服务器部件基础

单击此处编辑母版标题样式,*,Inspur group,113,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2011,年浪潮,SV/STR,销售渠道,服务技术训练营华中大区,2011,年浪潮,SV/STR,合作伙伴,服务技术训练营华北区站,单击此处编辑母版标题样式,*,38,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2024/9/16,Inspur,group,提纲,第一章：服务器的定义、特点,第二章：服务器部件技术及发展趋势,2024/9/16,Inspur,group,第一章 服务器的定义、特点及分类,1.1,服务器的定义和系统结构,1.2,什么是,IA,架构服务器,1.3,服务器与,PC,机的区别,2024/9/16,Inspur,group,服务器的定义：,服务器是计算机的一种，负责侦听网络上客户端的服务请求并提供相应的服务。,服务器定义的两层含义,一是服务器是生存在网络计算环境中的,二是它在网络计算中向网络的其他机器提供服务,1.1,服务器的定义与系统结构,2024/9/16,Inspur,group,服务器的系统结构,:,结构概述：与,PC,一样都是采用冯,.,诺依曼体系结构，既由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本组成部分组成计算机系统，下图为计算机的基本组成框图。,输入设备,运算器,存储器,控制器,输出设备,2024/9/16,Inspur,group,存储器：,在计算机系统中，存储器是用来存储程序和各种数据信息的。规模较大的存储系统通常分为若干级，下图为常见的三级存储体系。,中央处理器,缓冲存储器,主储存器,后援存储器,2024/9/16,Inspur,group,第一个层次是服务器的处理器、内存和系统总线。这个系统是服务器的核心部分，对服务器的计算能力和服务器的数据吞吐能力有关键影响,第二个层次是服务器的,I/O,总线及外设。这个系统对服务器的数据存储能力和与外界交换数据的能力有很大影响,服务器系统可分成二个层次,服务器从不同方面主要有四种分类方法：,（1）按CPU类型分:,RISC（精简指令系统）架构服务器,CISC（复杂指令系统）架构服务器,服务器的分类和对比,（,2,）按应用规模分类,企业级（计算中心级）服器,部门级服务器,工作组级服务器,接入服务器,主要作用是从客户端收集服务器请求并形成一个交易,应用服务器,主要作用是,是一个交易执行者,资源服务器,则更象是一个仓库和银行，它代表着资源,(3),根据最新的,INTERNET,计算模式分类：,（,4,）按服务器的外形结构分类,塔式服务器,机架式服务器,刀片式服务器,2024/9/16,Inspur,group,Reliability :,可靠性（指一个部件或系统能不间断的使用多长的时间 ）,Availability :,可用性（用系统的正常运行时间和使用时间百分比来衡量 ）,Scalability,:,可扩展性,Usability :,易用性（指系统的硬件和软件易于维护和修复的功能 ）,Manageability:,可管理性,RASUM,特性：,2024/9/16,Inspur,group,第二章 服务器部件技术及发展趋势,提纲,2024/9/16,Inspur,group,CPU,技术,内存技术,总线技术, 芯片组技术,硬盘接口技术,RAID,技术,服务器的基本部件技术,2024/9/16,Inspur,group,CPU,（中央处理器）,计算机系统的核心运算部件，它的性能是计算机的主要绝对因素，提 高,CPU,性能主要是提高其运算速度。,2.2 CPU,技术,2024/9/16,Inspur,group,处理器,缓存,处理器,缓存,处理器,缓存,处理器,缓存,总线,共享,内存,I/O,桥,网卡、硬盘、其他外设,PCI,总线,2024/9/16,Inspur,group,2.2.3 CACHE,技术简介,设置在,CPU,内部的存储区域，通常将系统最常用的指令放在,CACHE,中，减少重复调用指令的时间,一般,CPU,内部,CACHE,空间较少，根据使用频度可以设置多级，包括一级缓存（,L1 Cache,）、二级缓存（,L2 Cache,），二级缓存比一级缓存的速度低,5,倍，在,Intel XEON MP CPU,还有三级缓存（,L3 Cache,）,2024/9/16,Inspur,group,Cache,的大小影响服务器的性能,XEON,处理器,Intel,为了增强自己在高端产品,-,图形工作站和服务器领域同,RISC CPU,的竞争力，先后于,99,年的第一季度推出,Pentium Xeon,和,Pentium Xeon,，至强处理器（,Xeon,）与当时的奔腾（,Pentium,）相比，使用了相同的封装方式、相同的指令集、相似的设计思想。但有以下几个方面的特点：,Pentium Xeon,的二级缓存（,L2,）容量可以扩至,2MB,，使得,CPU,更能在高速缓存中找到需要的数据，而不必访问速度较慢的主存；,使用,CPU,内部温度传送器允许系统主动控制,CPU,工作温度状况；,CPU,内部采用错误监测和纠正（,ECC,）机制可以自动更正位（,bit,）错误，对双位,bit,错误进行报警，有效地保护重要数据；,高达,4GB,地可寻址内存空间和,64GB,地系统物理内存；,支持多,CPU,地,SMP,技术。