云计算介绍之云计算服务器_云服务器的处理器架构

1.服务器基础知识

1.1 什么是服务器

服务器是网络环境中的高性能计算机，它侦听网络上的其他计算机（客户机）提交的服务请求，并提供相应的服务， 为此，服务器必须具有承担服务并且保障服务的能力

1.2 服务器分类

（1）根据CPU个数

单路服务器（UP－Unit Processor）
双路服务器（DP－Dual Processor）
多路服务器-4路（MP－Multi Processor）
多路服务器-8路（MP－Multi Processor）

（2）根据处理器架构

X86服务器–CISC(Complex Instruction Set Computer）
X86系统
IA-32、 EM64T、AMD64

RISC构架服务器–RISC（Reduced Instruction Set Computing ）
power 、SPARC处理器（IBM 、oracle小型机）
专用平台、专用系统
大型应用后台密集集中处理

IA-64服务器–EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computers）
IA-64 安腾 处理器（Hpsuperdome）

1.3 服务器

处理能力强
I/O性能好
管理能力强
扩展性好
可用性好
可靠性高

2.服务器硬件组成

如图所示:

下边根据图中所示硬件进行详细介绍

2.1 CPU

CPU是Central Processing Unit（中央微处理器）的缩写，它是计算机中 最重要的一个部分，由运算器、控制器和寄存器组成
CPU 分类

2.1.1 CPU关键参数

（1）主频

主频也叫时钟频率，单位是MHz，用来表示CPU的运算速度。CPU的主频＝外频 ×倍频系数

（2）外频

CPU的基准频率，单位也是MHz/GHz。
外频是CPU与主板之间同步运行的速度， 而且目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度，在这种方式下，可以理解为CPU的外频直接与内存相连通，实现两者间的同步运行状态

（3）前端总线频率

前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。
由于数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率
即数据带宽＝( 总线频率×数据位宽)/8

（4）缓存

缓存：缓存是指可以进行高速数据交换的存储器，它先于内存与CPU交换数 据，因此速度很快

a 一级缓存

L1　Cache(一级缓存) 由静态RAM组成，分数据缓存和指令缓存结构较复杂，速度最快，容量较小通常32-256K， 分存数据 L1d Cache和存指令 L1i Cache

b 二级缓存

L2　Cache(二级缓存) 分内部和外部两种芯片
内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同，而外部的
二级缓存则只有主频的一半

c 三级缓存

L3　Cache(三级缓存) L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟，同时提升大数据量计算时处理器的性能， L3缓存可以达到10M以上

2.1.2 Intel CPU 命令规则

2.1.3 CPU架构

至强E5-2600v3，双路基于HASwell-EP架构：
内存：每CPU支持4*channel，每个channel可以驱动3个DIMM条，两个CPU最大可扩展24根 DIMM条（每根最大支持128GB）
PCIE：每个CPU处理器支持PCIE 3.0 40条Lane
PCH：外扩支持SATA 3.0
QPI：两个CPU之间通过QPI互联，支持9.6Gbps、8Gbps不同速率

2.2 内存

内存(Memory)也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据。内存是由内存芯片、电路板 、金手指等部分组成的

2.2.1 内存的发展

SIMM内存（Single In-lineMemory Modules：单边接触内存模组）

80286主板采用此内存，接口为30 PIN，容量只有256KB

EDO DRAM内存（Extended Date Out RAM：外扩充数据模式存储器）

在486及早期的Pentium电脑上应用，容量有4~16MB

SDRAM内存（Synchronous Dynamic random access memory：同步动态随机 存储器）

在INTEL 赛扬和AMD K6时代普遍应用，其输入输出信号保持与系统外频同步，因此速度明显 超越EDO内存，频率166MHZ，容量已达256MB

Rambus DRAM内存

Intel与Rambus联合开发的产品，其采用了新一代高速简单内存架构，基于RSIC使得整个系统 性能得到提高，频率可达1066MHZ，最高容量512MB

DDR内存（Dual Date Rate SDRAM：双倍速率SDRAM简称DDR)

最新DDR4内存随INTEL的Haswell-E平台发布，金手指变成弯曲状，频率高达4266MHZ，容 量可达128GB

2.2.2 DDR内存的分类

(1) UDIMM（Unbuffered DIMM）
由于在CPU和内存之间没有任何缓存，因此同频率下时延较小
(2)RDIMM（Registered DIMM）
为了保证并行传输的有效性，在地址控制总线上增加了寄存器驱动功能
(3)LRDIMM（Load Reduced DIMM）
使用新的技术和较低的工作电压，在数据线上增加buffer，极大减低了Data线负载

