「掃盲」服務器內部結構大剖析

服務器其實就是一臺配置更高的計算機,它的內部結構也和普通的計算機大同小異。


「掃盲」服務器內部結構大剖析


可以看到,服務器是由電源、CPU、內存、硬盤、風扇、光驅等幾部分構成。今天,將挑選一些重要的硬件,給大家做詳細介紹。


電源


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電源相當於人體的心臟,需保障電力供應,如果要買服務器,應選擇質量好一點的電源。


CPU處理器


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CPU 處理器相當於人體的大腦,負責整個服務器的運算和控制,是影響其性能效率的最核心部件。


  • 精簡指令集的 CPU:設計代表有 SUN 公司的 SPARC 系列和 ARM 系列等,這類 CPU 的設計特點是指令集精簡,每個指令執行的時間很短,操作很簡單、效率較高。
  • 複雜指令集的 CPU:設計代表有大家熟知的 Intel 至強系列(XEON)和 AMD 系列(應用不多)等,這類 CPU 的設計特點是指令數量多,指令集複雜,且執行的時間較長,但能處理的事務更多、更豐富。


CPU 一般通過頻率(GHz)表示性能的好壞,CPU 頻率就是用來表示 CPU 每秒鐘的工作次數,即頻率越高速度越快。


企業級常見的物理服務器配置包括如下兩種:


  1. 一般企業裡的服務器,CPU 個(顆)數為 2~4 顆,單個(顆)CPU 是四核。內存總量一般是 16~256GB(32GB、64GB 比較常見)。
  2. 用於虛擬化的宿主機(例如,應用 VMware(虛擬化軟件)、KVM 的主機),CPU 顆數可達 4~8 顆,內存總量一般是 48~128GB,常規企業可以同時啟動 6~10 個虛擬機甚至更多,主要是根據業務需求決定虛擬機的配置大小。


在企業級系統中,選擇 CPU 硬件配置,以及監測和優化服務器系統的 CPU 性能,是一項複雜且需要長期實踐和反覆觀察的工作。


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另外值得一提的是,CPU 長時間運行會發熱,因此需要配置降溫的設備,即 CPU 風扇或散熱片,其中散熱片主要是用金屬銅或者鋁製作的,作用是將熱量快速傳導出去。


內存(RAM)


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內存是 CPU 和硬盤之間的緩衝設備(如圖 5 所示),是臨時存儲器(用於存放數據),這就意味著,如果突然斷電,那麼位於內存中的數據很可能會丟失。


  • 緩衝區:將數據寫入內存,這個數據的內存空間在 Linux 系統裡一般稱為緩衝區(buffer)。例如,寫入到內存緩衝區,即寫緩衝。
    為了提高寫操作性能,數據在寫入最終介質或下一層級介質之前會合並放入緩衝區中,這樣會增加數據持久寫的延時。因為第一次寫入緩衝區後,再向下寫入數據之前,還要等待後續的寫入,以便湊夠數據或者定時寫入到永久存儲介質中。
  • 緩存區:從內存中讀取數據,這個存數據的內存空間在 Linux 系統裡一般稱為緩存區(cache)。例如,從內存緩存區讀取,即讀緩存。
    操作系統利用緩存提高文件系統的讀性能和內存的分配性能,應用程序使用緩存也是為了提高讀訪問效率。將經常訪問的操作結果保存在緩存中可備隨時使用,而非總是執行讀硬盤以獲取數據等開銷較高的操作。


記住這樣一句話,緩存無處不在,無論是電腦硬件、操作系統,還是企業網站集群及其他業務系統!


硬盤(磁盤)


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硬盤就是永久存放數據的存儲器,如今常用的硬盤都是 3.5 英寸的,且生產的單塊硬盤的容量越來越大,體積卻越來越小,速度也越來越快,其中常見的硬盤有300GB、600GB、1TB、3TB、4TB等規格。


注意,對於工業級(企業級)硬盤計算,以 1000 為單位進行換算,即1TB=1000GB。


根據實際場景的需要,硬盤的接口有 IDE、SCSI、SAS、SATA 等幾類(其中 IDE、SCSI 已退出歷史舞臺),硬盤的類型也分為機械硬盤和SSD(固態硬盤)兩種。


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如圖 所示,即從存儲容量和 I/O 讀取速度的角度,對服務器中各個硬件做了比較。可以看到,硬盤 I/O(讀取)性能相比內存差很多,目前解決這個問題的普遍方法是先將大量的數據從硬盤緩存到內存,也就是說寫入到緩衝區中,這也是當今互聯網網站解決訪問速度慢的必備方案。


Raid卡(陣列卡)


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Raid 稱為磁盤冗餘陣列,其功能是,當企業的網站(業務)數據量很大,單塊盤裝不下的時候,若購買多塊硬盤存放數據,就需要利用 Raid 技術將所有硬盤整合成一個大硬盤,然後才能在這個大硬盤上分區(劃分隔斷、虛擬硬盤)存放數據。


  • 可以將所有硬盤整合到一起(擴充容量);
  • 可以使得數據更加安全(數據冗餘);
  • 可以獲得更高的效率(讀寫性能)。


如果有 Raid 卡,則一般會將硬盤連接到 Raid 卡上,而不是直接插到主板上,Raid 卡最終將插到主板對應的插槽裡。不過,在企業真正的重要服務器裡,Raid 幾乎是不被採用的,請讀者注意這點。


遠程管理卡



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遠程管理卡是服務器特有的遠程管理部件,在家用電腦及筆記本電腦上是不存在的。它的作用是通過網絡遠程(異地)開關服務器,並可以查看服務器開關的過程等信息。


不僅如此,遠程管理卡還可以細分為服務器自帶遠程管理卡和獨立遠程管理卡。服務器自帶的遠程管理卡,可以關機、開機,但是看不到開關服務器的過程,因此建議為服務器配備獨立的遠程管理卡,成本上可能會多花人民幣 100 元左右,但是好處是很明顯的,當服務器出現問題時,可以利用管理卡快速查看服務器故障及恢復服務。


主板


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主板實際上就是一塊電路板,相當於人體的骨架,CPU、內存、硬盤、Raid 卡等所有硬件設備最終都要連接在主板上,才能正常工作。



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