,现代,Xeon,则是作为,intel,的高端处理器形象出现。现在基本已经形成如下格局：高端,Xeon,，中端,Core,2,，低端,Celeron,。其中,Xeon,由于,可以使用多处理器,技术，因此尤其受到多任务用户推荐。,2024/9/16,Inspur,group,Intel 486,处理器,1989,年，,Intel,发布了,486,处理器。这款经过,4,年开发和,3,亿美金投入的处理器首次突破了,100,万个晶体管大关，主频也从,25MHz,逐步提高到,33MHz,、,40MHz,、,50MHz,、,66MHz,，此时，处理器工艺已经全面采用了,1,微米,工艺，并且在芯片内集成了,125,万个晶体管,2024/9/16,Inspur,group,Intel Pentium MMX,处理器,1993,年，采用,800,纳米的奔腾,(Pentium),的出世，让,CPU,全面从微米时代跨入了纳米时代。奔腾含有,310,万个晶体管，代表型号有,Pentium 60(60MHz),和,Pentium 66(66MHz),。此后，,Intel,又推出了奔腾,75MHz,120MHz,，制造工艺则提高到,500,纳米，此后,CPU,发展直接就跳转至,350nm,工艺时代 ，,1995,年的,intel,pentium,mmx,处理器是,350nm,cpu,的典型代表,2024/9/16,Inspur,group,Intel Pentium ,处理器,1997,年，,Katmai,及,Confidential,核心的,Pentium ,，采用,0.25,微米制造工艺，集成,900,万个晶体管，支持包含,70,条新指令的,SSE,指令集，早期版本采用,Slot 1,接口。其中,Katmai,核心的产品运行在,100MHz,外频下，主频为,450MHz,、,500MHz,、,550MHz,。这时的,CPU,外型有些现在最新,CPU,的雏形,2024/9/16,Inspur,group,Intel Pentium 4,处理器,1999,年，采用,0.18,微米工艺的处理器主要有,Pentium (Coppermine,核心,),、,Pentium 4(Willamette,核心,),等产品。,Coppermine(,铜矿,),核心的,Pentium ,集成了,950,万个晶体管，主频为,500MHz,1GHz,，核心电压,1.65V,，片内集成,256KB,全速二级缓存，系统总线频率有,100MHz,和,133MHz,两种，接口为,socket,370,Pentium 4,处理器的开山之作,性能平平的,Willamette,，它集成了,4200,万个晶体管，主频为,1.3GHz,2GHz,，二级缓存为,256KB,，外频为,100MHz,，,FSB(,前端总线,),为,400MHz,，核心电压为,1.75v,，有,Socket,423/478,两种接口,2024/9/16,Inspur,group,Intel Pentium 4,处理器,2001,年进入了,130,nm,时代 ，,Intel,推出了性能非常出色的,Tualatin(,图拉丁,)Pentium ,。作为,Intel,在,Socket,370,架构上的,“,绝唱,”,，,Tualatin,核心处理器的电压降至,1.5V,左右，主频范围在,1GHz,1.4GHz,，二级缓存有,512KB(Pentium -S),和,256KB(Pentium ,和赛扬,),，,Pentium 4C,也是,0.13,微米时代的强者，其最大特点是支持,800MHz,前端总线，集成了,5500,万个晶体管，支持,HT,超线程技术,2002,年，,Pentium 4 Xeon,处理器的第一代核心,Prestonia,发布，,Prestonia,核心处理器也采用了先进的,0.13,微机制造工艺。但是,Prestonia,核心最大的优势就是增加了对,Hyper-Threading,（超线程）的支持，,socket 603,、,604,2024/9/16,Inspur group,Intel Pentium 4E,处理器,2004,年推出核心为,Prescott,的,Pentium 4E,处理器，在此次推出的,Pentium 4E,处理器中，一个显著的特点就工艺再次改进为,90,nm,，集成了,1,亿个晶体管。其中首批,90nm,处理器型号为,3.40E GHz,、,3.20E GHz,、,3.00E GHz,、,2.80E GHz P4(,“,E,”,后缀商标,),支持超线程技术，,800MHz,前端总线和,1MB,二级缓存,; socket,478,接口，但工艺的提升，没有使得功耗降低，主频的提升，使得,Prescott,功耗开始走高。,2024/9/16,Inspur group,Intel Pentium D,处理器,2005,年，,intel,推出了,Pentium Extreme Edition 955,，标志着,Intel,进入一个新的阶段，,65nm,时代的来临，尽管新品均采用,65nm,工艺制造，但其,TDP(Thermal Design Power),依然为,130W,。工作电压需要从,1.2v,到,1.375V,，机箱内部温度不能够超过,68.6,度。不过，,Preslers,无论在制造工艺还是架构变革方面都有了非常大改进，包括独立的双,L2 Cache,设计，以及制造工艺较,90nm,产品有了非常大的改观,2024/9/16,Inspur group,CPU,LGA771 Xeon,2006,年，有两款新的桌面型,cpu,出来。