服务器基础知识讲座
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(Servicebility)
• 实 施 可 管 理 性 (Managebility) 系 统
Agenda
• 服务器主板
处理器 内存 存储 I/O总线 BIOS 及固件
• 机箱
电源 热插拔/冗余技术 机箱分类
• Intel 的服务器管理 • 冗余磁盘阵列(RAID)
优质的服务器处理器
未来技术
高密度 纤小型
Memory) – 可用软件升级
• BMC – Baseboard Management Controller 智能 平台管理的微控制器
• FRU/SDR – Field Replacement Unit / Sensor Data Record
I2O体系结构
I2O(Intelligent IO)智能输入输出技术 • 是Intel公司推出的用于提高IA服务器IO吞吐能力的新技
• SDRAM（Synchronous DRAM）同步动态存储器
电压 带宽 速度 时钟
EDO 5V 32位 >40ns 与CPU外频异步
SDRAM 3.3V 64位 6-10ns 与CPU外频同步
内存
• 服务器内存要求
可靠！有纠错功能 大容量！单条最大1GB
• 服务器内存选用
ECC + Registered
1.5MBps 60MBps 12.5MBps 50MBps 400MBps
5m
12m
4.5m
4.5m
100m
4根
6根
Yes
Yes
BIOS及固件
• BIOS(Basic Input/Output System) 基本输入输出 系统
– 是操作系统和硬件之间的控制层 – 在操作系统接管前控制整个计算机系统 – 存储在EEPROM(Erasable Programmable Read-Only
• 管理你的服务器等于管理 你的企业
Intel® 服务器管理
• “装在盒子里的工程师” – 内建的诊断服务器健康状况的功能 – 问题或隐患出现时提醒你 – 帮助你在任何时间任何地点有效地解 决问题
• 免费的保险单 – 无需实地观察，而更有效地管理
• Intel 服务器的价值所在 –保证服务器的高有效性 –增强对服务器健康状况的信心 –减少花销
术 • 处理器的速度远远大于IO设备 • I2O体系结构把一部分任务分配给IO子系统 • 专门的IO处理器负责磁盘子系统、网卡或其他IO设备的
中断处理、缓存以及数据传输等繁琐任务 • IO处理器识别并在本地处理IO请求，无需中断主处理器。
如此可提高系统的吞吐能力，并可释放一部分的处理器资 源做更重要的事物处理
Agenda
• 服务器主板
处理器 内存 存储 I/O总线 BIOS 及固件
• 机箱
电源 热插拔/冗余技术 机箱分类
• Intel 的服务器管理 • 冗余磁盘阵列(RAID)
机箱种类
• 立式(Pedestal) • 机架式(Rack mount)
– 高度单位：1U - 1.75英寸 – 机箱宽度：19英寸，用于19寸机架
服务器基础知识讲座
概念澄清
• 什么是服务器（Collate PC）?
① 服务器的概念； ② PC同Server的比较； ③ PC + 服务器操作系统≠服务器
• 什么是IA服务器（Collate RISC Server）?
① IA 就是Intel Architecture ② IA Server具有良好的软硬件兼容性； ③ IA Server易用性，不需要专业的技术工程师维护；
12MB/s 12MB/s 120MB/s
I/O Bus 266MB/s
I/O Bus 533MB/s
CPU Chipset Memory
串行IO - USB & 1394
应用 带宽 最大 传输距 离 传输线
PnP
USB
1394
USB1.1 低速设备
USB2.0 1394
1394a
高速设备
1394b
• SAF-TE (SCSI Accessed Fault Tolerance Enclosure) – 用于大规模网络的管理 – 更加安全可靠 – 提高网络的可管理性，降低管理成本
• SAF-TE的功能 – 可以通过SCSI总线监控硬盘设备的状态，好与坏 – 禁止已损坏的硬盘
• 真正的热插拔 – 预先切断所有供电源：电源供电，SCSI总线供电 – SCA II 硬盘接口，80脚 – 更加安全可靠，保证所有硬盘及其数据的安全
Internet Intranet LAN
NIC Card 1 NIC Card 2
Gigabit Ethernet
80MB/s 12MB/s 12MB/s 120MB/s
PCI 总线
I/O Bus 133MB/s
CPU Chipset Memory
成为瓶颈
双通道PCI (400MB/s)
Email Enterprise Apps
PIII Xeon处理器的电压分类
主板 5V/12V
VRM
CPU (2.8v)
SKA4/ISP4400/Saber
CPU (5v)
SBT2/Saber-R
Pentium® III & Xeon VRM
• Voltage Regulator Modules (VRMs) 电压 调节模块 – VRM 为处理器内 核, L2 Cache 提供 稳定的电压