2.3 主板

主板(Motherboard,Mainboard) 是服务器的主要核心部分，承载其他组件的 各种接口和内部通信，如CPU、内存、扩展卡、存储等。集成管理软件（如HDM）可对 各组件实时监控、运行状态统计和触发告警。

2.3.1 主板芯片组介绍

芯片组是一组共同工作的集成电路（“芯 片”），它负责将服务器的核心——微处理器和其他部分相连接，是决定主板级别的重要部件。

芯片组的作用： 
CPU的类型
主板总线频率
扩展槽的种类与数量 
扩展接口的种类与数量（USB、串口等） 
1
2
3
4
5

2.3.2 主板内部接口

2.3.3 主板外部接口

通常服务器主板外部接口为USB、VGA显示接口 和网络接口、电源接口，还包括多种HBA接口如 FC、iSCSI等

2.4 硬盘

硬盘是服务器主要的存储媒介之一，由一个或者多个铝制或者玻璃制 的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定 硬盘，被永久性地密封固定在硬盘驱动器中

2.4.1 硬盘分类

（1）按种类分

SATA硬盘
SAS硬盘
FC硬盘
SSD硬盘

（2）按尺寸分

3.5”硬盘
2.5”硬盘
1.8”硬盘
PCI-E卡

（3）按转速分

15000转/分
10000转/分
7200转/分

SATA 硬盘

SATA是Serial ATA的缩写，即串行ATA
由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令（不仅仅是数据）进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点
SATA3目前支持 6Gbit/s高速传输速率

SAS 硬盘

SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI， 是新一代的SCSI技术，和现在流行的Serial ATA (SATA)硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间等。
SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效 能、可用性和扩充性，并且提供与SATA硬盘的兼容性
SAS 2.0目前支持6Gbit/s高速传输速率

SSD 硬盘

固态硬盘（Solid State Disk）用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘，由控制单元和存储单元（FLASH芯片、DRAM芯片）组成

优点
数据存取速度快
防震抗摔
没有噪音、发热低
工作温度范围大
重量小

缺点
成本高
容量小
数据损坏后难以恢复
写入寿命有限
容易受到某些外部因素的干扰

2.4.2 评价机械硬盘的关键技术参数

接口速率
容量
尺寸
主轴转速
平均寻道时间
数据传输率
MTBF（平均故障间隔时间）
S.M.A.R.T（自监测、分析与报告技术）支持

2.5 显卡

显卡（Graphics card）全称显示接口卡，又称显示适配器，是计算机最基本配置、最重要的配件之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分，是电脑进行数模信号转换的设备，承担输出显示图形的任务。显卡接在电脑主板 上，它将电脑的数字信号转换成模拟信号让显示器显示出来，同时显卡还是有图像处理能力，可协助CPU工作，提高整体的运行速度。在服务器上添加显卡可以使服务器对外提供3D图形处理服务。

2.5.1 显卡分类

（1）集成显卡

集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都集成在主板上，与其融为一体的元件，集成的显卡一般不带有显存，而是使用系统的一部分主内存作为显 存。如果使用集成显卡运行需要大量占用内存的空间，对整个系统的影响会比较明显

优缺点

优点：
价格低廉，功耗低，发热量少，部分集成显卡可媲美入门级独立显卡
缺点：
性能略低，如需更换显卡必须更换主板。

（2）独立显卡

独立显卡是指以独立板卡形式存在，可在具备显卡接口的主板上自由插拔的显卡。独立显卡具备单独的显存，不占用系统内存，而且技术上领先于集成显卡，能够提供更好的显示效果和运行性能。根据显卡性能的不同独立显卡实际分为两类，一类专门为游戏设计的娱乐显卡，一类则是用于绘图和3D渲染的专业显卡。

优缺点

优点：单独安装有显存，一般不占用系统内存，在技术上也较集成显卡先进得多，性能肯定不差于集成显卡，容易进行显卡的硬件升级。
缺点：功耗大，发热量高，价格昂贵

2.5.2 显卡性能参数

核心频率

指显示核心的工作频率，其工作频率在一定程度上可以反映出显示核心的性能，在同样级别的芯片中，核心频率高的则性能要强一些

显存

指显卡上用来存储图形图像的内存。越大越优，现在主流的显存类型为GDDR3和GDDR5

带宽

显存带宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数，位数越大则相同频率下所能传输的数据量越大。

显存速度

显存速度一般以ns（纳秒）为单位。常见的显存速度有1.2ns、 1.0ns、0.8ns等，越小表示速度越快、越好。

显存频率

显存频率一定程度上反应着该显存的速度，以MHz（兆赫兹）为单位。显存频率的高低和显存类型有非常大的关系.

