作者 | Hardy

責(zé)編 | 阿禿

服務(wù)器對每個從事IT工作的人來說并不陌生，但是服務(wù)器所涉及的各種知識細節(jié)，并非大家都十分清楚，為了讓大家深入了解服務(wù)器的關(guān)鍵知識點，筆者特意抽時間總結(jié)了這篇科普文章，旨在幫助讀者全面了解服務(wù)器。今天內(nèi)容就從服務(wù)器的架構(gòu)和分類開始。

按照服務(wù)器體系架構(gòu)，服務(wù)器主要分為非x86服務(wù)器和x86兩類。

非x86服務(wù)器包括大型機、小型機和UNIX服務(wù)器，它們是使用RISC或EPIC，并且主要采用UNIX和其它專用操作系統(tǒng)，RISC處理器主要包括IBM公司的Power和PowerPC處理器，SUN和富士通合作研發(fā)的SPARC處理器。EPIC處理器主要是Intel研發(fā)的安騰處理器等。

x86服務(wù)器又稱CISC架構(gòu)服務(wù)器，采用Intel或其它兼容x86指令集的處理器芯片和Windows操作系統(tǒng)的服務(wù)器。服務(wù)器按照不同分類方法主要分為如下：

• CISC:Complex Instruction Set Computing 復(fù)雜指令集計算
• RISC:Reduced Instruction Set Computing 精簡指令集計算
• EPIC:Explicitly Parallel Instruction Computing 顯式并行指令運算

實際上，服務(wù)器的分類沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，下面從多個緯度來看服務(wù)器的分類，可以加深我們對各種服務(wù)器的認識。

除了從指令集、架構(gòu)和功能進行分類外，還可以從服務(wù)器外觀上分類為塔式、機架、刀片和高密度服務(wù)器。

高度計量單位

U為機柜安裝空間的高度度量單位，1U=44.45 mm=1.75 inch

容量計量單位

是一種容量計量單位，通常在標(biāo)示內(nèi)存等具有一般容量的儲存媒介之儲存容量時使用。一般指磁盤空間、文檔大小時使用。

速率單位

指在一個數(shù)據(jù)傳送系統(tǒng)中，單位時間內(nèi)通過設(shè)備比特、字符、塊等的平均量。一般在描述傳輸速率或帶寬時使用。如果是比特/秒，就用bit/s (kbit/s, Mbit/s) ,如果是字節(jié)/秒，就用B/s (kB/s、 MB/s、 KB/s)， 小寫的k代表1000， 大寫的K代表1024。

計算單位和峰值

每秒浮點運算次數(shù)(亦稱每秒峰值速度)是每秒所執(zhí)行的浮點運算次數(shù)(Floating point Operations Per Second)的簡稱，被用來估算電腦效能，尤其是在使用到大量浮點運算的科學(xué)計算領(lǐng)域中。

端口自協(xié)商

是一個以太網(wǎng)的過程，兩個相連的設(shè)備選擇通用的傳輸參數(shù)，如速度、雙工模式和流量控制。在這個過程中，連接的設(shè)備首先共享它們的能力(10、100、1000BASE-T )，然后選擇它們都支持的最高性能傳輸模式。在OSI模型中，對于以太網(wǎng)，在IEEE 802.3對其做了定義。

服務(wù)器主要軟件

BIOS(Basic Input/Output System) 是服務(wù)器上電后最先運行的軟件。它包括基本輸入輸出控制程序、上電自檢程序、系統(tǒng)啟動自舉程序、系統(tǒng)設(shè)置信息。BIOS是服務(wù)器硬件和OS之間的抽象層，用來設(shè)置硬件，為OS運行做準(zhǔn)備。BIOS設(shè)置程序是儲存在BIOS芯片中的。

UEFI(Unified Extensible Firmware Interface) 下一代BIOS是UEFI, 即統(tǒng)一的可擴展固定接口。這種接口用于操作系統(tǒng)自動從預(yù)啟動的操作環(huán)境，加載到一種操作系統(tǒng)上，從而使開機程序化繁為簡，節(jié)省時間。

