服务器技术基础

服务器是通过网络对外提供够高性能 高可用的计算机

服务器分类

服务器的四种类型

服务器就像不同款式的电脑主机，根据外形和功能分为四大类：

1. 塔式服务器
   👉 像普通电脑主机一样独立放置，体积较大
   ✨ 优点：方便升级硬件（加硬盘 / 内存）
   📌 适合：小公司或不需要太多设备的场景
   缺点：

2. 机架式服务器
   👉 安装在标准机柜里的扁平主机（类似抽屉）
   ✨ 优点：省空间，适合集中管理
   📌 常见规格：

   • 1U（约 4.445 厘米高）：最多装 4-8 块小硬盘
   • 2U（约 8.89 厘米高）：最多装 8-24 块小硬盘

3. 刀片式服务器
   👉 像插卡片一样集中安装在机箱里
   ✨ 优点：省空间，适合同时处理大量数据
   📌 适合：云计算、大数据中心等需要高算力的场景

4. 高密度服务器
   👉 把很多电脑组件塞进更小的空间
   ✨ 优点：单位面积算力最强
   📌 适合：对空间和性能要求极高的场景

服务器的关键特性

1. 高可用性（7×24 小时不罢工）
   ✅ 技能：自动恢复故障，全年无休
   🔧 原理：心跳检测 + 快速重启机制
   🌰 场景：电商大促时网站不崩溃

2. 高可靠性（带病坚持工作）
   ✅ 技能：关键部件双备份
   🔧 原理：冗余电源 / 硬盘 / 网络
   🌰 场景：银行系统单硬盘损坏仍能运行

3. 可扩展性（随时升级装备）
   ✅ 技能：按需添加硬件
   🔧 原理：模块化设计
   🌰 操作：插入新硬盘 / 内存 / CPU

4. 可管理性（远程操控大师）
   ✅ 技能：千里之外掌控全局
   🔧 工具：BMC 管理系统
   🌰 功能：手机查看服务器温度 / 远程重装系统

BMC 管理控制器（物理）

BMC（Baseboard Management Controller）即基板管理控制器，遵循 IPMI 2.0 规范，实现了系统硬件健康状况的远程监控和管理。

1. 带外管理：BMC 拥有独立的系统（两颗核心），控制数据和业务数据相互分离。即使业务网络中断或系统宕机，只要设备有电，就可以通过独立的通道进行管理。管理员可以对系统进行远程开机关机操作，查看硬件的状态，如温度、风扇转速、电压等。
2. 带内管理：设备管理网络和业务网络使用同一个网络链路，主要用于对系统内部进行操作，如安装软件、配置服务、配置网络参数等。
3. xcc：ThinkSystem 系列服务器的 web 控制管理程序，可提供远程控制台、镜像挂载远程操作功能，便于远程进行服务器安装、维护等操作，大大提高了管理的便捷性。

主板

主板（Motherboard），又称为母板，是整个服务器系统的核心载体，承载着 CPU、内存、扩展卡等关键组件的安装和管理。主板的性能在很大程度上决定了整个系统的性能表现，其稳定性和兼容性对于服务器的正常运行至关重要。

1. BIOS（基本输入输出系统）：BIOS 是主板控制芯片的底层控制程序，存储在 ROM（只读存储器）中，不会丢失。它负责在计算机启动时初始化硬件设备、检测硬件故障并加载操作系统。与之相对的是 RAM（随机存取存储器），如果长时间不用，BIOS 数据可能会丢失，此时开机就会直接进入 BIOS 界面。
2. UEFI & EFI：UEFI（统一可扩展固件接口）是优化升级之后的 BIOS，具有更高的处理效率。而 EFI（可扩展固件接口）处理效率相对较低。在一些特殊情况下，如系统维护和故障排除时，会用到 PE（便携式操作系统）和 LIVE CD（救援模式，标准系统环境）。
3. MT：是产品线内部命名，用于标识服务器的类型，方便生产和管理。
4. SN：即序列号，是设备的唯一编码，也是保修编码。通过序列号可以查询设备的保修日期、配置等详细信息，便于设备的维护和管理。
5. VGA：是一种免驱的模拟信号接口，由于志强处理器不支持集显，所以服务器的 VGA 功能由 BMC 控制，主板本身不自带。
6. LOM 插槽：用于安装板载网卡，自带 OCP热插拔功能（但不建议频繁热插拔）。板载网卡的英文缩写为 NIC（Network Interface Card）。
7. NMI 接口：即强制中断接口，用于生成错误日志。但使用该接口可能会导致数据丢失或系统无法开机，一般不建议使用。
8. PCIE：即拓展卡，又名 RiSER 卡。PCIE 接口的传输速率不断提升，从 PCIE 1.0 的 2.5GHz 发展到 PCIE 5.0 的 32GHz。常见的插槽规格有 x2、x4、x8、x16，不同规格的插槽支持的带宽和性能也有所不同。

