【服务器】服务器概念、组成和架构详解_服务器的基本工作原理和组成架构 ...

目次
前言：
1、服务器是什么？
2、服务器的构成？
3、服务器的分类？
4、X86/ARM之争？
一、服务器是什么？
二、 服务器的构成？
2.1 服务器的逻辑架构
2.2 服务器的硬件
2.3 服务器的固件和OS
三、服务器的分类？
3.1 按产品形态
3.2 按指令集架构
3.3 按处置惩罚器数目
3.4 按应用类型
四、 X86/ARM之争？
4.1 X86服务器：市占率高
4.2 ARM服务器：潜力很大

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前言：

服务器是构建云盘算的最焦点基础装备，在“新基建”加速推进、公有云持续放量的配景下，服务器行业正迎来景气拐点。本文围绕4个焦点标题，由浅入深对服务器进行深入分析：
1、服务器是什么？

2、服务器的构成？

3、服务器的分类？

4、X86/ARM之争？

一、服务器是什么？

**服务器的英文名称为“ Server”，是指在网络上提供各种服务的高性能盘算机。**作为网络的节点，存储、处置惩罚网络上80％的数据、信息，因此也被称为网络的灵魂。
**服务器和平凡盘算机的功能是类似的。**只是相对于平凡盘算机，服务器在稳固性、安全性、性能等方面都要求更高，因此CPU、芯片组、内存、磁盘体系、网络等硬件和平凡盘算机有所不同。
具体来说，服务器与平凡盘算机的主要区别包括：
**1）通信方式为一对多：**PC、平板、手机等固定或移动的网络终端，上网、获取资讯、与外界沟通、娱乐等，必然要经过服务器，服务器通过“一对多”来构造和领导这些装备。
2）资源通过网络共享**：**服务器通过侦听网络上其它终端（Client）提交的服务哀求，在网络操作体系的控制下，将与其相连的硬盘、打印机、Modem及各种专用通讯装备提供给网络上的客户站点共享，也能为网络用户提供集中盘算、信息发表及数据管理等服务。
**3）硬件性能更加强大：**服务器的高性能主要表现在高速率的运算能力、长时间的可靠运行、强大的外部数据吞吐能力等方面。
服务器厂商会根据不同的应用场景，对服务器进行差异化筹划，目前主要的应用场景包括文件交互、数据存储和查询、应用程序应答与运行等。

二、 服务器的构成？

2.1 服务器的逻辑架构

**服务器的逻辑架构和平凡盘算机类似。**但是由于须要提供高性能盘算，因此在处置惩罚能力、稳固性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。服务器的逻辑架构中，最告急的部门是CPU和内存。CPU对数据进行逻辑运算，内存进行数据存储管理。

2.2 服务器的硬件

服务器硬件主要包括：处置惩罚器、内存、芯片组、I/O（RAID卡、网卡、HBA卡）、硬盘、机箱（电源、风扇）。
**在硬件的本钱构成上，CPU及芯片组、内存、外部存储是大头。**以一台平凡的服务器生产本钱为例，CPU及芯片组大致占比50% 左右，内存大致占比 15% 左右，外部存储大致占比10%左右，其他硬件占比25%左右。

