服务器基础知识与性能优化

一、服务器硬件基础知识

1、1U2路，2U4路

1）1U是指高为4.445cm的服务器，2U的意思是1U的2倍为8.89cm高的服务器；U是一种表示服务器外观尺寸的单位，是unit的缩写。

2）2路（或4路），是指服务器上有两颗处理器。

2、内存相关

1）DIMM（Dual-Inline-Memory-Modules）：中文名叫双列直插式存储模块解释， DIMM是指针脚插槽，即我们通常意义上说的内存模块；DIMM是内存插槽的接口模式，而DDR则指的是是内存规范。

2）DDR（Double Data Rate）：双倍速率内存，DDR4：第四代内存，采用并行传输，起始频率为2133MHZ，最高频率达到了3200MHZ；预取8n，电压1.2v。。

3）服务器内存类型（UDIMM、RDIMM、LRDIMM、3DS-DIMM）:

UDIMM（Unbuffered DIMM）即无缓冲双列直插内存模块，指地址和控制信号不经缓冲器无需做任何时序调整，直接到达DIMM上的DRAM芯片，UDIMM由于在CPU和内存之间没有任何缓存，因此同频率下延迟较小。

RDIMM（Registered DIMM）带寄存器的双列直插内存模块，即在内存条上加了一个寄存器进行传输，其位于CPU和内存颗粒之间，既减少了并行传输的距离，又保证并行传输的有效性。由于寄存器效率很高，因此相比UDIMM，RDIMM的容量和频率更容易提高。

LRDIMM（Load Reduced DIMM）低负载双列直插内存模块，相比RDIMM，LRDIMM并未使用复杂寄存器，只是简单缓冲，缓冲降低了下层主板上的电力负载，但对内存性能几乎无影响。

3、硬盘分类

3.1 按介质分：分为机械硬盘(HDD)和固态硬盘(SSD)。

1）HDD（Hard Disk Drive，缩写HDD）HDD硬盘也就是我们常常说的机械硬盘，机械硬盘是传统的盘片+磁头的工作原理，数据都是存储在盘片上面，磁头在盘片上面“做运动”来读取和处理数据信息；

2）SSD （Solid State Disk，缩写SSD）固态硬盘，是使用固态电子芯片阵列制成的硬盘，一般由存储单元和控制单元组成，固态硬盘是目前最主流的一种硬盘；

3.2 按盘径分：分为1.8英寸、2.5英寸和3.5英寸；

3.3 按接口类型分：

1）SAS（ Serial Attached SCSI ）即串行连接SCSI，采用全双工的工作方式传输数据，是新一代的SCSI技术，和现在流行的Serial ATA(SATA)硬盘相同；SAS盘是企业级应用盘，能够支持8m长的数据线；

2）SATA（Serial ATA）口的硬盘：又叫串口硬盘，采用半双工的工作方式传输数据；SATA最长只能支持1m的数据线。（ SATA盘是面向普通用户，面向对性能、可靠性要求不高的应用。）

3）M.2，包含NVMe （Non-Volatile Memory express）：或称非易失性内存主机控制器接口规范，是一个逻辑设备接口规范。他是与AHCI类似的、基于设备逻辑接口的总线传输协议规范（相当于通讯协议中的应用层），用于访问通过PCI-Express（PCIe）总线附加的非易失性内存介质，虽然理论上不一定要求 PCIe 总线协议。

4）U.2 :也被称为SFF-8639接口，是由固态硬盘形态工作组织（SSD Form Factor Work Group）制定的一项接口标准。它不仅兼容SATA-Express规范，还支持SAS、SATA和NVMe等多种规范，堪称四通道版本的SATA-Express接口。其理论带宽高达32Gbps，与M.2接口的速度不相上下。

5）PCIe：（用于显卡与CPU连接的接口）PCIE接口是用来提升主板的扩展性能，一般用于连接显卡/声卡/网卡之类的设备。

3.4 按转速分：分为7200转/分钟、10000转/分钟、15000转/分钟；

3.5 按功能分：分为桌面级和企业级。

4、硬盘关键指标

1）硬盘容量：容量的单位为兆字节（MB）或千兆字节（GB）。影响硬盘容量的因素有单碟容量和碟片数量

2）转速：硬盘的转速指硬盘盘片每分钟转过的圈数，单位RPM（Rotation Per Minute）.一般SATA硬盘转速7200RPM，SAS硬盘的转速10000RPM/15000RPM。

3）数据传输速率：硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒（MB/s)。硬盘数据传输率包括内部传输和外部传输率两个指标。

4）IOPS：即每秒的输入输出量（或读写次数），是衡量磁盘性能的主要指标之一。随机读写频繁的应用，如OLTP（Online Transaction Processing），IOPS是关键衡量指标。

