服务器系统概述（1）
胡经国
服务器erver），伺服器，是提供计算服务的设备。由于服务器需要响应服务请求，并进行处理，因一般来说服务器应具备承担服务保障服务的能力。
服务器的构成包括处理器、硬盘、内存、系统总线等，和通用的计算机架构类似但是由于需要提供高可靠的服务，因在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高CPU、芯片组、内存、磁盘系统、网络等硬件普通PC有所不同。芯片组是一组共同工作的集成电路。它负责将电脑的核心——微处理器和机器的其他部分相连接，是决定主板级别的重要部件。以往，芯片组由多颗芯片组成，慢慢的简化为两颗芯片。在计算机领域，芯片组术语通常是特指计算机主板或扩展卡上的芯片。
在网络环境下，根据服务器提供的服务类型不同，分为文件服务器，数据库服务器，应用程序服务器，服务器等。
二、服务器系统结构
服务器作为硬件来说，通常是指那些具有较高计算能力能够提供给多个用户使用的计算机。服务器与PC机的不同点很多，例如PC机在一个时刻通常只为一个用户服务。服务器与主机不同，主机是通过终端给用户使用的服务器是通过网络给客户端用户使用的。普通的PC相比，服务器需要连续工作在724小时环境。这就意味着服务器需要多的稳定性技术RAS，比如支持使用ECC内存。
服务器操作系统是指运行在服务器硬件上的操作系统。服务器操作系统需要管理和充分利用服务器硬件的计算能力并提供给服务器硬件上的软件使用。
RAS
RAS（Reliability，AvailabilityandServiceability，可靠性、可用性和可服务性）是电脑硬件工程上的术语最初来自IBM公司为其大型主机所做的宣传广告，强调大型主机系统的坚韧强固：稳定性（或称：坚稳性）、可用性（或称为可靠性）、可服务性如今这个概念已广为人知，并被缩写、简称为RAS。ECC
ECC（Error?Checking?and?Correcting，错误检查和纠正是一种能够实现错误检查和纠正的技术，ECC内存就是应用了这种技术的内存一般多应用在服务器及图形工作站上这将使整个电脑系统在工作时更趋于安全稳定。
2、服务器系统硬件构成
服务器系统的硬件构成与我们平常所接触的电脑有众多的相似之处主要的硬件构成仍然包如下几个主要部分：中央处理器CentralProcessingUnit，CPU）、内存、芯片组、I/O总线、I/O设备、电源、机箱和相关软件。这也选购一台服务器主要关注的指标。
整个服务器系统就像一个人处理器就是服务器的大脑而各种总线就像是分布于全身肌肉中的神经芯片组就像是骨架而I/O设备就像是通过神经系统支配的人的手、眼睛、耳朵和嘴而电源系统就像是血液循环系统，它将能量输送到身体的所有地方。
在信息系统中，服务器主要应用于数据库和Web服务而PC主要应用于桌面计算和网络终端设计根本出发点的差异决定了服务器应该具备比PC更可靠的持续运行能力、更强大的存储能力和网络通信能力、更快捷的故障恢复功能和更广阔的扩展空间同时，对数据相当敏感的应用还要求服务器提供数据备份功能。而PC机在设计上则更加重视人机接口的易用性、图像和3D处理能力及其他多媒体性能。服务器CPU仍按指令系统来区分通常分为CISC型CPU和RISC型CPU两类后来又出现了一种64位的VLIMVeryLongInstructionWord，超长指令集系统的CPU。CISC型CPU
CISCComplexInstructionSetComputer，，是指英特尔生产的x86intelCPU的一种命名规范系列CPU及其兼容CPU其他厂商如AMD，VIA等生产的CPU它基于PC机个人电脑体系结构。这种CPU般都是32位的结构，所以我们也把它称为IA-32CPUIA：IntelArchitecture，Intel架构。CISC型CPU主要有intel的服务器CPU和AMD的服务器CPU两类。RISC型CPU
RISCReducedInstructionSetComputer，精简指令集是在CISC指令系统基础之上发展起来的相对于CISC型CPU，RISC型CPU不仅精简了指令系统，还采用了一种叫做超标量和超流水线结构架构在同等频率下，采用RISC架构的CPU比CISC架构的CPU性能高很多这是由CPU的技术特征所决定的。RISC型CPU与Intel和AMD的CPU在软件和硬件上都不兼容。
服务器管理软件是一套处理硬件、操作系统及应用软件等不同层级软件管理及升级、系统资源管理、性能维护和监控配置的程序。