CMOS(complementary metal -oxide-semiconductor) 是電腦主機板上一塊特殊的RAM芯片，是系統(tǒng)參數(shù)存放的地方。CMOS存儲器是用來存儲BIOS設(shè)定后的要保存數(shù)據(jù)的。

BMC (baseboard management controller) 對服務(wù)器進行監(jiān)控和管理。

OS(Operating system)和位數(shù)，主要分32bit和64bit操作系統(tǒng)，計算機處理器在RAM（隨機存取儲存器）處理信息的效率，取決于32位和64位版本。64位版本比32位的可以處理更多的內(nèi)存和應(yīng)用程序。

簡單理解下，64位版本可以處理的物理內(nèi)存在4GB以上，高達128GB，而32位版本最多可以處理4 GB的內(nèi)存。因此，如果你在計算機上安裝32位版本的Windows，那么安裝4GB以上的RAM是沒意義的。

服務(wù)器標(biāo)準(zhǔn)

ATCA(AdvancedTelecom Computing Architecture ) 國際標(biāo)準(zhǔn),ATCA脫胎于在電信、航天、工業(yè)控制、醫(yī)療器械、智能交通、軍事裝備等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛的新一代主流工業(yè)計算技術(shù): CompactPCI標(biāo)準(zhǔn)。是為下一代融合通信及數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用提供的一個高性價比的，基于模塊化結(jié)構(gòu)的、兼容的、并可擴展的硬件構(gòu)架。

ATCA由一系列規(guī)范組成，包括定義了結(jié)構(gòu)、電源、散熱、互聯(lián)與系統(tǒng)管理的核心規(guī)范PICMG3.0以及定義了點對點互聯(lián)協(xié)議的5個輔助規(guī)范組成(以太和光纖傳輸、InfiniBand傳輸、星形傳輸、PCI-Express傳輸和RapidIO傳輸)。

OSCA (Open Service Converged Architecture)開放服務(wù)匯聚架構(gòu)，是華為基于ATCA標(biāo)準(zhǔn)自研的服務(wù)器平臺。

OSTA (Open Standards Telecom Architecture)是由華為技術(shù)公司生產(chǎn)的強大的服務(wù)處理平臺。它由處理器子系統(tǒng)、交換網(wǎng)絡(luò)子系統(tǒng)、機電子系統(tǒng)和設(shè)備管理子系統(tǒng)組成。

服務(wù)器的邏輯結(jié)構(gòu)

服務(wù)器的構(gòu)成包括處理器、硬盤、內(nèi)存、系統(tǒng)總線等，和通用的計算機架構(gòu)類似，但是由于需要提供高可靠的服務(wù)，因此在處理能力、穩(wěn)定性、可靠性、安全性、可擴展性、可管理性等方面要求較高。計算機的五大組成部分,最重要的部分是CPU 和內(nèi)存。CPU 進行判斷和計算，內(nèi)存為CPU 計算提供數(shù)據(jù)。

處理器緩存

緩存的出現(xiàn)主要是為了解決CPU運算速度與內(nèi)存讀寫速度不匹配的矛盾，因為CPU運算速度要比內(nèi)存讀寫速度快很多，這樣會使CPU花費很長時間等待數(shù)據(jù)到來或把數(shù)據(jù)寫入內(nèi)存。CPU緩存是位于CPU與內(nèi)存之間的臨時存儲器，它的容量比內(nèi)存小的多但是交換速度卻比內(nèi)存要快得多。

緩存的工作原理是當(dāng)CPU要讀取一個數(shù)據(jù)時，首先從緩存中查找，如果找到就立即讀取并送給CPU處理；如果沒有找到，就用相對慢的速度從內(nèi)存中讀取并送給CPU處理，同時把這個數(shù)據(jù)所在的數(shù)據(jù)塊調(diào)入緩存中，可以使得以后對整塊數(shù)據(jù)的讀取都從緩存中進行，不必再調(diào)用內(nèi)存。

目前所有主流處理器大都具有一級緩存(level 1 cache，簡稱 L1 cache)和二級緩存(L2 cache)， 少數(shù)高端處理器還集成了三級緩存(L3 cache)。

