1、 服务器硬件入门到精通 share 授之以渔 2目录（Content）l 服务器硬件入门到精通n 服务器基础n 服务器分类n 服务器硬件架构n RAID技术 share 授之以渔 什么是服务器3 share 授之以渔 服务器基本概念（公交车/小汽车）4n服务器是网络数据的节点和枢纽，是一种高性能计算机，存储、处理网络上80%的数据、信息，负责为网络中的多个客户端/用户同时提供信息服务，因此也被称为网络的灵魂。服务器类似公交车，承载大家的业务，PC类似小汽车，承载个人业务。服务器公交车个人电脑小汽车 share 授之以渔 服务器RASUM特性5 share 授之以渔 服务器基准测试体系6 sha
2、re 授之以渔 根据计算的TPC值，去www.tpc.org查询7业界提供了TPC-C和SPEC两种算法，这里按照TPC-C的算法计算 share 授之以渔 CPU 性能基线 SPEC8n性能基线：衡量CPU性能指标的参数（SPEC是一个标准化组织）。share 授之以渔 9目录（Content）l 服务器硬件入门到精通n 服务器基础n 服务器分类n 服务器硬件架构n RAID技术 share 授之以渔 服务器分类（外观）10机架式（RACK）服务器 标准电信机房设备，宽度为19英寸，高度U计量，每 U为1.75英寸，即4.445cm。通常有1U,2U,4U和8U，以2U和1U发货为主，其次是
3、4U和8U。刀片（Blade）服务器（类似高端交换机）一种更高密度的服务器平台。可插 计算刀片/存储刀片/网络刀片。一个机箱里可插入(820块)“刀片”，每一块“刀片”实际上就是一块系统主板。市场主流刀片服务器包括 HP BL460c Gen8，IBM HS23，Dell M820，华为BH622 V2等塔式(Tower)服务器 立式和卧式机箱服务器，可放置在办公环境。机箱结构较大(类似台式电脑)。塔式服务器密度低，多为单处理器系统（有少部分为双处理器系统）。图形工作站，噪音大。主流淘汰 share 授之以渔 服务器分类（外观）11塔式服务器机架式服务器刀片式服务器 share 授之以渔 服务
4、器分类12按照处理器个数（单路、两路、多路）n 路：一台服务器内部支持的CPU个数n 核：多个芯片集成在一个封装内n 线程：线程越多，性能越强节点：2U4节点 实际上是2U 4台服务器n 胖节点与瘦节点（胖节点：大于两路的服务器）按照应用场景n文件、ERP、WEB、FTP、数据库n邮件、视频监控、流媒体、游戏服务器等Intel XEON E5-2680V414核28线程2.4GHz，35M智能缓存Intel XEON E5-2650V412核24线程2.2GHz，30M智能缓存Intel XEON E5-2630V410核20线程2.2GHz，25M智能缓存Intel XEON E5-2620
5、V48核16线程2.1GHz，20M智能缓存Intel XEON E5-2603V46核6线程1.7GHz，15M智能缓存 share 授之以渔 服务器分类（使用群体）13工作组服务器（入门级）n文件服务器n打印服务器部门级服务器nWEB服务器nERP服务器企业级服务器n 数据库服务器n虚拟化服务器Intel XEON E5-2680V414核28线程2.4GHz，35M智能缓存Intel XEON E5-2650V412核24线程2.2GHz，30M智能缓存Intel XEON E5-2630V410核20线程2.2GHz，25M智能缓存Intel XEON E5-2620V48核16线程2
6、.1GHz，20M智能缓存Intel XEON E5-2603V46核6线程1.7GHz，15M智能缓存 share 授之以渔 超融合服务器14刀片服务器已经集成了交换机和存储设备（插卡）共享背板1.空间原因：内存/硬盘 容量扩展影响2.受冷却条件和紧凑机箱的限制，刀片服务器CPU性能较低超融合服务器1.高效利用空间，2U4节点 2.网络一般还是独立交换机3.自带服务器虚拟化/存储虚拟化/云操作系统等软件 share 授之以渔 锐捷超融合云一体机 UDS15n2U4节点 超融合服务器n相当于2U空间放进4台服务器n2U四路服务器 和 2U四节点服务器 一样吗?2U四路服务器=1个姚明 2U四节