服务器软件工作客户服务器（C/S）或浏览器服务器B/S）方式操作系统操作系统是服务器平台的操作系统。其中，Unix操作系统，由于是Unix的后代，大多都具有较好的作服务器平台的功能
微软也出版了MicrosoftWindows服务器版本像早期的WindowsNTServer，现代的Windows2000Server和WindowsServer2003新版的WindowsServer2008。服务器的RASUM”衡量标准可以从几个方面来衡量服务器是否达到其设计目的
R：Reliability可靠性；
A：Availability可用性；
S：Scalability可扩展性；
U：Usability易用性；
M：Manageability可管理性RASUM”，作为服务器是否达到其设计目的的衡量标准。、可扩展性
服务器必须具有一定的可扩展性这是因为企业网络不可能长久不变，特别是在当今信息时代。如果服务器没有一定的可扩展性，当用户一增多就不能胜任的话，一台价值几万甚至几十万的服务器在短时间内就要遭到淘汰这是任何企业都无法承受的。为了保持可扩展性，通常需要服务器具备一定的可扩展空间和冗余件（如磁盘阵列架位、PCI和内存条插槽位等）。
可扩展性具体体现在硬盘是否可扩充，CPU是否可升级或扩展，系统是否支持WindowsNT、Linux或UNIX等多种可选主流操作系统等方面只有这样才能保持前期投资为后期充分利用。PCI
PCI（Peripheral?Component?Interconnect，外围组件互连，或外部设备互连是英特尔（Intel）公司1991年下半年首先提出的，并得到IBM、Compad、AST、HP、和DEC等100多家计算机公司的响应，于1993年正式推出了PCI局部总线标准。此标准允许在计算机内安装多达10个遵从PCI标准的扩展卡。
、易使用性
服务器的功能相对于PC机来说复杂许多不仅指其硬件配置，更多的是指其软件系统配置。服务器要实现如此多的功能，没有全面的软件支持是无法想象的。但是软件系统一多，又可能造成服务器的使用性能下降，管理人员无法有效操纵。所以许多服务器厂商在进行服务器的设计时，除了在服务器的可用性、稳定性等方面要充分考虑外，还必须在服务器的易使用性方面下足功夫。
服务器的易使用性主要体现在服务器是不是容易操作，用户导航系统是不是完善，机箱设计是不是人性化，有没有关键恢复功能，是否有操作系统备份，以及有没有足够的培训支持等方面。、可用性等
对于一台服务器而言，一个非常重要的方面就是它的可用性，即所选服务器能满足长期稳定工作的要求，不能经常出问题。其实就等同于Sun所提出的可靠性（Reliability）。服务器所面对的是整个网络的用户，而不是单个用户在大中型企业中，通常要求服务器是永不中断的。在一些特殊应用领域，即使没有用户使用，有些服务器也得不间断地工作它必须持续地为用户提供连接服务，而不管是在上班，还是下班，也不管是工作日，还是休息、节假日。这就是要求服务器必须具备极高的稳定性的根本原因。
一般来说专门的服务器都要74小时不间断地工作特别像一些大型的网络服务器，如大公司所用服务器、网站服务器，以及提供公众服务iqdeW服务器等更是如此。对于这些服务器来说，也许真正工作开机的次数只有一次，那就是它刚买回全面安装配置好后投入正式使用的那一次此后，它不间断地工作，一直到彻底报废。动不动就出毛病，则网络不可能保持长久正常运作。
为了确保服务器具有高可用性，除了要求各配件质量过关外，还可采取必要的技术和配置措施，如硬件冗余、在线诊断等。
冗余
冗余拼音rǒngyú英文RedundancyRedundance）基本解释多余的重复内容包括信息、语言、代码等通常指通过多重备份来增加系统的可靠性。
、易管理性
在服务器的主要特性中，还有一个重要特性，那就是服务器的易管理性。虽然说服务器需要不间断地持续工作，但再好的产品都有可能出现故障拿人们常说的一句话来说就是：不是不知道它可能坏，而是不知道它何时坏。服务器虽然在稳定性方面有足够保障，但是也应有必要的避免出错的措施，以及时发现问题，而且出了故障也能及时得到维护。这不仅可减少服务器出错的机会，同时还可大大提高服务器维护的效率。其实也就是Sun提出的可服务性（Serviceability）。
服务器的易管理性还体现在服务器有没有智能管理系统，有没有自动报警功能，是不是有独立系统的管理系统，有没有液晶监视器等方面。只有这样，管理员才能轻松管理，高效工作。按体系架构分类
按体系架构，服务器主要分为两类：x86服务器
