服务器的硬件组成_业界新闻

发布时间:2024-08-31 15:57

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服务器硬件组成：主板、CPU、GPU、内存、硬盘、机箱、电源、网卡、RAID卡

服务器分类（按照CPU数量划分）：几路服务器对应几路主板、支持几路的CPU

单路服务器（UP）：支持单颗CPU
双路服务器（DP）：支持两颗CPU
四路服务器：支持4颗CPU
多路服务器（MP）：支持多颗（4颗及以上）CPU，四路

芯片组与总线

服务器芯片组决定着主板的全部功能，包括：

CPU和内存类型
主板总线频率/带宽
扩展插槽的种类与数量
扩展接口的种类与数量

芯片架构

芯片架构可以分为单芯片架构和双芯片架构

以前主要是双芯片架构：

其中双芯片就是MCH和ICH，MCH是内存控制中枢，也称为北桥芯片。ICH是输入输出控制中枢，也称为南桥芯片。
北桥芯片主要给CPU、内存等设备提供支持。南桥芯片主要对键盘、接口等外围设备提供支持。

现在的服务器一般都使用单芯片架构：

在单芯片架构中，以前的北桥芯片被集成到了CPU中，南桥芯片也不再叫做ICH，就只有一个PCH，PCH是平台管理器中枢

总线的种类

其中，FSB总线、QPI总线、DMI总线是系统总线；PCI总线和PCIE总线是系统总线。
FSB总线( Front Side Bus，前端总线)：用来连接CPU和北桥芯片(内存控制中枢)，其传输速度影响计算机整体性能。单芯片架构没有该总线，CPU可直接通过内存控制器访问内存资源。
QPI总线( Quick Path Interconnec )：快速通道互联,是CPU和CPU之间以及CPU和IOH芯片之间的一种高速点对点互联总线。QPI总线可以实现多颗CPU的直接互联。
DMI总线( Direct Media Interface )：直接媒体接口,是北桥芯片( MCH )和南桥芯片(ICH )以及CPU和PCH芯片之间的点对点互联总线。
PCI总线( Peripheral Component Interconnect )：外围组件互联,是一个用于将设备附加到主板上的计算机总线。（PCI位宽32bit，频率33MHz，带宽133MBps）
PCI-E总线( PCI Express) : 采用了目前业内流行的点对点串行连接,比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构,每个设备都有自己的专用连接,不需要向整个总线请求带宽,而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率。在工作原理上PCI Express与并行体系的PCI没有任何相似之处,它采用串行方式传输数据,依靠高频率来获得高性能。PCI-E支持向下兼容，PCI-E3.0兼容2.0，X16的插槽可支持X1、X4、X8插卡（长度不一样），服务器上大部分只使用X4与X8插槽，X16插槽一般用于插GPU。（PCI-E3.0 位宽1bit，频率8GMHz，带宽2GBps~32GBps）

CPU

CPU 处理数据的过程： CPU ↔ 缓存（Cache） ↔ 内存（Memory） ↔ 硬盘（Hard Disk）
CPU性能由一下参数决定：CPU主频、动态频率（Intel睿频技术）、内核数量、线程数量（超线程技术）、缓存大小、总线带宽
相关术语解释：

睿频加速：利用热量与电源余量，按需动态地提高CPU频率。可以在需要时提速，不需要时降低能耗
线程数：指在计算机程序或进程中同时执行的线程的数量。线程是操作系统调度的最小单位，用于执行程序中的指令
超线程：超线程技术把多线程处理器内部的两个逻辑内核模拟成两个物理芯片，从而提供每个物理内核两个处理线程。但超线程的性能并不等于两个CPU的性能，只是相较于操作系统支持的多线程技术，同一物理核心的逻辑核心间可以通过智能地共享（如L1、L2缓存，某些执行单元）和独立（寄存器集、指令队列）使用核心资源，线程间切换理论上可以减少数据重复加载、减少因CPU阻塞或等待而空闲的CPU时间，更有效地利用CPU资源。在理想情况下，超线程可以提升30%左右的性能，但当两个逻辑核都需要大量使用同一硬件资源（如它们都在密集使用浮点运算单元），超线程可能不会带来显著提升，甚至可能产生性能损耗