• 一級緩存可分為一級指令緩存(instruction cache)和一級數(shù)據(jù)緩存(data cache)。一級指令緩存用于暫時存儲并向CPU 遞送各類運算指令；一級數(shù)據(jù)緩存用于暫時存儲并向CPU 遞送運算所需數(shù)據(jù)，這就是一級緩存的作用。
• 二級緩存就是一級緩存的緩沖器：一級緩存制造成本很高因此它的容量有限，二級緩存的作用就是存儲那些CPU處理時需要用到、一級緩存又無法存儲的數(shù)據(jù)。
• 三級緩存和內(nèi)存可以看作是二級緩存的緩沖器，它們的容量遞增，但單位制造成本卻遞減。

內(nèi)存(Memory)和存儲(Storage)的區(qū)別

大多數(shù)人常將內(nèi)存(Memory)與儲存空間(Storage)兩個名字混為一談,尤其是在談到兩者的容量的時候。內(nèi)存(Memory)是指計算機中所安裝的隨機存取內(nèi)存的容量，而儲存(Storage)是指計算機內(nèi)硬盤的容量。

為了避免混淆，我們將計算機比喻為一個有辦公桌與檔案柜的辦公室。檔案柜代表計算機中提供儲存所有所需檔案及資料的硬盤，工作時將需要的檔案從檔案柜中取出并放到辦公桌上以方便取得，辦公桌就像保持資料及數(shù)據(jù)取用方便的內(nèi)存。

內(nèi)存頻率

內(nèi)存主頻和CPU主頻一樣，習(xí)慣上被用來表示內(nèi)存的速度，它代表著該內(nèi)存所能達到的最高工作頻率。內(nèi)存主頻是以MHz(兆赫)為單位來計量的。內(nèi)存主頻越高在一定程度上代表著內(nèi)存所能達到的速度越快。內(nèi)存主頻決定著該內(nèi)存最高能在什么樣的頻率正常工作。

系統(tǒng)啟動方式

啟動系統(tǒng)通常有三種方式：冷啟動、熱啟動和復(fù)位啟動。

• 冷啟動：過程包括上電、全面自檢、系統(tǒng)引導(dǎo)及初始化等工作；
• 熱啟動：和冷啟動的區(qū)別是不需要重新上電、自檢的范圍很小；
• 復(fù)位啟動：和冷啟動的區(qū)別僅僅在于無須上電。

主板南北橋區(qū)別

一個主板上最重要的部分可以說就是主板的芯片組了，主板的芯片組一般由北橋芯片和南橋芯片組成，兩者共同組成主板的芯片組。

北橋芯片主要負責(zé)實現(xiàn)與CPU、內(nèi)存、AGP接口之間的數(shù)據(jù)傳輸，同時還通過特定的數(shù)據(jù)通道和南橋芯片相連接。北橋芯片的封裝模式最初使用BGA封裝模式，到Intel的北橋芯片已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)镕C-PGA封裝模式，不過為AMD處理器設(shè)計的主板北橋芯片依然還使用傳統(tǒng)的BGA封裝模式。

南橋芯片相比北橋芯片來講，南橋芯片主要負責(zé)和IDE設(shè)備、PCI設(shè)備、聲音設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備以及其他的I/O設(shè)備的溝通，南橋芯片到目前為止還只能見到傳統(tǒng)的BGA封裝模式一種。

交換與路由

交換：完成信號由設(shè)備入口到出口的轉(zhuǎn)發(fā)。只要是和符合該定義的所有設(shè)備都可被稱為交換設(shè)備。

二層交換機工作在數(shù)據(jù)鏈路層。二層交換機就是普通的交換，把數(shù)據(jù)以幀的形式發(fā)送出去。三層交換機工作在網(wǎng)絡(luò)層。三層交換機既可以作交換機又可以做路由器。

路由：是把信息從源穿過網(wǎng)絡(luò)傳遞到目的地的行為，在路上，至少遇到一個中間節(jié)點。它們的主要區(qū)別在于橋接發(fā)生在OSI參考協(xié)議的第二層（鏈接層），而路由發(fā)生在第三層（網(wǎng)絡(luò)層）。這一區(qū)別使二者在傳遞信息的過程中使用不同的信息，從而以不同的方式來完成其任務(wù)。