x86服务器又CISC（复杂指令集）架构服务器，即通常所的PC服务器是基于PC机体系构，使用Intel或其它兼容x86指令集的处理器芯片和Windows操作系统的服务器。价格便宜兼容性好稳定性较差安全性不算太高主要用在中小企业和非关键业务中。非x86服务器
非x86服务器包括大型机、小型机和UNIX服务器它们是使用RISC（精简指令集）或EPIC（并行指令代码）处理器，主要采用UNIX和其它专用操作系统的服务器
精简指令集处理器主要有IBM公司的POWER和PowerPC处理器，SUN与富士通公司合作研发的SPARC处理器
并行指令代码处理器主要是Intel研发的安腾处理器等。
这种服务器价格昂贵体系封闭但是稳定性好，性能强主要用在金融、电信等大型企业的核心系统中。按应用层次分
按应用层次分通常也按服务器档次分或按网络规模分，是服务器最为普遍的一种方法它主要根据服务器在网络中应用层次（或服务器档次）来分的。要注意的是这里所指的服务器档次并不是按服务器CPU主频高低来划分，而是依据整个服务器的综合性能，特别是所采用的一些服务器专用技术来衡量的。
按这种方法，服务器可分为：入门级服务器、工作组级服务器、部门级服务器、企业级服务器。、入门级服务器服务器是最基础的一类服务器，也是最低档的服务器。随着PC技术的日益提高，许多入门级服务器与PC机的配置差不多所以也有部分人认为入门级服务器与PC服务器等同。
这类服务器所的服务器特性并不很多，通常只具备以下几方面特性：有一些基本硬件的冗余，如硬盘、电源、风扇等，但不是必须的；通常采用SCSI接口硬盘，也有采用SATA串行接口的；部分部件支持热插拔，如硬盘和内存等，这些也不是必须的；通常只有一个CPU，但不是绝对；内存容量最大支持16GB。SCSI
SCSI（SmallComputerSystemInterface，小型计算机系统接口，一种用于计算机和智能设备之间硬盘、软驱、光驱、打印机、扫描仪等系统级接口的独立处理器标准。SCSI是一种智能的通用接口标准。SATA
SATA（SerialAdvancedTechnologyAttachment，串行高级技术附件是一种基于行业标准的串行硬件驱动器接口，硬盘接口规范。服务器主要采用Windows或者NetWare网络操作系统，可以充分满足办公室型的中小型网络用户的文件共享、数据处理、Internet接入及简单数据库应用的需求。这种服务器与一般的PC机很相似，有很多小型公司干脆就用一台高性能的品牌PC机作为服务器所以这种服务器无论在性能上，还是价格上都与一台高性能PC品牌机相差无几。
入门级服务器所连的终端是比较有限的（通常为20台左右），况且稳定性、可扩展性以及容错冗余性能较差，仅仅适用于没有大型数据库数据交换、日常工作网络流量不大，无需长期不间断开机的小型企业。
不过要说明的一点是目前有的比较大型的服务器开发、生产厂商在后面我们要讲的企业级服务器中也划分出几个档次其中最低档的一个企业级服务器档次就是称之为入门级企业级服务器这里所讲的入门级并不是与我们上面所讲的入门级具有相同的含义不过这的还是比较少。
还有一点就是，这种服务器一般采用Intel的专用服务器CPU芯片，是基于Intel架构（俗称IA结构）的当然这并不是一种硬性的标准规定，而是由于服务器的应用层次需要和价位的限制。、工作组服务器
工作组服务器是一个比入门级高一个层次的服务器，但仍属于低档服务器之。从这个名字也可以看出，它只能连接一个工作组（50台左右）那么多用户，网络规模较小服务器的稳定性也不像下面我们要讲的企业级服务器那样高的应用环境当然在其它性能方面的要求也相应要低一些。
工作组服务器具有以下几方面的主要特点：通常仅支持单或双CPU（但也不是绝对的，特别是SUN的工作组服务器就有能支持多达4个处理器的工作组服务器当然这类型的服务器价格方面也就有些不同了）。可支持大容量的ECC内存和增强服务器管理功能的SM总线。功能较全面可管理性强，且易于维护。采用Intel服务器CPU和Windows/NetWare网络操作系统，但也有一部分是采用UNIX系列操作系统的。可以满足中小型网络用户的数据处理、文件共享、Internet接入及简单数据库应用的需求。ECC
ECC（ErrorCheckingandCorrecting，错误检查和纠正是一种能够实现错误检查和纠正的技术ECC内存就是应用了这种技术的内存，一般多应用在服务器及图形工作站上这将使整个电脑系统在工作时更趋于安全稳定SM总线控制器