前置灯

服务器前置灯用于显示服务器的运行状态，方便管理员进行监控和故障排查。

1. 电源灯：通电即亮，根据不同的闪烁状态（常亮、闪烁、快闪）表示不同的电源状态。
2. 系统 ID 按钮：用于在多台服务器中定位特定的服务器，方便维护和管理。
3. 网络灯：显示板载网卡的网络连接状态，如连接、断开、数据传输等。
4. 错误灯：当系统出现问题时亮起，提示管理员服务器存在故障，需要进行检查和修复。

硬盘

硬盘是服务器存储数据的重要设备，常见的硬盘类型包括 2.5 寸的机械盘、固态盘（HDD、SSD）和 3.5 寸的机械盘（部分采用叠瓦技术）。此外，还有硬盘转接卡 KIT、直通盘 - jbod、HDD SED 加密盘等特殊类型的硬盘设备。

1. 接口类型：常见的硬盘接口包括 SATA/NL SAS、SAS、M.2、PCIE、FC、SCSI、ATA/IDE 等。不同的接口类型具有不同的传输速度和性能特点，用户可根据需求选择合适的接口。
2. 外观类型
   • 条 M.2：最大容量可达 3.84TB，具有体积小、传输速度快等优点。
   • 卡 AIC：容量可达 7.68TB，适用于一些对性能要求较高的应用场景。
   • 盘 U.2：容量最大可达 30TB，常用于数据中心和大型服务器。
   • 短条 E1.S：容量为 7.68TB，具有较高的密度和性能。
   • 尺子 E1.L：容量可达 30T，适用于需要大量存储的应用场景。
3. 硬盘指标：硬盘的性能指标主要包括硬盘容量、转速、平均访问时间和传输速率。这些指标直接影响硬盘的读写速度和数据存储能力。
4. 规格：以 m.2 硬盘为例，常见的规格有 2242、2280、2110 等，不同规格的硬盘适用于不同的设备和应用场景。
5. 速率：SATA 接口的速率从 SATA 1.0 的 1.5Gbit 发展到 SATA 3.0 的 6Gbit，而 SAS 3.0 接口的速率为 12Gbit，具有更好的扩展性和更快的传输速度，并且 SAS 接口兼容 SATA 接口。

CPU

CPU（中央处理器）是服务器的核心组件，其性能直接决定了服务器的计算能力。目前，英特尔的 CPU 型号通过铂金、金、银、铜牌来区分性能等级，
其中 3 代表铜牌，
4 代表银牌，
5、6 代表金牌，
8、9 代表铂金。
第二位数字表示处理器代数，
第三、四位数字表示不同的产品型号。

CPU 通过 DMI 总线、I/O 总线、upi、qpi 等与主板芯片组进行通信。IPMITOO 是一种命令行协议，用于远程管理服务器；ONECLI 是联想特有的管理工具，方便用户对服务器进行配置和管理。

1. 缓存（Cache）：缓存是位于 CPU 和内存之间的临时存储器，分为 1、2、3 级缓存。其中，L1 缓存速度最快，L3 缓存容量最大。缓存的存在可以提高 CPU 访问数据的速度，减少数据读取时间，从而提高整个系统的性能。