7、点服务器=4个潘长江 share 授之以渔 锐捷超融合云一体机 UDS16 share 授之以渔 浪潮超融合产品17浪潮超融合架构演进图2016InCloud Rail 2000InCloud OS 1.0InCloud OS 4.02014InCloud Rail 3000InCloud Rail 10002010机架服务器存储网络网络计算与存储分离第一代融合架构计算与存储集成第二代融合架构计算、存储与网络集成InCloud OS 5.0机架服务器SDC网络SDSInCloud OS 2.0、3.02012、2013计算与存储分离，软件定义 share 授之以渔 服务器分类（指令集）18复杂
8、指令集 CISC（Complex Instrction Set Computer）因特尔生成的x86系列CPU（Intel除安腾系列外都是复杂指令集CPU）AMD全系列CPU精简指令集 RISC（Reduced Instruction Set Computer）小型机（IBM、HP、SUN）专用平台、专用系统 Unix 大型应用后台密集集中处理高端服务器普遍采用RISC指令集CPU扩展：Intel CISC与IBM RISC之争 CISC兼容性强 RISC性能高 share 授之以渔 Scale up/Scale out/Scale in19 share 授之以渔 Scale up20特点n大
9、量CPUn私有平台/操作系统n很多应用运行在一台服务器缺陷n非常昂贵n很大的故障域庞大的服务器 share 授之以渔 Scale Out21特点n很少的CPUnX86平台n普通操作系统 Win/Linuxn一台服务器跑单个应用缺陷n较低的服务器利用率n较高的电力与制冷费用普通服务器 share 授之以渔 Scale in22n减少冗余设备的投资n电力与制冷的节省n共享交换，降低接线复杂度n快速的硬件供给刀片/超融合服务器 share 授之以渔 23目录（Content）l 服务器硬件入门到精通n 服务器基础n 服务器分类n 服务器硬件架构n RAID技术 share 授之以渔 服务器硬件组成2
10、4 share 授之以渔 服务器硬件组成（华为）25 share 授之以渔 服务器硬件组成26服务器核心组件CPU决定计算能力指标 内存影响处理效率指标I/O决定数据吞吐指标硬盘本地数据存储指标 share 授之以渔 CPU和内存27酷睿系列用于PC至强系列用于服务器系列型号规格内核/线程主频内存常用于E52650v310/202.3GHzDDR3/42路服务器E52650v412/242.2GHzDDR4E54650v412/282.2GHzDDR44路服务器E74830v414/282.3GHzDDR44路服务器E78860v418/362.2GHzDDR48路服务器每个系列都有众多的型号
11、和规格选配V3规格的CPU即将下市，后续全面由 V4 取代一般来说同型号CPU，v4规格的性能比v3规格的提升近50%以上内存分为DDR3和DDR4两种规格（16G/32G/64G），现在一般是用DDR4 share 授之以渔 服务器性能指标-TPC28TPC=TASK*S*F/(T*C)nTASK：每分钟业务交易量nS：复杂程度比例nF：业务发展冗余nT：峰值交易时间nC：CPU处理余量案例：某业务 每秒2000次业务访问量，即每分钟120000次访问，峰值交易时间为1分钟，检索查询的经验系数取7.5，那么在5年内数据库服务器的TPC-C值估算：TPC=TASK*S*F/(T*C)=（200
12、0*60）*7.5*（1+30%）5/1*（1-0.5）=1670818即需要一台拓扑TPC值不小于1670818的服务器。share 授之以渔 根据计算的TPC值，去www.tpc.org查询29业界提供了TPC-C和SPEC两种算法，这里按照TPC-C的算法计算 share 授之以渔 CPU 性能基线 SPEC30n性能基线：衡量CPU性能指标的参数（SPEC是一个标准化组织）。share 授之以渔 硬盘（容量 转速）312-3块小容量硬盘安装操作系统其他的配大容量硬盘存储业务数据硬盘主要指标对比尺寸2.5寸3.5寸大尺寸便宜小尺寸占空间小类型SSDSATA和SASSSD速度最快也最贵；S