第一款是,Conroe,，,socket 775,，双核，共享,4MB L2,缓存。第二款，,Allendale,也会紧跟,Conroe,而来，但其只有,2MB,的二级共享缓存,2006,年,5,月,23,日，英特尔发布了其,65,纳米的,双核,心,Xeon,（,Dempsey,核心），并命名为,Dual Core Xeon 5000,系列。这是英特尔第一款采用,65nm,工艺制造的至强,处理器,，除了制造工艺外，与之前的至强处理器相比主要有以下两点不同。,采用,1066MHz,前端总线，是先进的新一代,服务器,Bensley,平台支持的第一款处理器。使用全新的接口,Socket J,，或称,LGA771,。,从,2006,年,1,月开始，英特尔启用了“,Core”,这一全新的品牌代替了延用多年的“,Pentium”,。,“,Conroe,”,“,Merom,”,和,“,Woodcrest,”,的出现将意味着奔腾品牌的结束,2024/9/16,Inspur group,Intel,双核、四核 处理器,2008,年，,intel,推出其首款,45nm,Penryn,处理器。全新,45nm Penryn,家族共有,7,名成员,双核心桌面处理器,Wolfdate,、,四核心桌面处理器,Yorkfield,、,双核心行动处理器,Penryn,、,双核心,Xeon DP,处理器,Wolfdate DP,、,四核心,Xeon DP,处理器,Harpertown,、,双核心,Xeon MP,处理器,Dunnington DC,四核心,Xeon MP,处理器,Dunnington QC,。,2024/9/16,Inspur group,计算平台,IA,计,算,平,台,IA32,位,/64,位,IA64,位,DP,MP,2024/9/16,Inspur,group,超线程技术分析,VT,技术分析,2024/9/16,Inspur group,超线程技术,*,既在一个,CPU,的内部有两个逻辑处理器，每一个逻辑处理器都有独立的,IA-32,架构（,Architectural State,）用以提升,CPU,在执行多线程应用时的性能。,*,共享处理器核心的执行资源，包括执行引擎、缓存、系统总线接口以及固件。,*,执行多重操作系统或者应用程序代码时，性能提升达到,30,多，如在,MP,系统中使用，会带来性能线性提升。,2024/9/16,Inspur group,VT,（,Virtualization Technology,，虚拟化技术）,VT,（,Virtualization Technology,，虚拟化技术）可以让一个,CPU,工作起来就像多个,CPU,并行运行，从而使得在一部电脑内同时运行多个操作系统成为可能,virtualization,技术和多任务（,multitasking,）、,HyperThreading,超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行，而在虚拟技术中，你可以拥有多个操作系统同时运行，每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的,CPU,或者是虚拟主机上。而,HyperThreading,超线程只是在,SMP,系统（,Symmetric Multi Processing,）中单,CPU,模拟双,CPU,来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的,CPU,是不能分离的，只能协同工作,一些软件可以达到虚拟多系统的目的，比如,VMware workstation,、,Virtual PC,等，使用这种技术就可以单,CPU,模拟多,CPU,并行，可以实现单机同时运行多操作系统,2024/9/16,Inspur group,CPU,发展趋势,2005,年处理器发展主题：多核心化,一个芯片中集成多个,CPU,内核，使得一个,CPU,可以处理更多的工作,在操作系统看来，它就是实实在在的双处理器，可以同时执行多项任务,理论上说，可以将系统性能提高,50%,至,70%,频率：,2005,年,cpu,频率提升由于耗电，散热问题被淡化，取而代之的是多内核技术,缓存：通过加大二级缓存，提高前端总线速度提升性能,2024/9/16,Inspur group,多核处理器,Core0,Core1,Front Side Bus,两个或多个独立运行的内核集成于同一个处理器上面,双核,处理器,=,一个处理器上包含,2,个内核,多核处理器,=,一个处理器上包含,2,个以上内核,All products and dates are preliminary and subject to change without notice.,Enables,Higher Performance,More Power Efficiency,New Capabilities,2024/9/16,Inspur group,定义：是主板上的主存储部件，是,CPU,直接与之沟通，并对其存储数据的主要部件，存放当前正在使用的（即执行中）的数据和程序,它的物理实质就是一组或多组具备数据输入和数据存储功能的集成电路。,2.3,内存技术,2024/9/16,Inspur group,REGISTERED,内存缓冲技术,Register IC,，内存条底部较小的集成电路芯片，使内存条带有缓冲能力，起提高驱动能力的作用，大大增加了服务器内存容量,。