内存

硬盘

硬盘分类：

IDE（Intergrated Driver Electronics）：把控制器与盘体集成在一起的硬盘驱动器。IDE表示硬盘的传输接口，又叫ATA（Advanced Technology Attachmont）或PATA（并行ATA）接口。现在基本被淘汰
SATA（Serial Advanced Technology Attachmont，串行ATA）：采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备更强的纠错能力，与以往最大不同是能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，发现错误会自动校正。串行接口还具备结构简单、支持热插拔的特点
SCSI（Small Computer System Interface，小型计算机系统接口）：采用SCSI接口，接口速度快，硬盘本身性能高、转速快、缓存容量大、CPU占用率低、扩展性高、支持热插拔。IDE同时期产品
SAS（Serial Advanced SCSI，串行SCSI）:是新一代的SCSI技术，使用串行技术获取更高的传输速度。接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩展性，SAS接口可以向下兼容SATA硬盘
SSD（Solid State Drive，固态硬盘）：是用固态电子存储芯片阵列制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片或DRAM芯片）组成。服务器的SSD一般采用SATA3、M.2或PCI-E接口

IDE:

SATA：

SCSI：

SAS：

SSD：

各种接口硬盘对比：

网卡

网卡的分类

以太网卡：传输协议为TCP/IP协议，通过双绞线或光纤线缆与以太网交换机连接。分为电口网卡与光纤以太网卡，电口网卡使用RJ45接口与双绞线连接。光纤以太网卡使用光纤线缆进行数据传输，接口一般为SFP，对应接口为LC
HBA卡（Host Bus Adapter）：其作用是通过SCSI或光纤通过把服务器连接到存储或存储网络。减轻CPU在数据存储和检索任务时的负担。HBA卡按接口分可分为电口和光口两种，电口使用RJ45接口，在IP网络上运行SCSI协议，称为ISCSI-HBA卡。光口HBA卡使用光纤通道协议，称为FC-HBA卡

光纤以太网卡与FC-HBA卡都常被称为“光纤卡”或“光纤网卡”，区别为：用途上，光纤以太网卡是接以太网交换机的，而FC-HBA卡是接存储或存储光纤交换机的；协议上，光纤以太网卡使用TCP/IP协议，FC-HBA卡使用的是光纤通道（FC）协议

以太网卡：

HBA卡：

网卡相关技术：

网卡分组技术（多网卡绑定）：1. 容错 - 故障转移；2. 链路聚合 - 增加带宽；3. 负载均衡 - 流量平衡
网络加速技术：Intel IOAT技术（帮助确保生成数据量不会超过服务器I/O承受能力） - 适用于Intel网卡；Broadcom TOE（TCP卸载引擎）技术 - 适用于博通网卡

RAID卡

RAID（Redundant Array of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列）：使用多个磁盘驱动器来提高性能或/和安全性的技术。简单可理解为把多个磁盘当成一个大的磁盘来用
RAID的作用：

提供更大的存储容量 - 通过阵列跨接实现
提供更快的传输速度 - 通过数据条带化和硬盘同时读写实现
提供更高的数据安全性 - 通过硬盘镜像、奇偶校验及热备用实现

常见RAID级别：

相关术语：

热备用（Hot Spares）：额外准备未使用的硬盘，平时处于待机状态，如果有硬盘发生故障，热备用硬盘将自动替代故障硬盘工作
重建（Rebuild）：当RAID硬盘组中的硬盘发生故障时，RAID控制器使用存储在硬盘组中的其他硬盘中的数据重新创建故障硬盘中的数据
在线迁移（Online Migration）：保证原有数据完整的情况下，改变RAID级别
在线扩容（Online Expansion）：保证原有数据完整情况下，将新物理硬盘添加到已有RAID阵列中

RAID的实现方式：

操作系统软RAID：通过操作系统磁盘管理器，实现软件RAID功能
板载RAID：通过主板南桥或主板集成的存储芯片提供RAID功能
外接独立RAID卡：通过插独立RAID卡实现，减少CPU和操作系统占用，性能较高，提供的RAID功能也比较强大
外接零通道RAID卡：零通道RAID卡和普通外接RAID卡一样，有独立的IO处理器和缓存，但没有硬盘接口，需要主板上集成的存储芯片和硬盘接口来管理硬盘
ROMB（Raid-On-MontherBoard）：是最大化利用主板上现有资源的RAID模式，ROMB RAID模式必须通过外接RAID功能激活模块（RAID Key）和RAID缓存才能正常使用

RAID卡种类：

参考：
https://blog.csdn.net/xiaofengdada/article/details/122840101?spm=1001.2014.3001.5506
https://blog.csdn.net/u011458874/article/details/120768156?spm=1001.2014.3001.5506