2.3 服务器的固件和OS

服务器的固件主要包括BIOS或UEFI、BMC、CMOS，OS包括32位和64位。
1）BIOS
（Basic input/ Output System）
**即基本输入输出体系，是服务器启动后最先运行的软件。它包括基本输入输出控制程序、上电自检程序、体系启动自检程序、体系设置信息。**BIOS是服务器硬件和OS之间的抽象层，用来设置硬件，为OS运行做准备。**BIOS设置程序是储存在BIOS芯片中的。BIOS的进化版本是UEFI（Unified Extensible FirmwareInterface），即同一的可扩展固定接口。**这种接口用于操作体系自动从预启动的操作环境，加载到一种操作体系上，从而使开机程序化繁为简，节省时间。
2）BMC
（Baseboard Management Montroller）
**即基板管理控制器，**主要是对服务器进行监控和管理。BMC可以在服务器未开机的状态下，对机器进行固件升级、查看机器装备等。
3）CMOS
（Complementary metal-oxide-semiconductor）
**是电脑主机板上一块特殊的RAM芯片，是体系参数存放的地方。**CMOS存储器用来存储BIOS设定后的相干参数。
4）OS
（Operating system）
**即操作体系，对服务器软硬件及数据资源进行管理调度。**OS主要分为32位和64位，OS的位数版本决定了盘算机处置惩罚器在RAM（随机存取储存器）处置惩罚信息的效率，64位版本比32位的可以处置惩罚更多的内存和应用程序。
三、服务器的分类？

服务器的分类标准是多元化的，目前主要可按产品形态、指令集架构、处置惩罚器数目、应用类型等对市场上的服务器进行分类。

3.1 按产品形态

服务器按产品形态，可以分为：塔式服务器、机架服务器、刀片服务器、机柜服务器等。

1）塔式服务器（ Tower Server）
既常见的立式和卧式机箱布局的服务器，可放置在平凡的办公环境，机箱布局较大，有较大的内部硬盘、冗余电源、冗余风扇的扩容空间，并具备较好的散热功能。塔式服务器密度低，多为单处置惩罚器体系（有少部门为双处置惩罚器体系）。体系电源和风扇一样寻常是单配，非冗余可靠性较低。主要应用在企业官网、多媒体大流量APP、医疗成像、虚拟桌面基础架构（VD）等场景。

2）机架式服务器（Rack Server）
机架布局是传统电信机房的装备布局标准，宽度为19英寸，高度以单位“U”盘算，每“U”为1.75英寸（可换算成4.445cm）。通常有1U、2U、4U和8U之分，此中以1U和2U为主，其次是4U和8U。近期市场也有3U和6U等高度的机架产品出现。机架服务器是一种表面按照同一标准筹划的服务器，配合机柜使用。可以以为机架式是一种优化布局的塔式服务器，它的筹划宗旨主要是为了尽可能淘汰服务器空间的占用，而淘汰空间的直接好处就是在机房托管的时候价格会自制很多。主要应用在云盘算、软件定义存储、超融合架构、CDN缓存、超算中央等场景。

3）刀片式服务器（Blade Server）
通常在一个机箱里可以插入数目不等的“刀片”，此中每一块“刀片”实际上就是一块服务器主板。刀片服务器通常只须要比机架服务器更少的机架空间，通过优化空间来提供更强的盘算能力，是一种更高密度的服务器平台。一样寻常包括刀片服务器、刀片机框（含背板）及后插板三大部门。不同厂商有不同高度的机框。各厂商机框皆为19英寸宽，可安装在42U的标准机柜上。主要应用在超算中央、异构盘算、云盘算平台、及时业务处置惩罚、商业智能分析及数据发掘等场景。

4）机柜式服务器（Cabinet Server）
是将来数据中央基础架构的焦点形态和发展趋势。它集成盘算、网络、存储于一体，以及面向不同应用时，可以摆设不同的软件，提供一个整体的办理方案。机柜式服务器一样寻常由一组冗余电源集中供电，散热方面由机柜背部风扇墙集中散热，功能模块和支撑模块相分离，通过供电、散热的整合，相比平凡机架式服务器，运行功耗低、且可靠高效。别的，机柜式服务器无需繁琐拆装，维护便捷，可以大概轻松实现同一集中管理和业务的自动摆设。主要应用在虚拟化、大数据分析、分布式存储、超算中央等快速一体化摆设场景。

3.2 按指令集架构

服务器按照指令集架构分类，主要分为如下：
CISC服务器：
（Complexinstruction Set Computing）
即复杂指令集盘算
RISC服务器：
（ReducedInstruction Set Computing）
即精简指令集盘算
EPIC服务器：
（Explicitlyparallel Instruction Computing）
即显式并行指令盘算