,ECC,内存纠错技术（海明码）,ECC,（,Error Check & Correct,）的功能不但使内存具有数据检查的能力，而且使内存具备了数据错误修正的功能。普通,ECC,纠错,1,位，发现,2,位错,另外，由于,ECC,的算法比较复杂，为了纠正一位的错误需要消耗一定的时间，结果是整个系统的性能下降,2-3%,。但由于这种,DRAM,内存在整个系统中较稳定，所以仍被用于作为网络核心的服务器，其价格较贵。,2024/9/16,Inspur,group,服务器上主流内存及发展趋势,双通道读取,内存镜像、热备,内存子系统双通道读取,两个内存控制器分别进行读取,使带宽增加一倍,2024/9/16,Inspur group,内存子系统内存镜像和热备,内存热备,Sparing,热备内存在正常情况下不使用，当工作内存的故障次数达到预设值,ECC,的次数，系统自动将故障内存条中的数据传输到热备内存条，故障内存条就不再使用。,内存镜像,Mirroring,内存数据有两个拷贝，避免由于内存故障而导致数据丢失。,2024/9/16,Inspur group,DDR3,与,DDR2,区别,一性能：,高频率，高带宽：,DDR3,内存采用的,8-bit,预取技术（,DDR2,为,4bit,预取）使得频率提 升至,DDR2,的,2,倍，从,DDR3-800,到,DDR3-1600,低延迟：,CL,延迟由,DDR2,的,15ns,下降至,DDR3-1066,的,13.125ns / DDR3-1333,的,12ns/DDR3-1600,的,11.25ns,低功耗：,DDR3,采用了,1.5V,供电电压以及,ASR,（自动自刷新技术）等技术降低,DDR3,的功耗，据内存厂家的数据显示，相对于,DDR2-800,，,DDR3-800,、,1067,及,1333,的功耗比分别为,0.72X,、,0.83X,及,0.95X,。,2024/9/16,Inspur group,DDR3,和,DDR2,相比的优势,频率：,DDR3,可以在,800MHz,至,2000MHz,下运行（也可更高），而,DDR2,是在,533MHz,至,1066MHz,下运行。一般来讲，,DDR3,是,DDR2,频率的两倍，通过削减一半读写时间给系统带来操作性能提高。功耗：,DDR3,相比,DDR2,可以节约,16%,的电能，因为新一代,DDR3,是在,1.5V,电压下工作，而,DDR2,则是在,1.8V,下工作，这样可以弥补由于过多的操作频率所产生的高电能消耗，减少的能量消耗可以延长部件的使用寿命。技术：,DDR3,内存,Bank,增加到了,8,个，比,DDR2,提高了一倍。所以相比,DDR2,预读取会提高,50%,的效率，是,DDR2,标准的两倍。,2024/9/16,Inspur group,2.4.1,总线的基本概念,总线是计算机各模块间进行信息传输一,组公共导线通道。,数据总线（,Data Bus,）,地址总线（,Address Bus,）,控制总线（,Control Bus,）,2.4,总线技术,2024/9/16,Inspur group,2.4.3,常见系统总线,1,、,ISA,总线,ISA,（,Industry Standard Architecture,工业标准架构）,ISA,总线提供了足够的吞吐量给低带宽,设备,CPU,占用率高，插卡的数量亦有限,2024/9/16,Inspur group,2,、,PCI,总线,PCI,（,Peripheral Component,Interconnect,互连外围设备）,又称局域总线,在,CPU,和外围设备,之间提供了一条独立的数据通道,32,位,/33Mhz,、,32,位,/66Mhz,、,64,位,/66Mhz,2024/9/16,Inspur group,3,、,PCI-X,总线：,-,新一代,PCI,标准，吞吐能力是,PCI,的两倍甚至八倍以上,-,采用了分离事务即多任务的设计,-100MHz,和,133MHz,-PCI-X,的频率可随设备的变化,而变化,2024/9/16,Inspur group,PCI-X,是在现有,PCI,规范上发展而来，同样是,64bit,宽度，支持高达,133MHz,设备。具有变频兼容能力，可向下兼容。,PCI-X,的优势除高运行频率，并可支持多任务工作方式，即某一设备在向其它目标设备发送数据请求时，如果目标设备忙或未准备好，发送请求的设备可以先处理其它事务。,而目前,PCI,设备在完成一次请求之前不会处理其它事务，造成,PCI,总线资源浪费。,理论上，在相同的运行频率下，,PCI-X,能够比,PCI,提高,14%-35%,的性能，当然需要使用相应,PCI-X,板卡,。,2024/9/16,Inspur group,5,、,PCI-E,总线,高性能：,更高的数据传输带宽；,传输带宽和频率具有高可延展性；,简化,I/O,：,可通用于,Server,和,Workstation,主板中；,不使用,PCI Bridge,转接，直接连接,MCH,；,方便使用：,与,PCI,相兼容；,简化主板设计复杂度；,支持热插拔；,2024/9/16,Inspur group,2.4.4,常见的外部总线,1,、,IEEE 1394,总线,IEEE 1394,是一种串行接口标准,2,、,USB,总线,USB,（,Universal Serial Bus,）称为通用串,行总线，也是一种连接外围设备的机外总,线,2024/9/16,Inspur group,1,、总线的带宽,总线的带宽指的是一定时间内总线上可传送的数据量，即我们常说的每秒钟传送多少,MB,的最大稳态数据传输率，用,MB/s,表示，即每秒多少兆字节（,1,字节为,8,位）。