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阿里云和腾讯云服务器为什么这么快?今天谈谈服务器硬件知识

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相信很多关注小猪服务器租赁的朋友都知道,小编给大家推荐的服务器都是比较优质高速的服务器,例如安全高速的阿里云服务器。以及稳定安全腾讯云服务器都是各有千秋,他们为什么这么快速这么稳定呢,今天一起来谈谈 it 行业最重要被称为互联网灵魂的–硬件服务器。


提到服务器,大家难免会拿随处可见的 PC 做比较。的确从内部结构来说,它们相差不大, CPU 硬盘、内存、主板、系统总线等等。并且当我们使用一台 PC 对外提供服务时,比如小时候我们经常在网吧听到的我开房了,大家快过来。这时候从广义上理解它也是一台服务器。但是狭义上,我们还是认为服务器应该是能在网络中为其他客户机提供计算或者应用服务性能更强、负载更高的高性能计算机。


那么摆在我面前的就是服务器的一些常见形态,塔式服务器长得最像 PC 的服务器、机架式服务器、销量最大、应用最广泛的服务器,刀片服务器为高密度计算环境和特殊应用行业而生的服务器平台。当然这只是从外观上分类。根据体系架构不同,主流服务器可以分成 ia 架构服务器和 risk 架构服务器。 ia 架构 intel architecture 字面意思很清楚了。 intel 架构又称复杂指令集架构,服务器也可以称它叉 86 服务器这一桌全都是。

当然大家不要被这个英特尔迷惑,隔壁 MD 的服务器也是同样的 ia 架构。而 risk 架构服务器通常用在更高端的工作站或者服务器中,像上个 Spark IBM 的 power PC 惠普自家的 PA risk 和收购康柏顺过来的阿尔法等等。正好我们这里一台上的老古董。

除了 CPU 之外,其他的跟叉 86 大同小异。当然还有现在比较流行的基于 arm 架构研发出来的通用服务器。凭借着在多线程上的表现更好,功耗更低, arm 架构已经从传统的智能终端延伸到了我们的物联网数据中心。像华为的鲲鹏、920、苹果的 m1 高通的骁龙 CPU 一些云服务器商包括华为、亚马逊等等,也在提供基于 arm 架构的云主机。

如果从提供的功能来区分,又可以把服务器分为文件服务器、打印服务器、数据库服务器、web服务器等众多类型了。这时候服务器就不再只是一个硬件设备,而是一个承载应用服务的载体。它可以单台硬件服务器提供多个服务,也可以多台提供单一服务,取决于你的实际需求和超能力。
那么接下来我们就来看看服务器的硬件架构,就拿下面这台最常见的两优服务器举例,我们来看前面。左右冷的石罐主要是起到一个限位和拉手的作用,有些厂商也会把一些功能集成在上面,这个安全面板主要是防止误操作。虽然有钥匙,但是一把钥匙能开整个系列。防君子,不防小人。


像开关 USB 这种就不用说了。有些服务器会在前面版放一个液晶或者 led 的屏幕,一般是用于故障诊断,不用介入其他工具,也能知道哪里出了问题。这个微机接口是用来连接显示设备的,通常前后各一个,便于维护和检修。大家可能要吐槽了,都啥年代了?我奶奶现在电脑都不用这种接口了。很遗憾,上百万的服务器同样如此,因为服务器更强调后台运算,而非桌面显示。迄今为止我还没见过原生自带 hdmi 或者其他高新接口的服务器。这个按键代表定位指示灯,有的厂商会标注 UID 前后各一个,按下任意一个,另一个也非有反应。这个设计避免了一些尴尬的情况发生。小丽把倒数第三台电源拔了,好的,划错了你个大小丽把亮灯的服务器电源拔了。中间就是服务器的存储区了,一般同一型号也会分大盘位和小盘位两种。像这种就是大盘机。像这种就是小盘鸡。