1）CISC服务器
**也被称为X86服务器，**采取Intel、AMD或其它兼容X86指令集的处置惩罚器芯片以及Windows操作体系的服务器，是目前主流的服务器架构。
2）RISC服务器
**RISC服务器基于RISC处置惩罚器，**目前主要包括IBM的Power和Power PC处置惩罚器，SUN和富士通互助研发的SPARC处置惩罚器，华为基于ARM架构级授权研发的鲲鹏920处置惩罚器。
3）EPIC服务器
EPIC服务器基于EPIC处置惩罚器，目前主要是Intel研发的安腾处置惩罚器等。
使用RISC或EPIC架构的服务器又称非X86服务器。包括：大型机、小型机和UNIX服务器，而且主要采取UNIX和其它专用操作体系。

3.3 按处置惩罚器数目

**按照处置惩罚器的数目可将服务器分为：单路服务器、双路服务器、四路服务器、八路服务器等。**此中，“路”是指一台服务器内部的CPU个数，好比单路服务器内部CPU数目为1颗，双路服务器为2颗，以此类推。目前主流的服务器是双路服务器。
多路服务器用到了对称多处置惩罚技术（SymmetricalMulti-Processing，简称SMP），在一台服务器上，多颗CPU共享内存子体系以及总线布局。在服务器运行时，多颗CPU同时运行操作体系的单一复本，体系将使命队列对称地分布于每颗CPU之上，所有的CPU都可以划一地访问内存、I/O和外部中断，从而极大地提高了整个体系的数据处置惩罚能力。

3.4 按应用类型

在不同的应用场景，对服务器的功能要求会有所侧重，按照其应用类型，可以分为文件服务器、数据库服务器、应用程序服务器。
1）文件服务器
在盘算机局域网中，以文件数据共享为目标，将供多台盘算机使用的文件存储在一台服务器中，这台主机就被称为文件服务器。文件服务器相当于一个信息体系的大堆栈，保证用户和服务器磁盘子体系之间快速数据传递。在该类型服务器的各个子体系中，对体系性能影响大小依次排列为网络体系、磁盘体系、内存容量、处置惩罚器性能。
2）数据库服务器
用于频繁的读取和索引数据的服务器，好比企业的财务体系、人事体系及各种管理体系均有类似需求。不同类型的企业对数据库服务器的要求不同，对于较大的企业，会涉及到分布式并发数据查询等标题，这对网络体系以及I/O的数据传输能力有比力高的要求；而对于较小的企业，并发用户相对较少，分布式查询需求不高，磁盘体系更为告急。
3）应用程序服务器
类似于文件服务器为很多用户提供文件一样，应用程序服务器让多个用户可以同时使用应用程序。在该类型服务器的各个子体系中，对处置惩罚器性能的要求会更高。
四、 X86/ARM之争？

正如前文所述，按照指令集类型，服务器可以分为CISC服务器、RISC服务器、EPIC服务器。此中CISC服务器又被称为X86服务器，RISC和EPIC服务器又被统称为非X86服务器（也即Non-X86服务器）。从服务器的财产趋势来看，目前正形成双强的局面，此中X86服务器以Intel/AMD处置惩罚器为主导，而非X86服务器以ARM架构处置惩罚器为主导。双方各有优劣势，将长期共存。

4.1 X86服务器：市占率高

**X86服务器是目前市场的主流选择。**2009年以来，X86服务器渐渐成为服务器市场的主流选择，收入方面的优势相较于Non-X86服务器不断扩大。根据Gartner的数据，2019年，全球X86服务器出货量和厂商贩卖额分别为1249.7万台和693.6亿美元，远超Non-X86服务器。X86服务器是云盘算基础设施的主要构成元素，随着云盘算财产的持续发展， X86服务器的市场规模有望进一步扩大。