13、AS适中；SATA最慢也最便宜转速7.2K10K转速越大数据读写越快，但越贵吞吐6Gb12Gb吞吐越大数据读写越快，也越贵容量G级别T级别G级别一般装系统T级别一般存数据 share 授之以渔 I/O32网卡：服务器连IP网络，面向用户HBA卡：服务器连存储，面向数据RAID卡：用来做数据本地备份板载IOM2智能模块，一般代表这个卡集成了，不用单独配，除非数量不够如果数量不够可以多配，但是要注意PCI-E插槽数量 share 授之以渔 33目录（Content）l 服务器硬件入门到精通n 服务器基础n 服务器分类n 服务器硬件架构n RAID技术 share 授之以渔 RAID基本概念-定义3
14、4RAID（Redundant Array of Independent Disks）即独立磁盘冗余阵列，RAID技术将多个单独的物理硬盘以不同的方式组合成一个逻辑硬盘，从而 提高了硬盘的读写性能和数据安全性。RAID 0数据条带化，无校验RAID 1数据镜像，无校验RAID 3数据条带化读写，校验信息存放于专用硬盘RAID 5数据条带化，校验信息分布式存放RAID 6数据条带化，分布式校验并提供两级冗余RAID 0+1先做RAID 0，后做RAID 1，同时提供数据条带化和镜像RAID 10类似于RAID 0+1，区别在于先做RAID 1，后做RAID 0RAID 50先做RAID 5，后做
15、RAID 0，能有效提高RAID 5的性能n 同时采用两种不同的RAID方式还能组合成新的RAID级别:n 根据不同的组合方式可以分为不同的RAID级别:share 授之以渔 RAID基本概念-数据组织及存取方式35数据组织形式分块：将一个分区分成多个大小相等的、地址相邻的块，这些块称为分块。它是组成条带的元素。条带：同一磁盘阵列中的多个磁盘驱动器上的相同“位置”（或者说是相同编号）的分块。分块条带硬盘0硬盘2硬盘1硬盘3分条 share 授之以渔 RAID基本概念-热备与重构36n热备（HotSpare）的定义：当冗余的RAID组中某个硬盘失效时，在不干扰当前RAID系统的正常使用的情况下，
16、用RAID系统中另外一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘，及时保证RAID系统的冗余性。n热备一般分为两种：全局式：备用硬盘为系统中所有的冗余RAID组共享专用式：备用硬盘为系统中某一组冗余RAID组专用热备重构数据盘A1A0P热备盘A0A1PXOR重构故障数据盘校验盘A2A2XOR数据盘更换 share 授之以渔 RAID基本概念-逻辑卷37在RAID的基础上可以按照指定容量创建一个或多个逻辑卷，通过LUN（Logic Unit Number）来标识物理磁盘RAID逻辑卷RAIDLUN1LUN2LUN3分割 share 授之以渔 常用RAID技术-RAID0 RAID138 没有容错设计的条带
17、硬盘阵列，以条带形式将RAID组的数据均匀分布在各个硬盘中 又称镜像（Mirror），数据同时一致写到主硬盘和镜像硬盘RAID0RAID1EDCBAEDCBAABCDE=数据数据LHDKGCJFBIEAABC D EFG Hn裸容量：12块*2T=24Tn有效容量：RAID0（12块*2T）=24Tn最少2块，不允许坏硬盘n裸容量：12块*2T=24Tn有效容量：RAID1（12块*2T）=12Tn最少2块，允许坏1块硬盘 share 授之以渔 常用RAID技术-RAID3 RAID539P4A3A2A1A0B4P3B2B1B0C4C3P2C1C0D4D3D2P1D0E4E3E2E1P0异或运
18、算A0 B0 C0 D0 A1 B1 C1 E1 A2 B2 D2数据D0C0B0A0D1C1A1B1D2C2A2B2PDPCPAPBABCD异或运算数据盘校验盘 带有校验的并行数据传输阵列，数据条带化分布在数据盘中，同时使用专用校验硬盘存放校验数据 与RAID 3机制类似，但校验数据均匀分布在各数据硬盘上，RAID成员硬盘上同时保存数据和校验信息，数据块和对应的校验信息保存在不同硬盘上。RAID 5是最常用的RAID方式之一RAID3RAID5n裸容量：12块*2T=24Tn有效容量：RAID5（N-1）=22Tn最少3块，允许坏1块硬盘 share 授之以渔 常用RAID技术-RAID64