最新的已经支持到 UR 接口了, SATA 或者 SaaS 接口都支持。硬盘方面,一般采用企业级硬盘,特点是功耗更低,无故障运行的时间更长。与 PC 不同,服务器的硬盘通常会做成 read read 那 disk 呦我都没眼看了。反正意思就是独立磁盘构成了具备冗余能力的阵列,也就是将多块独立的磁盘通过 read 技术组合成一个逻辑容量巨大的磁盘组,利用单个磁盘提供读写产生的加成效果,提升整个磁盘系统效能。比如一块机械硬盘的写入速度在 100 兆左右,那么十块周锐的理念上就可以达到 1000 兆。在存储数据时,它将数据切割成许多区段,分别存放在各个硬盘上,当阵列中任意一个硬盘发生故障时,仍可以通过数据校验来读写数据。这功能都是通过连接硬盘背板的 read 卡完成的。我们打开盖板就能看到。

这里就是一块独立的 read 卡,这上面的电池就是用来保存 read 信息的。现在也有一些主板就集成了 read 卡的功能,不过由于没有缓存,性能就很低了。当然还有在操作系统上实现的软锐的就不展开讲了。和我们的 PC 一样,服务器有时候也会用专门的硬盘来安装操作系统,比如戴尔就 boss 卡或者通过板载的 SD 卡甚至 U 盘引导来安装操作系统。由于操作系统和数据对磁盘性能的要求不一样,现在服务器厂商有一个趋势就是尽量的减少操作系统硬盘占用数据,硬盘的物理位置,腾出物理空间,安放更多用于存放数据的硬盘。

看完了存储,我们再来看看计算部分,这部分主要包括两大件, CPU 和内存。先讲CPU ,服务器用了 CPU 跟我们个人电脑的 CPU 区别就很大了,通常都是专门的产品线,像英特尔的志强、 AMD 的骁龙,当然还有基于 arm 架构的,像华为的鲲鹏系列 CPU 基于 risk five 架构的。像龙芯服务器的 CPU 特点就是内核多,性能高,支持多科。同时在一台服务器工作,通常一台服务器支持几颗 CPU 我们就把它叫做几路服务器。像这种就是双路,还有四路八路的叉八路结构下,我记得浪潮、惠普跟 atos 可以做到最大 32 路。当然天河这里超算能做到。支持数万颗上限取决于预算,也有个别服务器是单路的,向我们手里这台。
属于青春版年轻人的第一台服务器。除此之外,服务器的 CPU 在缓存数量、指令集、内存通道甚至接口针脚方面都不一样。不过通常服气 CPU 的主频不会做到桌面 CPU 那么高,毕竟服气更注重稳定,这个领域也没有那么多超频发烧友。接下来看看内存。因为服务器 CPU 支持的内存通道多,所以服务器的内存插槽也更多。目前红蓝两厂最新的 CPU 都支持 8 通道,所以单路支持 16 个内存插槽。服务器内存的容量通常也更大,单更可以达到 512g 除了容量和数量上的区别,服务器内存和台式内存还有一个显著区别,就是带 ECC 校验 error checking and cracking 错误检查和纠正。简单来讲,台词机内存出错或者损坏,它会死机难评给你看。而服务器内存会自动纠错,确保正常运行。单根内存损坏也只会影响单条内存通道的数据传输。所以 ECC 内存在服务器和图形工作站领域应用比较多。当然不要以为买个服务器内存插到台式机上就完事了。

医生 CC 功能不光需要内存,还需要主板和 CPU 的支持。像英特尔的桌面 CPU 是全系不支持的,而 AMD 部分型号可以支持计算部分。还有一个重要的硬件就是 GPU 大家可能觉得不就是显卡吗?甩什么字母呢?其实它们还是有区别的。这个显卡因为要承担图形输出的功能,通常会有多个显示接口,并且为了超平风扇热管什么的给你使劲堆,还整上花里胡哨的 RGB 而用在服务器上的专业图形计算卡就返璞归真了。一般它们都阉割了显示接口,体积可以做到单潮,外观也是朴实无华,你甚至会怀疑好几万买块这玩意是不是交了智商税?但是放心。