SM总线控制器是主板控制芯片上的一个通信控制器它主要是希望通过一条廉价并且功能强大的总线由两条线组成，来控制主板上的设备并收集相应的信息。工作组服务器较入门级服务器来说性能有所提高，功能有所增强，有一定的可扩展性但容错和冗余性能仍不完善也不能满足大型数据库系统的应用，价格也比前者贵许多，一般相当于23台高性能PC品牌机总价。、部门级服务器服务器属于中档服务器之列一般都支持双CPU以上的对称处理器结构具备比较完全的硬件配置，如磁盘阵列、存储托架等。磁盘阵列RedundantArraysofIndependentDisks，RAID，磁盘阵列有独立磁盘构成的具有冗余能力的阵列之意。
磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘组，利用个别磁盘提供数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用这项技术，将数据切割成许多区段，分别存放在各个硬盘上。部门级服务器的最大特点是：除了具有工作组服务器所具有全部特点外，还集成了大量的监测及管理电路，具有全面的服务器管理能力，可以监测如温度、电压、风扇、机箱等状态参数，结合标准服务器管理软件，使管理人员及时了解服务器的工作状况。同时，大多数部门级服务器具有优良的系统扩展性，能够满足用户在业务量迅速增大时能够及时在线升级系统，充分保护用户的投资。它是企业网络中分散的各基层数据采集单位与最高层的数据中心保持顺利连通的必要环节一般为中型企业的首选，也可用于金融、邮电等行业。
部门级服务器一般采用IBM、SUN和HP各自开发的CPU芯片这类芯片一般是RISC结构所采用的操作系统一般是UNIX系列操作系统LINUX也在部门级服务器中得到了广泛应用。
部门级服务器可连接100个左右的计算机用户适用于对处理速度和系统可靠性高一些的中小型企业网络其硬件配置相对较高，其可靠性比工作组级服务器要高一些当然其价格也较高（通常为5台左右高性能PC机价格总和）。由于这类服务器需要安装比较多的部件，所以机箱通常较大，采用机柜式的。
企业级服务器属于高档服务器行列正因如此，能生产这种服务器的企业也不是很多因没有行业标准硬规定企业级服务器需达到什么水平，所以也看到了许多本不具备开发、生产企业级服务器水平的企业声称自己有了企业级服务器。服务器具有以下几方面的主要特点：企业级服务器最起码是采用4个以上CPU的对称处理器结构，有的达几十个。一般还具有独立的双PCI通道和内存扩展板设计，具有高内存带宽、大容量热插拔硬盘和热插拔电源、超强的数据处理能力和集性能等。PCI
PCI（PeripheralComponentInterconnect，外围组件互连，或外部设备互连总线是英特尔（Intel）公司1991年下半年首先提出的，并且得到了100多家计算机公司的响应于1993年正式推出了PCI局部总线标准。此标准允许在计算机内安装多达10个遵从PCI标准的扩展卡。集群
集群是指一组相互独立的、通过高速网络互联的计算机，它们构成了一个组，并且以单一系统的模式加以管理。一个客户与集群相互作用时，集群像是一个独立的服务器。集群配置是用于提高可用性和可缩放性。
将多台同构或异构的计算机连接起来协同完成特定的任务就构成了集群系统集群系统主要分为两种：高可用性集群和高性能集群。高可用性集群的主要功能就是提供不间断的服务。高性能集群通过将多台机器连接起来同时处理复杂的计算问题。这种企业级服务器的机箱就更大了，一般为机柜式的有的还由几个机柜组成，像大型机一样。企业级服务器产品除了具有部门级服务器全部特性外，最大的特点就是它还具有高度的容错能力、优良的扩展性能、故障预报警功能、在线诊断RAM、PCI、CPU等具有热插拔性能。有的企业级服务器还引入了大型计算机的许多优良特性。这类服务器所采用的芯片也都是几大服务器开发、生产厂商自己开发的独有CPU芯片所采用的操作系统一般也是UNIX（Solaris）或LINUX。
企业级服务器适合运行在需要处理大量数据、高处理速度和对可靠性要求极高的金融、证券、交通、邮电、通信或大型企业。
企业级服务器用于联网计算机在数百台以上、对处理速度和数据安全要求非常高的大型网络。
企业级服务器的硬件配置最高，系统可靠性也最强。
服务器中配置固态硬盘已经是一个普遍的选择特别是如果只有很小比例的服务器存在性能问题的话尤其如此。固态硬盘可以帮助用户解决服务器性能的瓶颈。固态硬盘也可以让高速存储更加接近处理器并将共享存储网络这个潜在的瓶颈剔除掉。目前有三种固态硬盘的形式作为达标：即硬盘驱动型SSD，SSDDIMM和PCIsSSD。固态硬盘
2016年11月23日编写于重庆
2022年1月28日修改于重庆
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