L440GX+、ISP2150
500MHz~1GHz
Slot I 或 Socket370(FCPGA) 全速 256K 256位 L2 Cache
L440GX+/ ISP2150(Slot I)， STL2(FC-PGA)
1.13GHz~1.4GHz
Socket370(FC-PGA2) 全速512K 256位L2 Cache
• 背景：SCSI 已不能满足Terabyte级别大容量的要 求
• FC-AL(Fiber Channel – Arbitration Loop) 光纤 通道仲裁回路
传输速度 I/O方式 最大传输距离
100~400MB/s 串行
10Km
Agenda
• 服务器主板
处理器 内存 存储 I/O总线 BIOS 及固件
Agenda
• 服务器主板
处理器 内存 存储 I/O总线 BIOS 及固件
• 机箱
电源 热插拔/冗余技术 机箱分类
• Intel 的服务器管理 • 冗余磁盘阵列(RAID)
为什麽要关心服务器的健康状况？
• 避免服务器停机
• 停机时间是昂贵的 – 对小型企业来说，平 均每小时损失 $4,000 – 丢了收益 – 丢了客户
此处假定每一个电源工作时的可靠性为99％ 不工作时的可靠性为99.99%
Intel机箱电源子系统
• PFC电源 - Power Factor Corrector功 率因数矫正器
– 提高功率因数，提高电源利用率 – 减小交流电的噪声干扰
• 支持Wake On LAN
支持SAF-TE 和热插拔的硬盘背板
Email Enterprise Apps ECommerce Web Requests
三通道PCI (900MB/s)
Ultra160 SCSI
160MB/s
I/O Bus 133MB/s
Internet Intranet LAN
NIC Card 1 NIC Card 2
Gigabit Ethernet
SCB2、SDS2 、SAI2
处理器主要参数包括：主频、外频、Cache容量、电压
产品号后缀“E” – 0.18 μ m 工艺
产品号后缀“B” – 133MHz FSB
Pentium III Xeon处理器
Tanner(0.25um)
Cascades(0.18um)
Slot II
100FSB
Cascades 133FSB
Cascades 100FSB
500MHz~550MHz 600MHz~1GHz
500MHz~900MHz
全速 512K~2MB L2 Cache
Sitka, Cypress, Saber
全速 256K L2 Cache SBT2
全速 512K~2MB L2 Cache
Sitka, Koa, Saber-R
确保服务可用性 (RASSSM)
• 使 用 可 靠 的 (ReliabiliFra Baidu biblioteky)构 建 模
块
• 为 服 务 可 用 性 (Availibility)而 精
心设计
• 为 可 扩 充 性 (Scalability)而 专 门
计划–全面扩展
• 加 强 安 全 性 (Security) • 通 过 SLA 确 保 可 维 护 性
当今的电子商务 可扩展
最大的内存 最 大 的 I/O
Pentium III 处理器
Katmai(0.25μm)
Coppermine(0.18μm) Tulatin(0.13μm)
100FSB
100FSB / 133FSB
133FSB
450MHz~600MHz
Slot I (SECC2) 半速 512K 64位 L2 Cache
• SSI – Server System Infrastructure
Intel 服务器机箱的特点
可靠性 – 冗余的电源和机箱风扇，强大 的散热 系统，支持多个高转速硬盘，多 处理器
可用性 – 热插拔SCSI硬盘、热插拔冗余 电源
可扩充性 – 最大硬盘容量、扩展卡数量
可管理性 – 机箱防侵入、风扇转速控制
支持工作站 的芯片组
256K 高 级 传 输 高速缓存
1.7/2 GHz 的 动 力
400MHz 系 统 总 线
2002 年 第 一 季 度 推出服务器
支持双处理器
英特尔的验证 与设计质量
为新一代服务器提供高性能
内存 (EDO vs. SDRAM)
• EDO DRAM（Extended Data Output DRAM）扩 展数据输出动态存储器
– ECC(Error Correction Code)内存，可自动纠正单位 故障，报告多位故障，安全可靠，要求主板芯片组 的支持，Intel服务器主板和平台都使用支持ECC的 芯片组
– Registered（寄存器型）提高传输速度
外部存储器
• IDE (Integrated Drive Electronics) • SCSI (Small Computer System Interface)
• 机箱
电源 热插拔/冗余技术 机箱分类
• Intel 的服务器管理 • 冗余磁盘阵列(RAID)
Intel® Server Boardset SSH4
Physical Architecture
单通道PCI
Email Enterprise Apps
ECommerce
Web Requests