内存

内存是服务器运行时存储数据和程序的重要组件，其性能对服务器的运行速度和响应能力有着重要影响。

1. 介绍
   • 容量：常见的内存容量有 4GB、8GB、16GB、32GB、64GB、128GB、512GB 等，用户可根据服务器的应用需求选择合适的容量。
   • 电压：随着技术的发展，内存电压逐渐降低，从 DDR1 的 2.5V，到 DDR2 的 1.8V，DDR3 的 1.5V，DDR4 的 1.2V，再到 DDR5 的 1.1V。较低的电压可以降低功耗，提高内存的稳定性。
   • 频率：内存的频率从 1333MHz 发展到 3200MHz 及以上，频率越高，内存的数据传输速度越快，系统性能也越好。主流的内存厂商包括三星、海力士、镁光、记忆等。
2. 分类：内存可分为动态随机存取 DRAM 和静态随机存取 SRAM。目前，主流的内存类型为 DDR4 和 DDR5，其中 DDR4 支持 2133 - 3600 频率，DDR5 支持 3600 频率以上。
3. 动态随机存取 DRAM：根据不同的技术和应用场景，DRAM 可分为 DIMM、URDIMM 和 LRDIMM。其中，ecc 内存（带有校验颗粒 Registered，条上写有 RE 标识）和非 ecc 内存的主要区别在于 ecc 内存具有差错校验机制，能够在出现错误时纠正错误。每 8bit 数据可以纠正一次 1bit 错误，之后会重启系统以确保数据的准确性。LRDIMM 的数据和地址控制信号都经过校验颗粒，具有更高的稳定性和可靠性。

服务器内存三种模式

1. 独立模式：每个内存模块独立工作，互不影响，适用于对内存性能要求较高的应用场景。
2. 热备模式：当一个内存模块出现故障时，热备内存模块会自动接管其工作，确保系统的正常运行，提高了系统的可靠性。
3. 镜像模式：将数据同时写入两个内存模块，实现数据的镜像备份，进一步提高了数据的安全性和可靠性。

内存填入规则

1. 不支持混合使用不同类型的 DMM（内存模块），以确保系统的稳定性和兼容性。
2. 只支持 ECC DIMM，以提供更高的数据可靠性和错误纠正能力。
3. 可以采用不同内存供应商的产品，但只采用联想认为合格的产品，以保证内存的质量和性能。
4. 支持混合内存容量，但首先应安装更高容量的 DMM，以充分利用内存资源。
5. 支持混合内存列，但首先在插槽 0 中安装更高的列，以优化内存的性能和稳定性。
6. 只支持 2666DMM 的内存频率，以确保系统的兼容性和稳定性。
7. 混合使用不同 DMM 时的填入优先级为：列 > 容量，即优先考虑内存列的配置，其次是内存容量。

GPU

GPU（图形处理器）主要由 MBC 芯片厂商信骅（aspeed）以及 AMD、英特尔、英伟达等厂商生产。

1. NVS：常用于 LED 广告屏等场景，具有较好的图形处理能力和显示效果。
2. SXM：没有独立的卡本体，GPU 芯片直接封装在主板上，适用于一些对空间要求较高的应用场景。
3. RTX 架构：由英伟达推出，广泛应用于图形渲染、游戏等领域，具有强大的图形处理能力和计算性能。
4. GEFORCE：英伟达的游戏卡产品线，专为游戏玩家和图形设计师设计，提供出色的图形性能和游戏体验。
5. A H 系列（tesla 特斯拉）：主要用于高性能计算和人工智能领域，但受到一些制裁。

网卡

网卡是服务器与网络连接的关键设备，常见的网卡品牌和型号包括：

1. 英特尔：AX、AC 系列网卡，如 X722 板载网卡（LOM 卡），但不支持自适应功能；X710、X810、X820 等型号，具有较高的性能和稳定性。

2. Mellanox：cx4、cx5、cx6、cx7 等系列网卡，广泛应用于数据中心和高性能计算环境，具有低延迟、高带宽的特点。

3. NIC：即网络接口卡，是网卡的通用名称。

4. HBA：支持 FC 协议，具有光纤接口，常用于直通外接盘柜，实现高速数据传输。

5. HCA：即 IB 卡，可以串联服务器 GPU，提高系统的计算性能。

光口是网卡常见的接口类型，常见的光口规格包括：

1. SFP+：支持 GE（千兆以太网）和 10GB（万兆以太网）的传输速率。
2. SPF28：支持 GE、10GE 和 25GE 的传输速率。
3. QSFP：支持 GE、40GE 和 100GE 的传输速率。
   最快的铜缆是 DAC 线缆，具有较高的传输速度和稳定性。