,2,、总线的位宽,总线的位宽指的是总线能同时传送的数据位数，即我们常说的,32,位、,64,位等总线宽度的概念。,3,、总线的工作时钟频率,总线的工作时钟频率以,Mhz,为单位，工作频率越高则总线工作速度越快，也即总线带宽越宽。,2.4.5,总线的性能指标,2024/9/16,Inspur group,PCI Express,总线,与,PCI,和,PCI-X,不同，,PCI Express,是建立在一个串行传输协议上的。就是说，其接口的线路数量非常有限。为了获得高速带宽，串行线路的频率必须比其他并行总线的频率高出很多。通过合并多条,PCI Express,通道，它的带宽可以轻易的翻倍。所以,PCI Express,总共有,5,种接口：,x16,，,x8,，,x4,，,x2,和,x1,。,PCI Express,是一种 双向 点到点 的连接。也就是说来回的方向上带宽都一样，并且它并不像其他并行总线，需要和别的设备共享带宽。这种模组式的结构使得厂商在制造主板的时候可以随意分配,PCI Express,资源，以适应不同的插槽组合。,2024/9/16,Inspur group,总线技术的发展,-PCI-Express,技术,2024/9/16,Inspur group,PCI-E,规格,2024/9/16,Inspur group,总线发展趋势,PCI Express,的使用越来越广泛：如千兆以太网卡、显卡、电视卡、视频编辑卡等,PCI,不会消失，其他的应用需要一定的转换周期,2024/9/16,Inspur group,系统总线,并行串行,PCI,PCI-X,PCI E,2024/9/16,Inspur group,芯片组及发展,INTEL blackford,支持双路英特尔,64,位至强处理器，提供,667/1066/1333MHz,前端总线和最大,4M,二级缓存，最大支持,16GB,容量的,DDR2 667,和,533 FBD,内存，支持内存热备和镜像，支持,PCI-EX8,2024/9/16,Inspur group,芯片组（,blackford,）,blackford,Dempsey / Woodcrest,ESB-2,Gilgal,SIO3,PS2 Keyboard,PS2 Mouse,Serial Back,Serial Int,Flash,USB 2.0 Front,USB 2.0 Rear,USB 2.0 Front,USB 2.0 Rear,IDE,SATA 2,SATA 2,SATA 2,SATA 2,SATA 2,SATA 2,FLASH,NVRAM,PCIe x8 (4GB/s),PCIe x8 (4GB/s),FBD 533/677,FBD 533/677,FBD 533/677,FBD 533/677,1066/1333 MTS,PCIe x8 (4GB/s),DMI x4,PCIe x8 (4GB/s),PCIe x4 (2GB/s),PCI,X,PCI,2024/9/16,Inspur group,芯片组（,blackford,VS,）,BF-VS,Dempsey / Woodcrest,ESB-2,Gilgal,SIO3,PS2 Keyboard,PS2 Mouse,Serial Back,Serial Int,Flash,USB 2.0 Front,USB 2.0 Rear,USB 2.0 Front,USB 2.0 Rear,IDE,SATA 2,SATA 2,SATA 2,SATA 2,SATA 2,SATA 2,FLASH,SDRAM,FBD 533/677,FBD 533/677,1066/1333 MTS,PCIe x8 (4GB/s),DMI x4,PCIe x8 (4GB/s),PCIe x4 (2GB/s),PCI,X,PCI,2024/9/16,Inspur group,Blackford-vs,和,Blackford,两个芯片,pin-to-pin,；相同的南桥芯片,ESB-2,；,Blackford-vs,和,Blackford,扩展能力不同；,Blackford,支持,3,个,PCI-E*8,，其中一个用来连接南桥,Blackford-vs,只支持,1,个,PCI-E*8,，用来连接南桥；,Blackford,支持,4,个通道,16,个内存插槽；,Blackford-vs,支持,2,个通道,8,个内存插槽；,Blackford-vs,和,Blackford,性能比差,30%,（,intel,）,南桥主要支持：,1,个,PCI-E*4,；,1,个,PCI-E*8,（,2,个,PCI-E*4,）；,1,个,PCI-X133,；,1,段,32,位,PCI,；,2,个千兆网卡；,6,个,STAT2,；,8,个,USB,；,1,个,IDE,；,2024/9/16,Inspur group,Intel,QuickPath Architecture,Intel,QuickPath interconnect plus integrated Intel,QuickPath memory controllers,High Bandwidth,(up to 25.6 GB/s per link),(up to 32 