• 接入交換機：一般用于直接連接電腦。通常將網(wǎng)絡(luò)中直接面向用戶連接或訪問網(wǎng)絡(luò)的部分稱為接入層。負責(zé)連接機柜內(nèi)部的服務(wù)器。
• 匯聚交換機：匯聚相當(dāng)于一個局部或重要的中轉(zhuǎn)站，將位于接入層和核心層之間的部分稱為分布層或匯聚層。完成接入層交換機流量的匯聚，并與核心層交換機連接。
• 核心交換機：相當(dāng)于一個出口或總匯總。完成數(shù)據(jù)報文的高速轉(zhuǎn)發(fā)，并提供對外的網(wǎng)絡(luò)接口。

堆疊和級聯(lián)

級聯(lián)和堆疊是多臺交換機或集線器連接在一起的兩種方式。它們的主要目的是增加端口密度，主要區(qū)別：

級聯(lián)是上下關(guān)系(總線型、樹型或星型的級聯(lián))，堆疊是平等關(guān)系(堆疊中多臺交換機作為一個整體對外體現(xiàn)為一臺邏輯設(shè)備)。

• 級聯(lián)可以連接不同類型或廠家的交換機，而堆疊只有在同系列的交換機之間。
• 交換機間的級聯(lián)在理論上沒有級聯(lián)數(shù)的限制。疊堆有最大限制，堆疊中多臺交換機作為一個整體對外體現(xiàn)為一臺邏輯設(shè)備。

堆疊組建時會選舉出一臺交換機做為主交換機(Master)，剩下的交換機稱為從交換機(Slave)。主交換機是整個堆疊系統(tǒng)中的控制中心。堆疊中每一臺交換機都同時具備成為主交換機或者從交換機的能力。

浮點數(shù)精度

• 半精度浮點數(shù)是一種計算機使用的二進制浮點數(shù)數(shù)據(jù)類型。半精度浮點數(shù)使用2字節(jié)(16位)存儲。
• 單精度浮點數(shù)格式是一種計算機數(shù)據(jù)格式，在計算機存儲器中占用4個字節(jié)(32 bits)，利用“浮點”(浮動小數(shù)點)的方法，可以表示一個范圍很大的數(shù)值。
• 雙精度浮點數(shù)(Double)是計算機使用的一種數(shù)據(jù)類型。比起單精度浮點數(shù)，雙精度浮點數(shù)使用 64 位(8字節(jié))來存儲一個浮點數(shù)。

時間跳變和漸變

NTP client和server的時間同步有兩種情況: 時間跳變(time step)和漸變(time slew)。時間跳變是指在client和server間時間偏差(Offset)過大時(默認128ms)，瞬間調(diào)整client端的系統(tǒng)時間。

時間漸變是指時間差較小時，通過改變client端的時鐘頻率，進而改變client端中"1秒"的"真實時間"，保持client端時間連續(xù)性。如果client端比server端慢10s，client端的中每1秒現(xiàn)實時間是1.0005秒，雖然client端的時間仍然是1秒1秒增加的，通過調(diào)整每秒的實際時間，直到與server的時間相同。

FC SAN的Zone

Zone是FC SAN特有一種概念，目的用來配置同一個交換機上面不同設(shè)備之間的訪問權(quán)限。同在一個zone里面的設(shè)備可以互相訪問。Brocade交換機有個Default zone，出廠時候所有交換機端口都在一個default zone里面，默認是不允許互相訪問的。

• Zone可以根據(jù)交換機端口ID(Domain 、Port ID)或者設(shè)備WWN來劃分。
• 一個Zone里面可以部分設(shè)備是交換機端口ID，部分是WWN的混合Zone。
• Hard Zone和Soft Zone是早期交換機廠商根據(jù)對Zone實現(xiàn)方式做的一個分類。通過硬件來實現(xiàn)的叫做Hard Zone，通過軟件來實現(xiàn)叫做soft zone；早期一般稱基于端口ID的Zone為Hard zone，基于WWN的Zone為Soft Zone。現(xiàn)在這兩個類型的Zone都是基于硬件實現(xiàn)。
• 最佳使用WWN來劃分Zone，始終遵循Single Initiator原則 。
• 交換機通常把多個Zone納入一個Zone Set管理，每個交換機可以保留多個Zone Set配置，一次有且只有一個Zone Set配置能夠被激活。