2.6 RAID控制器

RAID卡就是用来实现RAID功能的板卡，通常是由I/O处理 器、硬盘控制器、硬盘连接器和缓存等一系列零组件构成的

write through

系统的写入请求直接写入硬盘，安全性很高，性能很低

write back

系统的写入请求先存放到缓存 ，再根据时机统一回写到硬盘中，由于缓存的写速度远远高于磁盘，所以这种方式性能可以大大提高，但是一旦掉电数据就会丢失，需配合缓存电池实现数据保护

（1）服务器RAID卡–缓存

缓存（Cache）是RAID卡与外部总线数据交换的缓冲区， RAID卡先将数据储存在缓存中，再由缓存与外边部据总线做数据交互。极快的缓存存取速度和大缓存容量，大大提高RAID的读写速率，是RAID卡中不可缺少的重要组成部分

（2）服务器RAID卡–缓存电池

缓存电池是为了保证服务器掉电情况下，RAID卡缓存中数据的安全 。
有两种保护机制:

(1) BBWC（Battery-Backed Write Cache）使用电池供电，一般保持72小时。必须在规定时间内将服务器上电，把缓存数据刷入硬盘。

（2）FBWC（Flash-Based Write Cache）使用 Flash做缓存数据的存储，掉电时将缓存中的数据写入Flash中存储。写入速度快，一般在几秒钟内完成这一过程，永久有效 ，无时间限制

2.6.1 常见的RAID控制卡

2.7 PCI-E

PCI-E接口采用串行传输数据，每个连接设备都有专用连接，不需要向整个总线请求带宽，而且有很高数据传输频率

2.7.1 PCI扩展槽分类

  PCI 
  PCI-X
  PCI-E1.0
  PCI-E2.0
  PCI-E3.0
1
2
3
4
5

2.7.2 PCI-E介绍

PCI Express（以下简称PCI-E）是新一代的总线接口。它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，达到PCI所不能提供的高带宽

2.7.3 PCI-E卡速率

现在 PCI-E 1.X和PCI-E 2.X已经淘汰，最常用的就是PCI-E 3.X

2.8 电源

电源是服务器的供电装置

1.交流稳压电源：能够提供一个稳定电压和频率的电源称交流稳定电源
2.直流稳压电源：能为负载提供稳定直流电源的电子装置
3.冗余电源：由芯片控制电源进行负载均衡，当一个电源出现故障时， 另一个电源马上可以接管其工作，在更换电源后，又是两个电源协同工作

3.服务器软件功能

3.1 BIOS

BIOS—基本输入输出系统

1.集成在服务器主板ROM内的管理程序
2.服务器硬件和软件程序之间的一个接口
3.具有硬件自检和初始化功能
4.设置和记录最底层的硬件参数
5.引导操作系统类型UEFI和Legacy BIOS

3.2 UEFI对比Legacy BIOS

1.引导分区：UEFI的GPT限于 9.4 ZB而BIOS的MBR限于 2.2 TB

2.PXE多播引导：UEFI 支持单个映像的 PXE多播引导。

3.预引导可管理性：UEFI 提供一个图形界面，可全面访问服务器硬件、网卡、显卡、 USB、并全面支持 x86 和 x64

4.UEFI ShellROM 上包括内置 UEFI Shell

5.USB支持采用UEFI启动支持USB3.0，采用Legacy BIOS启动支持USB2.0 深信服云

3.3 系统管理软件

监控服务器所有硬件运行状态
1.包括服务器型号、SN、处理器型号；存储和内存信息；固件版本信息等
2.对服务器内部温度做监控和统计
3.硬件故障告警

丰富的日志记录和定位手段
1.监视并记录服务器硬件和系统配置中的更改
2.记录服务器事件（如服务器断电或重置）
3.硬件故障信息记录
4.可以对服务器进行一些网络配置

固件升级
可以在Web页面上对BIOS、固件进行更新

4.Sangfor一体机

4.1 企业云一体机（图片）

4.2 桌面云一体机（图片）

4.3 深信服一体机的特性

1.出厂时已经安装了对应的企业云或桌面云管理平台，用户仅需要做基本的上架及网搭建即可使用。
2.与我司的企业云和桌面云系统最为契合，出现兼容性问题概率极低
3.桌面云一体机自带虚拟存储授权
4.出现异常问题可以快速定位
5.支持特殊场景化定制