GB/s per MC),Low Latency,(integrated native DDR3 MC),Intel Reliability,(data reliability checks every cycle),Open Innovation,(over 20 industry leaders),MC = memory controller,Source: Intel. All future products, computer systems,dates, and figures specified are preliminary based on current expectations, and are subject to change without notice.,2024/9/16,Inspur group,自,1956,年,IBM,推出第一台磁盘驱动器,IBM RAMAC 350,至今已经有,50,多个年头了，以下主要从磁盘驱动器基本结构、主要参数、接口标准、磁盘阵列技术四个方面进行介绍。,2.6,磁盘技术简介,2024/9/16,Inspur group,当前的硬盘架构多采用温彻斯特（,Winchester,）架构,由头盘组件（,HDA,，,Head Disk Assembly,）与印刷电路板组件（,PCBA,，,Print Circuit Board Assembly,）组成,温氏硬盘是一种可移动头固定盘片的磁盘存储器，磁头定位的驱动方式主要有步进电机驱动（已淘汰）和音圈电机驱动两种,其盘片及磁头均密封在金属盒中，构成一体，不可拆卸，金属盒内是高纯度气体，不是真空,2.6.1,磁盘的基本结构,2024/9/16,Inspur group,1,、主轴转速：,IDE,硬盘的转速多为,5400rpm,和,7200rpm,，目前的主流,SAS,硬盘，转速多为,15000rpm,2,、平均寻道时间：,指磁盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间，这是衡量磁盘机械能力的重要指标，单位：毫秒,ms,，一般在,5ms-13ms,之间。,3,、平均潜伏时间：,平均潜伏时间与转速有关，为碟片旋转半周所需时间,。,2.6.2,磁盘的主要参数,2024/9/16,Inspur group,4,、数据传输率：,内部数据传输率（,Internal Transfer Rate,）,内部数据传输率指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率，,外部数据传输率（,External Transfer Rate,）,外部数据传输率也称为突发数据传输率，是指从硬盘的缓存中向外输出数据的速度,磁盘的内部传输率要小于外部传输率，所以内部传输率的高低才是评价一个硬盘整体性能的决定性因素。,2024/9/16,Inspur group,5,、,MTBF,（,Mean Time Between Failure,，平均无故障时间）：,它是硬盘可靠性的一个指标，指从开始运行到出现故障的最长时间的平均值，单位是小时。,SCSI,硬盘和,IDE,硬盘,MTBF,值有一定差异，,SCSI,硬盘一般为,1200000,小时，,IDE,硬盘一般为,800000,小时。,6,、,SMART,支持：,S.M.A.R.T,是,Self Monitoring Analyzed Report Technology,（自监测、分析与报告技术）的缩写。在磁盘设计中，采用此技术可增加磁盘自我监视和分析各种参数的能力，如果磁盘处于不良状态，能及时通知系统，并对用户提出操作建议。,2024/9/16,Inspur group,盘片马达,磁头马达,磁盘马达,2024/9/16,Inspur group,盘片、磁头,2024/9/16,Inspur group,IDE,SCSI,SATA,SAS,常见的硬盘接口技术,2024/9/16,Inspur group,1,、,IDE,接口,*,IDE,的英文全称为：,Integrated Drive Electronics,，是目前最主流的硬盘接口，包括光储类的主要接口。,*,IDE,接口使用一根,40,芯或,80,芯的扁平电缆连接硬盘与主板，每条线最多连接,2,个,IDE,设备（硬盘或者光储）,。,2024/9/16,Inspur group,所有的,IDE,硬盘接口都使用相同的,40,针连接器,2024/9/16,Inspur group,由于硬盘传输速率的增加为了增强数据传输的稳定性，在数据线上进行了改造，由原来,40,芯电缆改变为,80,芯，其中,40,芯为地线为了增加数据传输稳定性。,IDE,硬盘接口电缆,2024/9/16,Inspur group,ATA(IDE),1,条通道可用,2,个设备,(,跳线分为主,/,从,),，共享带宽,根据,ATA/ATAPI,规范，,color connector,M/B,，,grey,slave,，,black,master,SATA,端到端连接，一个通道连接一个设备，独享带宽。不存在跳线设定,ID,问题,SCSI,每个通道支持,16,个设备，控制器占,ID7,SCSI Wide 68pin,硬盘上跳线，避免,ID,冲突,SCSI SCA 80pin,背板位置决定硬盘,ID,Fibre Channel,无跳线，背板位置决定硬盘,ID,号,应用,2024/9/16,Inspur group,2,、,SCSI,接口技术,（,1,）,SCSI,接口定义,SCSI,英文全称：,Small Computer System Interface,，它出现的原因主要是因为原来的,IDE,接口的硬盘转速太慢，传输速率太低。