服务器 GPU 的硬领域是面向未来的,深度学习、人工智能等等,我们这些抽打游戏的都不是他的目标客户。当然尺寸合适的话,服务器也是可以安装家用显卡的,还是劝你不要用服务器打油,懂的都懂。有的服务器还板载了专用的芯片,用来给 CPU 或者 GPU 加速来提高整机性能。下面看看呦去,也就是 in and all 数据进进出出的地方。
我们也把这里叫做扩展区。通常在服务器后端,除了刚才说的 GPU 还可以安装网卡、 HBA 卡等占用 PCIe 插槽的设备。我们说一台服务器扩展性高,指的就是扩展插槽的数量多,它体现了厂商的工业设计能力。安装扩展设备一般都会用到卷揭卡以也就是 reader 卡。它把服务器上的 PCIe 接口变成横向,并且由单个变成多个,提高空间利用率。也有很多厂商在 IO 区开辟空间,用于存储,比如设计硬盘位或者专用的槽位。像之前的戴尔服务器上的 boss 卡槽位,充分压榨每一寸空间。因为服务器内部空间紧促,散热自然也是一个非常重要的因素。

服务器一般都是前进风后出风,符合数据中心冷热通道隔离的特性,会有专门的导风板来分配风量。风扇通常是这种热萨拔式的,应该叫寒道风扇,方便更换,它的功率更大,风力更集中,会使用更好的轴承,有些还会搭配一些黑科技。什么智能降温涡轮增压,反正水很深就是了。

后面版主要是 IO 区设备的接口了,这里的 VGA USB 接口都和前面版作用相同,版载的网卡也是必不可少的。接口类型从 1g 到 25g 都有,如果你要用到更高的,比如 40g100g 就需要另行购买了。板载的 ocp 网卡是做不到的。这些管理接口通常是运维人员用来调试用的。

ipmi 之前我们花了一期节目,讲过了,我们手里的这些服务器都是有这个九证串口的,支持 RS 485 或者 RS 232 协议主要是用来做点对点通信的,无法通过网络传输,只能采用主从的方式通信。现在很多服务器都开始慢慢阉割掉这个接口了。但是对于我们从业人员来说,现在的笔记本台式机也阉割掉了串口,要用抗阻线配置设备的时候还是能派上连用场的。不知道大家有没有注意到,服务器没有音频输出的接口,这个很好理解,又不是给你看游戏打电影用的。

服务器电源都是模块化设计,有多种功率可以选择。因为即使同一款服务器功耗也有可能相差巨大,取决于 CPU 功耗、硬盘内存数量、扩展设备的多少等等,在选购时一定要考虑清楚,留出余量。服务器电源一般设计成热插拔,并且支持冗余,也就是损坏部分电源时,剩下的还能继续维持服务器运行。当然也有一些扩展性比较差的 EU 服务器采用非热插拔电源设计,那就听天由命了。服务器和台式机还有一个有意思的区别。我们知道,通常台式机配置越好,开机时间就越短。而服务器恰恰相反,服务器在开机过程中需要检测设备的健康状态,对所有的组件逐个质检。所以理论上配置越高,启动时间就越慢。之前我们开箱过的 8 路服务器 8 颗 81806t 的内存,25分钟才看到启动画面。所以维护和重启服务器对于运维小伙伴来说应该也不是一件开心的事情。不过这里就涉及到另一个知识点了,服务器虚拟化。前面我们说了,我们可以在单台服务器上安装多个应用程序,对外提供服务,你的网站文件共享邮箱、软路由都可以一起搞定。但是问题来了,一旦某个服务需要重启硬件服务器或者别人恶意攻击某个服务,就必然波及到别的服务应用。

所以目前在服务器部署方式上基本上都考虑使用虚拟化或者容器技术,也就是把单台服务器虚拟成多台性能稍弱的虚拟服务器,使用独立运行互不干扰,硬件资源利用最大化。如果虚拟化再加上分布式存储,又变成了时下流行的超融合架构,全方位提升,有机会可以细聊。当然顺着这个思路,你也可以不购买硬件服务器,而是选择购买云服务器,在云服务提供商那里部署应用,对外提供服务动态扩容,按需购买,所有的后端运维工作也在云上完成。这么做有利有弊就不细讲了。大家看到了服气上大部分组件都具备冗余设计,可见稳定性和安全性的考量是刻进 DNA 里的。不过即便如此,对服务器的恨铁不成钢,还是从古至今没有改变。像苟成修空调、12306验证码、网易小霸王、微博大王等等。进步的技术和新需求的产生不断倒逼着服务器的进化,尤其 5G 时代可以预料服务器会面临更大的挑战,我们拭目以待。好的,本期硬件科普就到这里,如果错漏,欢迎指正。

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