**中国x86服务器市场需求有望拐点向上。**在中国“新基建”政策的推动下，将来5年，中国X86服务器市场景气度有望提升。根据IDC的预测，2020-2024年，中国X86服务器的出货量复合增长率为9.1%。
**英特尔10nm新一代芯片即将面世，X86服务器有望迎来新一轮产品迭代。**处置惩罚器是服务器的焦点，而X86服务器芯片的霸主为英特尔，英特尔的产品迭代对X86服务器的财产周期有告急影响。早在1978年，英特尔即推出第一代X86架构处置惩罚器—8086，用于PC。此后，英特尔进军服务器领域，历经奔腾、至强产品线。根据英特尔公布的门路图，公司将于2020年四季度推出10nm服务器处置惩罚器Ice Lake-SP系列，进一步升级微内核，预计最多为38核76线程，支持64条PCIe 4.0通道，同时低落功耗。英特尔加速处置惩罚器迭代步调，有望为X86服务器的发展带来强力催化。

目前，作为市场份额最高的服务器架构，X86服务器的焦点优势在于：
**1）性能领先。**X86架构处置惩罚器筹划的初衷在于性能，以2U服务器体系为例，可提供多达48 核的超强盘算性能，机动的存储扩展以及高速网络接入能力，非常适用于具有多重业务负载的复杂基础设施环境，包括企业级摆设、云环境摆设、大数据应用环境等。
**2）生态美满。**X86指令集是一个相对开放的指令集，在发展之初英特尔等供应商对独立软件开发商即进行指令集开放，对桌面软件兼容，发展至今，越来越多的玩家进入X86生态圈，形成了广阔、美满的护城河。
4.2 ARM服务器：潜力很大

**ARM服务器迎来万物互联发展良机。**ARM处置惩罚器的应用始于低功耗、盘算量小的移动场景，并专注于嵌入式电子、消费电子、汽车电子等领域发展。因此，ARM在移动端、IOT侧占据压倒性的市场及技术优势。叠加其适配500万ARM原生应用，将来，ARM架构与X86架构的竞争值得关注。
5G和物联网推动边沿盘算、端侧AI发展，能效、机动性将成为用户重点考量因素。ARM服务器的长处包括：

• **ARM服务器的能耗低。**X86架构采取效率相对较低的体系架构，功耗较高，而ARM采取精简指令集的筹划理念，具有天生的盘算高效能优势。
  
• **单位面积内核数更多、算力更强。**一个ARM核的面积仅为X86核的七分之一，同样尺寸下，ARM 核数是X86的4倍以上。由于芯片尺寸限制，ARM的众核横向扩展更符合分布式业务需求。
  

以鲲鹏920为例，其采取7nm工艺，可以支持32/48/64内核。别的，Ampere发布的Altra芯片具有80个内核，Marvell将推出的Thunder X3具有96个内核，相较于Intel至强白金系列的24-56个内核，具有单位面积内更强性能的优势。

将来，随着数据中央软件生态渐渐支持ARM架构，以及其天生的低本钱和低功耗特性，在华为、AWS等ICT巨头的带领下，ARM架构CPU的价格和性能有望改善，将可为用户提供更低本钱的云盘算服务，实现出货量的进一步成长。
**来源：**智能盘算芯世界
（转载与：开源Linux）
本文转自 https://blog.csdn.net/weixin_40274679/article/details/106845214?ops_request_misc=%257B%2522request%255Fid%2522%253A%252215c3baad00f56e12a47a0b74a66ae554%2522%252C%2522scm%2522%253A%252220140713.130102334…%2522%257D&request_id=15c3baad00f56e12a47a0b74a66ae554&biz_id=0&utm_medium=distribute.pc_search_result.none-task-blog-2alltop_positive~default-1-106845214-null-null.142v100pc_search_result_base8&utm_term=%E6%9C%8D%E5%8A%A1%E5%99%A8&spm=1018.2226.3001.4187，如有侵权，请接洽删除。
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