Ultra2 SCSI
– 每颗处理器需要 1.5个VRMs
前端总线终结器
• 要求在所有空闲的处理器插座上安装终结器， 否则系统将不能启动
• 不同的服务器主板要求使用配套的专用CPU 终结器
英 特 尔® 至 强™
处理器
为 服 务 器 带 来 英 特 尔® NetBurst™ 微 体 系 结 构
英 特 尔® NetBurst™ 微体系结构
IPMI
• IPMI – Intelligent Platform Management Interface 智能平台管理接口标准 – 该总线标准用来监测服务器的健康状况，如温度、 电压、供电、风扇、机箱安全等 – 容错、预警、诊断、故障恢复等功能，增强远端 管理的能力，降低TCO
• IPMI 由3部分组成 – IPMI – IPMB - Intelligent Platform Management Bus 通 过I2C总线实现的用于平台管理的总线 – ICMB - Intelligent Chassis Management Bus 一 般用于机箱上各分离部件管理的总线
传输速度
I/O方式 最大传输距离 设备数量 热插拔
IDE ATA66
66MB/s
并行 0.6m 2个 否
SCSI
ATA100 Wide Wide Wide Ultra2 Ultra3 Ultra320
100MB/s 80MB/ 160MB/s 320MB/s s 并行
12m 15个 是
大容量存储 FC-AL
ECommerce
Web Requests
Ultra2 SCSI
Internet Intranet LAN
NIC Card 1 NIC Card 2
Gigabit Ethernet
80MB/s 12MB/s 12MB/s 120MB/s
I/O Bus 133MB/s
I/O Bus 266MB/s
CPU Chipset Memory
冗余电源
400W 400W
0W
负载
230W
负载
可靠性： 1－（1－99％)*(1-99%)*(1-99.99%) = 99.999999 % 每年宕机时间为： 365 ×24×60×60×（1－ 99.999999%）
＝0.3秒 ！
可靠性： 99% 每年宕机时间为： 365 ×(1－ 99%）
＝3.65天！
• 实 施 可 管 理 性 (Managebility) 系 统
Agenda
• 服务器主板
处理器 内存 存储 I/O总线 BIOS 及固件
• 机箱
电源 热插拔/冗余技术 机箱分类
• Intel 的服务器管理 • 冗余磁盘阵列(RAID)
优质的服务器处理器
未来技术
高密度 纤小型
Memory) – 可用软件升级
• BMC – Baseboard Management Controller 智能 平台管理的微控制器
• FRU/SDR – Field Replacement Unit / Sensor Data Record
I2O体系结构
I2O(Intelligent IO)智能输入输出技术 • 是Intel公司推出的用于提高IA服务器IO吞吐能力的新技
• SDRAM（Synchronous DRAM）同步动态存储器
电压 带宽 速度 时钟
EDO 5V 32位 >40ns 与CPU外频异步
SDRAM 3.3V 64位 6-10ns 与CPU外频同步
内存
• 服务器内存要求
可靠！有纠错功能 大容量！单条最大1GB
• 服务器内存选用
ECC + Registered
1.5MBps 60MBps 12.5MBps 50MBps 400MBps
5m
12m
4.5m
4.5m
100m
4根
6根
Yes
Yes
BIOS及固件
• BIOS(Basic Input/Output System) 基本输入输出 系统
– 是操作系统和硬件之间的控制层 – 在操作系统接管前控制整个计算机系统 – 存储在EEPROM(Erasable Programmable Read-Only
• 管理你的服务器等于管理 你的企业
Intel® 服务器管理
• “装在盒子里的工程师” – 内建的诊断服务器健康状况的功能 – 问题或隐患出现时提醒你 – 帮助你在任何时间任何地点有效地解 决问题
• 免费的保险单 – 无需实地观察，而更有效地管理
• Intel 服务器的价值所在 –保证服务器的高有效性 –增强对服务器健康状况的信心 –减少花销
术 • 处理器的速度远远大于IO设备 • I2O体系结构把一部分任务分配给IO子系统 • 专门的IO处理器负责磁盘子系统、网卡或其他IO设备的
中断处理、缓存以及数据传输等繁琐任务 • IO处理器识别并在本地处理IO请求，无需中断主处理器。
如此可提高系统的吞吐能力，并可释放一部分的处理器资 源做更重要的事物处理
Agenda
• 服务器主板
处理器 内存 存储 I/O总线 BIOS 及固件
• 机箱
电源 热插拔/冗余技术 机箱分类
• Intel 的服务器管理 • 冗余磁盘阵列(RAID)
机箱种类
• 立式(Pedestal) • 机架式(Rack mount)
– 高度单位：1U - 1.75英寸 – 机箱宽度：19英寸，用于19寸机架
服务器基础知识讲座
概念澄清
• 什么是服务器（Collate PC）?