,（,2,）,SCSI,接口特点,多个,I/O,并行操作：因此,SCSI,设备传输速度快,可并联的外设数量多,2024/9/16,Inspur group,热拔插,非热拔插,SCSI,磁盘接口图,2024/9/16,Inspur group,SCSI,接口技术与其它技术一样，也是向前兼容得，也就是说新的,SCSI,接口可以兼容老接口，而且如果一个,SCSI,系统中的两种,SCSI,设备不是位于同一规格，那么,SCSI,系统将取较低级规格作为工作标准。,SCSI,设备的兼容性,2024/9/16,Inspur group,3,、,SATA,接口,SATA,的英文全称是：,Serial-ATA,（串行）,SATA 1.0,标准仍可达到,150MB/s,，,SATA 2.0/3.0,更可到,300,以至,600MB/s,。,下图是与并行,ATA,的传输线比较：,2024/9/16,Inspur group,左边是串行数据传输线，右边是并行数据传输线,并行,ATA,和串行,ATA,的传输线比较,2024/9/16,Inspur group,电源的输入接口也与原来的,4pin,电源不同，需要经过转换。,串行,ATA,的电缆,2024/9/16,Inspur group,主板上的,Serial ATA,数据线接口,SATA,控制器,2024/9/16,Inspur group,针脚数目大减少，也就全面解决了在,ATA,标准中存在的数据串扰问题。,数据芯线减少，就更能降低电力消耗，减小发热量,起点更高、发展潜力更大，预计在,2007,内推出,Serial ATA 3.0,标准，到那时将实现,600MB/s,的最高数据传输率。,Serial ATA,的拓展性更强，由于,Serial ATA,采用点对点的传输协议，所以不存在主从问题，这样每个驱动器不仅能独享带宽，而且使拓展,SATA,设备更加便利,。,SATA,接口优点,2024/9/16,Inspur group,SAS,简单的说，,SAS,是一种磁盘连接技术。它综合了现有并行,SCSI,和串行连接技术的优势，以串行通讯为协议基础架构，采用,SCSI-3,扩展指令集并兼容,SATA,设备，是多层次的存储设备连接协议栈。,点到点连接,目前总线传输速度,3Gb/s(3Gb/s/88/10=300MB/s),针脚定义,29PIN,，数据位,8,，其它为控制信号、电源和地,2024/9/16,Inspur group,Sas,硬盘接口、线缆,2024/9/16,Inspur group,Sas,硬盘和,SATA,硬盘的区别,2024/9/16,Inspur group,硬盘使用中常见问题,标称容量不等于实际容量,计算方式不同：,硬盘厂商对容量计算方式为,1KBytes=1000Bytes,OS(,如,Windows),对硬盘容量计算方式为,1KBytes=1024Bytes,因此标称的,1G,容量在,OS,中就认出,1,000,000,000,（,1024,1024,1024,）,0.93G,，这样，一块,40G,的硬盘会在,OS,中只显示为,40,0.93,37.2G,。,2024/9/16,Inspur group,硬盘背板和模组,Sas,备板及连接,2024/9/16,Inspur group,模组和背板的作用,1,、硬盘控制器通过硬盘模组支持热拔插硬盘,2,、提供良好散热和温度报警,3,、和,RAID,卡配合，识别掉线硬盘,4,、分配硬盘的,ID,号,2024/9/16,Inspur group,2.7 RAID,2.7.1 RAID,技术,（,RAID,（,Redundant Array of Independent Disks,）,RAID,就是独立冗余磁盘阵列。,RAID,通过两种方法完成了冗余和容错功能：一种是分段（,striping,），另一种是奇偶校验,;,RAID,技术即可以在服务器机箱内部的,PCI,插槽上插入,RAID,卡，并连接多块硬盘实现，也可以通过连接服务器外部的专用磁盘阵列柜来实现,RAID,技术。,2024/9/16,Inspur group,什么是磁盘阵列（,Disk Array,）？,磁盘阵列就是将两个以上的物理磁盘，在逻辑上捆绑在一起，数据以条带的形式顺序的保存在各个磁盘上，对外作为一个逻辑的设备提供服务，磁盘阵列中可包含配置成,RAID,的磁盘和用于后备的磁盘。,多个磁盘阵列还可以捆绑成大的跨越磁盘阵列，它们只是逻辑上组合在一起。,2024/9/16,Inspur group,RAID,技术分类：,1,、按照实现方法分类：,软件,RAID,磁盘阵列直接从主机,CPU,获得,RAID,指令和,I/O,命令,例如：,Windows 2000 Server,硬件,RAID,I/O,处理由,I/O,处理器执行,可以通过下面两种方式执行：,（,1,）,PCI HBA,（,2,）嵌入主板（,RAID On motherboard,）,2,、按连接方式分类：,外接式,内置式,2024/9/16,Inspur group,软件,RAID,2024/9/16,Inspur group,硬件,RAID,2024/9/16,Inspur group,外接式与内接式,RAID,差别,2024/9/16,Inspur group,RAID,校验,在,IOP,和内存之间进行运算时，采用的纠错方式是,ECC,，,ECC,利于监测并纠正错误。