TPC基準(zhǔn)(Benchmark)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范

TPC(Transaction Processing Performance Council)是由數(shù)10家會員公司創(chuàng)建的非盈利組織，總部設(shè)在美國。TPC的成員主要是計算機軟硬件廠家，而非計算機用戶，它的功能是制定商務(wù)應(yīng)用基準(zhǔn)程序(Benchmark)的標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范、性能和價格度量，并管理測試結(jié)果的發(fā)布。

TPC已經(jīng)推出了多套Benchmarks，被稱為TPC-A、TPC-B、TPC-C和TPC-D。其中A和B已經(jīng)過時不再使用了。TPC-C是在線事務(wù)處理(OLTP)的基準(zhǔn)程序，TPC-D是決策支持(Decision Support) 的基準(zhǔn)程序。TPC即將推出TPC-E，作為大型企業(yè)(Enterprise)信息服務(wù)的基準(zhǔn)程序。

TPC-C使用三種性能和價格度量，其中性能由TPC-C吞吐率衡量，單位是tpmC。tpm是Transactions Per Minute的簡稱；C指TPC中的C基準(zhǔn)程序。它的定義是每分鐘內(nèi)系統(tǒng)處理的新訂單個數(shù)。

CPU親和性

處理器親和性又稱處理器關(guān)聯(lián)。通過處理器關(guān)聯(lián)可以將虛擬機或虛擬處理器映射到一個或多個物理處理器上。該技術(shù)基于對稱多處理機操作系統(tǒng)中的Native Central Queue調(diào)度算法。隊列(Queue)中的每一個任務(wù)(進程或線程)都有一個標(biāo)簽(Tag)來指定它們傾向的處理器。在分配處理器的階段，每個任務(wù)就會分配到它們所傾向的處理器上。

處理器親和性利用了這樣一個事實，就是進程上一次運行后的殘余信息會保留在處理器的狀態(tài)中(也就是指處理器的緩存)。如果下一次仍然將該進程調(diào)度到同一個處理器上，就能避免一些不好的情況(比如緩存未命中)，使得進程的運行更加高效。

調(diào)度算法對于處理器親和性的支持各不相同。有些調(diào)度算法在它認為合適的情況下會允許把一個任務(wù)調(diào)度到不同的處理器上。比如當(dāng)兩個計算密集型的任務(wù)(A和B)同時對一個處理器具有親和性時，另外一個處理器可能就被閑置了。這種情況下許多調(diào)度算法會把任務(wù)B調(diào)度到第二個處理器上，使得多處理器的利用更加充分。

處理器親和性能夠有效地解決一些高速緩存的問題，但卻不能緩解負載均衡的問題。而且，在異構(gòu)系統(tǒng)中，處理器親和性問題會變得更加復(fù)雜。

簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議(SNMP)

SNMPv1/v2/v3/v2c協(xié)議主要用于網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控和管理。在SNMP模型中，有一或多個管理系統(tǒng)和多個被管理系統(tǒng)。每一個被管理系統(tǒng)上有運行一個代理(Agent)軟件通過SNMP向管理系統(tǒng)報告信息。一個SNMP管理的網(wǎng)絡(luò)由下列三個關(guān)鍵組件組成:

• 網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng) (NMS): 運行應(yīng)用程序監(jiān)視并控制被管理的設(shè)備。也稱為管理實體(managing entity)，網(wǎng)絡(luò)管理員在這兒與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進行交互。NMS提供網(wǎng)絡(luò)管理需要的大量運算和記憶資源。一個被管理的網(wǎng)絡(luò)可能存在一個以上的NMS。
• 被管理的設(shè)備(managed device): 一個被管理的設(shè)備是一個網(wǎng)絡(luò)節(jié)點，它包含一個存在于被管理的網(wǎng)絡(luò)中的SNMP代理。被管理的設(shè)備通過管理信息庫(MIB)收集并存儲管理信息，并且讓網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)能夠通過SNMP代理者獲取這項信息。
• 代理(agent): 運行在被管理設(shè)備中的網(wǎng)絡(luò)管理軟件。代理控制本機的管理信息，以和SNMP兼容的格式發(fā)送這些信息。

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