① 服务器的概念； ② PC同Server的比较； ③ PC + 服务器操作系统≠服务器
• 什么是IA服务器（Collate RISC Server）?
① IA 就是Intel Architecture ② IA Server具有良好的软硬件兼容性； ③ IA Server易用性，不需要专业的技术工程师维护；
12MB/s 12MB/s 120MB/s
I/O Bus 266MB/s
I/O Bus 533MB/s
CPU Chipset Memory
串行IO - USB & 1394
应用 带宽 最大 传输距 离 传输线
PnP
USB
1394
USB1.1 低速设备
USB2.0 1394
1394a
高速设备
1394b
• SAF-TE (SCSI Accessed Fault Tolerance Enclosure) – 用于大规模网络的管理 – 更加安全可靠 – 提高网络的可管理性，降低管理成本
• SAF-TE的功能 – 可以通过SCSI总线监控硬盘设备的状态，好与坏 – 禁止已损坏的硬盘
• 真正的热插拔 – 预先切断所有供电源：电源供电，SCSI总线供电 – SCA II 硬盘接口，80脚 – 更加安全可靠，保证所有硬盘及其数据的安全
Internet Intranet LAN
NIC Card 1 NIC Card 2
Gigabit Ethernet
80MB/s 12MB/s 12MB/s 120MB/s
PCI 总线
I/O Bus 133MB/s
CPU Chipset Memory
成为瓶颈
双通道PCI (400MB/s)
Email Enterprise Apps
PIII Xeon处理器的电压分类
主板 5V/12V
VRM
CPU (2.8v)
SKA4/ISP4400/Saber
CPU (5v)
SBT2/Saber-R
Pentium® III & Xeon VRM
• Voltage Regulator Modules (VRMs) 电压 调节模块 – VRM 为处理器内 核, L2 Cache 提供 稳定的电压
L440GX+、ISP2150
500MHz~1GHz
Slot I 或 Socket370(FCPGA) 全速 256K 256位 L2 Cache
L440GX+/ ISP2150(Slot I)， STL2(FC-PGA)
1.13GHz~1.4GHz
Socket370(FC-PGA2) 全速512K 256位L2 Cache
• 背景：SCSI 已不能满足Terabyte级别大容量的要 求
• FC-AL(Fiber Channel – Arbitration Loop) 光纤 通道仲裁回路
传输速度 I/O方式 最大传输距离
100~400MB/s 串行
10Km
Agenda
• 服务器主板
处理器 内存 存储 I/O总线 BIOS 及固件
Agenda
• 服务器主板
处理器 内存 存储 I/O总线 BIOS 及固件
• 机箱
电源 热插拔/冗余技术 机箱分类
• Intel 的服务器管理 • 冗余磁盘阵列(RAID)
为什麽要关心服务器的健康状况？
• 避免服务器停机
• 停机时间是昂贵的 – 对小型企业来说，平 均每小时损失 $4,000 – 丢了收益 – 丢了客户
此处假定每一个电源工作时的可靠性为99％ 不工作时的可靠性为99.99%
Intel机箱电源子系统
• PFC电源 - Power Factor Corrector功 率因数矫正器
– 提高功率因数，提高电源利用率 – 减小交流电的噪声干扰
• 支持Wake On LAN
支持SAF-TE 和热插拔的硬盘背板
Email Enterprise Apps ECommerce Web Requests
三通道PCI (900MB/s)
Ultra160 SCSI
160MB/s
I/O Bus 133MB/s
Internet Intranet LAN
NIC Card 1 NIC Card 2
Gigabit Ethernet
SCB2、SDS2 、SAI2
处理器主要参数包括：主频、外频、Cache容量、电压
产品号后缀“E” – 0.18 μ m 工艺
产品号后缀“B” – 133MHz FSB
Pentium III Xeon处理器
Tanner(0.25um)
Cascades(0.18um)
Slot II
100FSB
Cascades 133FSB
Cascades 100FSB
500MHz~550MHz 600MHz~1GHz
500MHz~900MHz
全速 512K~2MB L2 Cache
Sitka, Cypress, Saber
全速 256K L2 Cache SBT2
全速 512K~2MB L2 Cache
Sitka, Koa, Saber-R