19、0A1A3A2A4A7A10A8A5A9A13A6A15A11A12A16异或运算A1A2A3A4A5A6A7A9横向校验盘：P1P4为各个数据盘中横向数据的校验信息例：P1=A1 XOR A2 XOR A3 XOR A4斜向校验盘：DP1DP4为各个数据盘及横向校验盘的斜向数据的校验信息例：DP1=A1 XOR A6 XOR A11 XOR A16P1P2P3P4横向校验盘斜向校验盘数据盘A8DP1DP2DP3DP4A14DP5n裸容量：12块*2T=24Tn有效容量：RAID6（N-2）=20Tn最少4块，允许坏2块硬盘 share 授之以渔 RAID组合 RAID10 RAID0141
20、将镜像和条带进行两级组合的RAID级别，第一级是RAID1镜像对，第二级为RAID 0。RAID10也是一种应用比较广泛的RAID级别 将RAID5和RAID 0进行两级组合的RAID级别，最低一级是RAID 5，第二级为RAID 0RAID1RAID1RAID0RAID5RAID5RAID0ABCDEFGHP13F1A2P02A1A0B2B1P01B0P03C1C0P00A0B0D0E0A1C0D1F0B1C1D2P12D1D0E2E1P11E0F0P10硬盘0硬盘1硬盘2硬盘3硬盘4硬盘5异或运算LHDKGCJFBIEA share 授之以渔 常用RAID技术对比42RAID级别RAID0
21、RAID1RAID5RAID6RAID10可靠性最低高较高最高高冗余类型无镜像冗余校验冗余校验冗余镜像冗余空间利用率100%50%（N-1)/N（N-2)/N50%性能最高最低较高较高高允许坏盘数量0N/212N/2有几块校验盘，就最多允许坏几块盘 share 授之以渔 常用RAID 典型应用场景43RAID级别RAID 0RAID 1RAID 3RAID 5/6RAID 10应用场景迅速读写，安全性要求不高，如图形工作站等随机数据写入，安全性要求高，如服务器、数据库存储领域连续数据传输，安全性要求高，如视频编辑、大型数据库等随机数据传输，安全性要求高，如金融、数据库、存储等数据量大，安全性要
22、求高，如银行、金融等领域 share 授之以渔 RAID2.0 技术：两层虚拟化44物理硬盘存储池PoolChunkCKG主机看见LUN多种类型硬盘同时存放于存储池每个硬盘空间被切分成精细粒度的块Chunk(64MB)来自不同硬盘上的Chunk组成CKGLUN可在短时间内创建成功，无需预先分配资源ExtentCKG被切分成更细粒度的空间(256KB64MB)分级不分级Vloume不分级多个Extent组成Volume share 授之以渔 RAID2.0 技术：两层虚拟化45 share 授之以渔 RAID2.0 技术：两层虚拟化461）重构上在传统RAID的重构中，故障盘的数据只能向一个热备
23、盘上重构写。在RAID2.0的重构中，由于热备空间是分散在多个盘上的，避免了对单热备盘的写瓶颈，因此重构速度很快。2）硬盘负载均衡LUN的数据被均匀分散到阵列内所有的硬盘上，可以防止局部硬盘过热，提升可靠性。在参与业务读写过程中，阵列内硬盘参与度高，提升系统响应速度。3）最大化硬盘资源利用率性能上，LUN基于资源池创建，不再受限于RAID组硬盘数量，LUN的随机读写性能可得到大大提升；容量上，资源池中的硬盘数量不受限于RAID级别，免除传统RAID环境下有些RAID组空间利用率高而有些RAID组空间利用率低的状况，并借助智能精简配置，提升硬盘的容量利用率。4）提升存储管理效率基于RAID2.0技术，我们无需花费过多的时间做存储预规划，只需简单地将多个硬盘组合成存储池，设置存储池的分层策略，从存储池划分LUN即可；当需要扩容存储池，只需插入新的硬盘，系统会自动的调整数据分布，让数据均衡的分布到各个硬盘上；当需要扩容LUN时，只需输入想要扩容的LUN大小，系统会自动从存储池中划分所需的空间，并自动调整LUN的数据分布，使得LUN数据更加均衡的分布到所有的硬盘上。share 授之以渔 47