另一个重要指标是数据吞吐量（Throughput），指单位时间内可以成功传输的数据数量。对大量顺序读写的应用，如电视台的视频编辑，视频点播等则更已关注吞吐量指标

5、板载网卡

是指整合了网络功能的主板所继承的网卡芯片，与之相对应，在主板的背板上也有相应的网卡接口(RJ-45)，该接口一般位于音频接口或USB接口附近。

6、背板

设备机箱的后面，一般背板上都是设备中插板的接口。

白牌主板：主板有分离，多一个主板条。

标准主板：完整主板，没有分离。

7、交流与直流

1）直流（DC 或 V – ）：直流电的电流和电压比较稳定，大小和方向没有周期性变换；电流方向始终朝着一个方向移动，直流电就是恒定的电流从正极流到负极。

2）交流（AC 或 V ~）：交流电的电流和电压不稳定，大小和方向作周期性变换；交流电的电压的正负极反复交替变换，刚才是正极，瞬间又变成负极。

8、RAID（磁盘冗余阵列）

根据不同的组合方式，可将RAID分为：RAID0、RAID3、RAID5、RAID50、RAID10、RAID6；

1）RAID0：（组建Riad0最少需要2块磁盘）

是所有RAID级别中，数据传输速度最快，成本最低；但不具冗余、任何一块物理磁盘损坏，数据将不可恢复；

2）RAID1：

将相同数据同时复制到两组物理磁盘中。如果其中的一个出现故障，系统能够继续使用尚未损坏的磁盘，可靠性最高，但是其磁盘的利用率却只有50%，是所有RAID级别中磁盘利用率最低的一个级别。

优点：可靠性高、可用性好，当出现错误时无需重建数据；

缺点：只有一半的可用容量，标准的RAID1只允许使用2块磁盘。

3）RAID10：也被称为镜像阵列条带

Raid10结构非常简单，首先创建2个独立的Raid1，然后将这两个独立的Raid1组成一个Raid0，当往这个逻辑Raid中写数据时，数据被有序的写入两个Raid1中。RAID10需要4 + 2*N 个磁盘驱动器（N >=0)，而且只能使用其中一半(或更小, 如果磁盘大小不一)的磁盘用量。

RAID10象RAID0一样，数据跨磁盘抽取；象RAID1一样，每个磁盘都有一个镜象磁盘, 所以RAID 10的另一种会说法是 RAID 0+1。

RAID10提供100%的数据冗余，支持更大的卷尺寸。对大多数只要求具有冗余度而不必考虑价格的应用来说，RAID10提供最好的性能。

使用RAID10，可以获得更好的可靠性，因为即使两个物理驱动器发生故障（每个阵列中一个），数据仍然可以得到保护。

优点：

读性能：N/2*单块硬盘的读性能

写性能：N/2*单块硬盘的写性能

冗余：只要一对镜像盘中有一块

磁盘可以使用就没问题

缺点：

磁盘空间利用率：50%

4）RAID5：

向阵列中的磁盘写数据，将数据段的奇偶校验数据交互存放于各个硬盘上。任何一个硬盘损坏，都可以根据其它硬盘上的校验位来重建损坏的数据。

RAID 5一个阵列中至少需要三个物理驱动器，硬盘的利用率为n-1/n。性价比最高。

优点：

短数据记录或随机I/O

众多并发I/O

可靠性

可用性

缺点：

读写性能比RAID 1差

不适用于大规模写入

9、CPU

1）CPU指令集：

CISC(X86服务器，占服务器整体出货量90%) ：Inter64架构、AMD架构
RISC（非X86服务器）：IBM Power 系列、惠普Alpha系列/PA-RISC系列、SUN /ORACLE SPARC系列、ARM架构系列。

2）CPU组成：运算器、控制器和寄存器组成。

10、内存厂商

（1）内存颗粒：Samsung、SK Hynix海力士、Micron镁光、Kingston

（2）内存模组：Ramaxel记忆科技、Kingston

11、PCI-E扩展卡

PCI-E扩展卡（PCI-e SSD 、PCI-e 网卡、PCI-e HBA卡、PCI-e GPU）：

1）服务器用的比较多的是x8和x16。网卡、HBA、SSD一般用x8，GPU一般用x16。

2）全高/半高/全长/半长PCI-E卡 :

半长 half length 不超过175mm；

全长 full length 不超过312mm；

半高 half height 不超过 69mm，挡板80mm

全高 full height 不超过111mm，挡板120mm

Low-profile PCI-E card就是半高半长的PCI-E卡

MD1: 64mm*120mm

MD2: 64mm*168mm

超过半长的尺寸，就是全长。

超过半高的尺寸，就是全高。

12、Riser卡（转接卡）

1）1U/2U服务器如果要使用全高PCI-E卡，一般要用Riser卡进行转接；

2）Riser卡可以转接出一个或多个PCI-E x8、x16的插槽。

13、网卡（Network Interface Card，简称NIC）

1）网卡分类：

网卡按总线类型分为：PCIe、USB、ISA、PCI
按结构类型分：集成网卡(LOM)、PCIe标卡网卡、灵活网卡、Mezz卡
按应用类型分类：工作站网卡、服务器专用网卡
按协议分类：以太网卡、FC网卡(Fiber Channel HBA，即光纤网卡)、IB网卡( ISCSI HBA卡(光纤通道卡) ）
按速率分类：100MB、1000MB、1Gb、10Gb、25Gb、40Gb、100Gb

2）网卡接口：（物理网口主要有电口和光口）

电口：即普通的RJ45接口，连接网线；

光口：用于连接光模块，根据接口封装形式，可以分为SFP+(支持GE/10GE速率）、SFP28(支持GE/10GE/25GE速率）、QSFP+(支持40GE/100GE速率)