确保服务可用性 (RASSSM)
• 使 用 可 靠 的 (ReliabiliFra Baidu biblioteky)构 建 模
块
• 为 服 务 可 用 性 (Availibility)而 精
心设计
• 为 可 扩 充 性 (Scalability)而 专 门
计划–全面扩展
• 加 强 安 全 性 (Security) • 通 过 SLA 确 保 可 维 护 性
当今的电子商务 可扩展
最大的内存 最 大 的 I/O
Pentium III 处理器
Katmai(0.25μm)
Coppermine(0.18μm) Tulatin(0.13μm)
100FSB
100FSB / 133FSB
133FSB
450MHz~600MHz
Slot I (SECC2) 半速 512K 64位 L2 Cache
• SSI – Server System Infrastructure
Intel 服务器机箱的特点
可靠性 – 冗余的电源和机箱风扇，强大 的散热 系统，支持多个高转速硬盘，多 处理器
可用性 – 热插拔SCSI硬盘、热插拔冗余 电源
可扩充性 – 最大硬盘容量、扩展卡数量
可管理性 – 机箱防侵入、风扇转速控制
支持工作站 的芯片组
256K 高 级 传 输 高速缓存
1.7/2 GHz 的 动 力
400MHz 系 统 总 线
2002 年 第 一 季 度 推出服务器
支持双处理器
英特尔的验证 与设计质量
为新一代服务器提供高性能
内存 (EDO vs. SDRAM)
• EDO DRAM（Extended Data Output DRAM）扩 展数据输出动态存储器
– ECC(Error Correction Code)内存，可自动纠正单位 故障，报告多位故障，安全可靠，要求主板芯片组 的支持，Intel服务器主板和平台都使用支持ECC的 芯片组
– Registered（寄存器型）提高传输速度
外部存储器
• IDE (Integrated Drive Electronics) • SCSI (Small Computer System Interface)
• 机箱
电源 热插拔/冗余技术 机箱分类
• Intel 的服务器管理 • 冗余磁盘阵列(RAID)
Intel® Server Boardset SSH4
Physical Architecture
单通道PCI
Email Enterprise Apps
ECommerce
Web Requests
Ultra2 SCSI
– 每颗处理器需要 1.5个VRMs
前端总线终结器
• 要求在所有空闲的处理器插座上安装终结器， 否则系统将不能启动
• 不同的服务器主板要求使用配套的专用CPU 终结器
英 特 尔® 至 强™
处理器
为 服 务 器 带 来 英 特 尔® NetBurst™ 微 体 系 结 构
英 特 尔® NetBurst™ 微体系结构
IPMI
• IPMI – Intelligent Platform Management Interface 智能平台管理接口标准 – 该总线标准用来监测服务器的健康状况，如温度、 电压、供电、风扇、机箱安全等 – 容错、预警、诊断、故障恢复等功能，增强远端 管理的能力，降低TCO
• IPMI 由3部分组成 – IPMI – IPMB - Intelligent Platform Management Bus 通 过I2C总线实现的用于平台管理的总线 – ICMB - Intelligent Chassis Management Bus 一 般用于机箱上各分离部件管理的总线
传输速度
I/O方式 最大传输距离 设备数量 热插拔
IDE ATA66
66MB/s
并行 0.6m 2个 否
SCSI
ATA100 Wide Wide Wide Ultra2 Ultra3 Ultra320
100MB/s 80MB/ 160MB/s 320MB/s s 并行
12m 15个 是
大容量存储 FC-AL
ECommerce
Web Requests
Ultra2 SCSI
Internet Intranet LAN
NIC Card 1 NIC Card 2
Gigabit Ethernet
80MB/s 12MB/s 12MB/s 120MB/s
I/O Bus 133MB/s
I/O Bus 266MB/s
CPU Chipset Memory
冗余电源
400W 400W
0W
负载
230W
负载
可靠性： 1－（1－99％)*(1-99%)*(1-99.99%) = 99.999999 % 每年宕机时间为： 365 ×24×60×60×（1－ 99.999999%）
＝0.3秒 ！
可靠性： 99% 每年宕机时间为： 365 ×(1－ 99%）
＝3.65天！