,在硬盘上写入的校验数据块采用的运算方式是,XOR,，,XOR,利于从其他数据块恢复数据。,RAID5,写操作中有很大一部分运算是,XOR,，因此要提高性能必须使用专有的处理器或协处理器进行,XOR,运算而不能去占用主机,CPU,。,RAID,知识,2024/9/16,Inspur group,RAID,卡硬件模块组成,IO Processor,，,IO,处理器，通常为,Intel 80302/80303,，提供,RAID,数据校验计算、输入输出处理等功能。,SCSI chip,，除零通道外，,SCSI RAID,卡上都有,SCSI,芯片来提供,SCSI,总线通道，用来连接存储设备。,主机总线接口，主要为,PCI,，有,PCI 64bit/66MHz,和,PCI-X,等类型接口。,Battery Backup Unit,，电池备份模块，提供意外掉电下的数据保护。,Cache Memory,，缓存,/,内存，提供数据从,IOP,到硬盘之间的缓冲，提高整体性能。,Flash ROM,，用来存放,Firmware,和,BIOS,NVRAM,，用于保存,RAID,设置信息,蜂鸣器，在,RAID,阵列出现意外掉盘等情况下提供声音报警，提醒用户进行维护硬件工作原理,2.7.2 RAID,卡,2024/9/16,Inspur group,BBU,作用,我们知道，,RAID,卡一般带有,64M,、,128M,或更多的内存，在读写操作中内存起到缓冲的作用。,IOP,DATA,内存,DATA,硬盘,RAID,卡,BBU,电池模块工作原理,2024/9/16,Inspur group,总线接口,ATA,SATA,ATA133,SATA150,SATA300SATA600,SCSI,SAS,Ultra160,Ultra320,SAS(300-600-1200),主机接口,PCI 32bit,PCI 64bitPCI-X,PCI-E,RAID,卡发展趋势,接口,2024/9/16,Inspur group,Adaptec 2120s,2024/9/16,Inspur group,Adaptec 2200s,2024/9/16,Inspur group,Adaptec 2010s,2024/9/16,Inspur group,Sas,卡,-LSI 8308E/LSI 8408E,2024/9/16,Inspur group,RAID,技术的价值,2024/9/16,Inspur group,热插拔技术又称热交换技术，允许在不关机的情况下更换故障设备，常见的故障设备：硬盘、电源、,PCI,设备、风扇等。,2.8,热拔插技术,2024/9/16,Inspur group,网络适配器又称网卡或网络接口卡（,NIC,），英文名,NetworkInterfaceCard,网卡数量多,数据传输速度快,CPU,占用率低,安全性能高,2.9,网络设备,2024/9/16,Inspur group,网络设备光纤网卡,以太网卡：学名,Ethernet Adapter,传输协议为,IP,协议,一般通过光纤线缆或双绞线与以太网交换机连接。接口类型分为光口和电口。光口一般都是通过光纤线缆来进行数据传输，接口模块一般为,SFP,（传输率,2Gb/s,）和,GBIC,（,1Gb/s,）,对应的接口为,SC,、,ST,和,LC,。电口目前常用接口类型为,RJ45,用来与双绞线连接，也有与同轴电缆连接的接口，不过现在已经用的比较少了,FC,网卡：一般也叫光纤网卡，学名,Fibre Channel HBA,。传输协议为光纤通道协议，一般通过光纤线缆与光纤通道交换机连接。接口类型分为光口和电口。光口一般都是通过光纤线缆来进行数据传输，接口模块一般为,SFP,（传输率,2Gb/s,）和,GBIC,（,1Gb/s,）,对应的接口为,SC,和,LC,。电口的接口类型一般为,DB9,针或,HSSDC,。,ISCSI,网卡：学名,ISCSI HBA,，传输,ISCSI,协议，接口类型与以太网卡相同,HBA,卡：,FC-HBA,卡（俗称：光纤网卡）、,iSCSI-HBA,卡（,RJ45,接口）,以太网卡：光纤接口的以太网卡（俗称：光纤以太网卡,）,2024/9/16,Inspur group,光纤接口,HBA,卡,2024/9/16,Inspur group,光纤接口类型,Sc,口：大口,82544EI 82543GC,Lc,口：小口,82545GM 8490F,Intel pro 1000F,2024/9/16,Inspur group,Adapter Fault Tolerance,（网卡出错冗余）,Adapter Load Balancing,（,ALB,，网卡负载平衡）,在线报警（,Alert On Line,）,在线唤醒（,Wake On LAN,）,网卡高级特性：,2024/9/16,Inspur group,材料散热性好,预留风扇位多,通风系统良好,具有冗余性,2.11,服务器的机箱和风扇,2024/9/16,Inspur group,服务器的机箱和风扇,2024/9/16,Inspur group,2024/9/16,Inspur group,2.12,服务器的电源系统,1+1,冗余电源,2024/9/16,Inspur group,2+1,冗余电源,2024/9/16,Inspur group,电源线冗余的,2+1,冗余电源,2024/9/16,Inspur group,谢谢大家,