阵列卡

阵列卡用于协助 CPU 和主板对硬盘进行单独管理，提高硬盘的性能和可靠性。

1. license 授权：一些高级功能需要 license 授权才能使用，用户需要根据实际需求购买相应的授权。
2. ibbu 连接器和电池：ibbu 连接器用于连接阵列卡和电池，电池在异步模式下为缓存供电，确保数据在缓存处理过程中的安全性。此外，还有 super cap（超级电容）作为备用电源，提高系统的可靠性。
3. Whitler VROC：是 CPU 上面的英特尔虚拟 RAID，为虚拟的 RAID 解决方案，性能相对较弱（需要 CPU 分出算力），非英特尔的 nvme 设备需要授权才能使用。目前，windows 和 linux 操作系统支持 VROC，而 vmware ESXI 不支持。
4. 430HBA：不带 raid 功能，仅支持直通卡 JBOD（Just A Bunch Of Disks），即将多个物理磁盘在逻辑上串联在一起，增加硬盘容量，但没有数据安全保护功能。
5. SAS 3408-3416-3408 芯片组：是阵列卡常用的芯片组，不同型号具有不同的性能和功能特点。
6. 530、730、930：530 无缓存；730 配备 1GB 缓存；930 标配 2 - 4 闪存（ddr4）。其中，i 标志表示内部，e 表示外部。730 是中国特供卡，其前身为 M5210。
7. 4350：性能相对较弱，适用于一些对性能要求不高的应用场景。

m.2KIT 卡卡托

m.2KIT 卡卡托支持多种 RAID 模式，包括 M.2 RAID、SATARAID、NVMERAID、STAT/NVMERAID 等，同时也支持 M.2 NORAID 模式（完全不支持 RAID，仅支持 sata 或 nvme 单盘）。

电源

电源是服务器正常运行的重要保障，其规格和性能直接影响服务器的稳定性和可靠性。

1. 规格：常见的电源规格包括 ATX 和 PSU（服务器方形电源）。塔式服务器可以选择 ATX 和 PSU 电源，PSU 电源可以直接接在背板上供电，为服务器提供稳定的电力支持。
2. 电源功率：服务器电源的功率根据服务器的配置和需求而定，不同的服务器型号需要不同功率的电源。
3. 80PLUS 认证：该认证用于衡量电源在不同负载下的功率转换效率，认证等级越高，电源的效率越高，越节能。
4. 电源指示灯
   • AC：表示交流电源输入端，当电源接通时，AC 指示灯亮起。
   • DC：表示直流电源输出端，为精密元器件供电，DC 指示灯亮起表示电源输出正常。
5. 冗余特性：一些服务器配备了两个电源，实现冗余供电。当一个电源承载 500w 功率时，另一个电源的 AC 指示灯会闪烁，以提示管理员电源的工作状态。当一个电源出现故障时，另一个电源可以继续为服务器供电，确保服务器的正常运行。

风扇

风扇用于为服务器散热，保持服务器内部的温度在合理范围内，确保服务器的稳定运行。服务器风扇通常具有智能调速功能，可以根据服务器的负载和温度自动调节转速，提高散热效率并降低噪音。

可信计算

可信计算是一种保障计算机系统安全的技术，通过 TPM（可信平台模块）和 TCM（中国可信密码模块，类似于 cfc 的 TPM）实现。联想公认的操作系统包括 windows、redhat、suse、vmware、openstart、xenserver、麒麟等。其中，vmwaer 操作系统需要官方授权和联想授权才能使用。联想对操作系统的支持定义为：受支持（操作系统能够正常运行并获得联想的技术支持）、通过认证（操作系统经过联想的严格测试和认证，确保与服务器的兼容性和稳定性）。

磁盘阵列

磁盘阵列技术详解

一、核心概念

磁盘阵列系统由物理盘和逻辑盘组成：

• 物理盘：实际存在的存储介质（如 HDD/SSD）
• 逻辑盘：操作系统可见的虚拟存储设备（即 VD 虚拟阵列盘）

二、基础存储模式

1. JBOD（Just A Bunch Of Disks）

• 技术原理：将多个物理磁盘以直连方式逻辑串联
• 核心特性：
  ✓ 线性扩展存储容量
  ✓ 无冗余保护机制
  ✓ 单盘故障不影响其他磁盘
• 适用场景：纯容量扩展需求，对数据安全无要求

2. RAID（Redundant Array of Independent Disks）

• 技术定义：通过条带化技术将多块磁盘整合成单一虚拟磁盘
• 核心价值：
  ✓ 提升数据访问性能
  ✓ 提供冗余容错能力
  ✓ 突破单盘容量限制

三、关键技术解析

1. 条带化（Spanning）

• 技术实现：数据按固定块大小分布在多个磁盘
• 技术优势：
  ✓ 并行读写提升 IOPS
  ✓ 突破单盘容量限制
• 技术局限：
  ✗ 无数据保护机制
  ✗ 单盘故障导致数据丢失

2. 奇偶校验（Parity）

• 技术原理：通过异或运算生成校验数据
• 典型应用：
  ✓ RAID5：单盘容错
  ✓ RAID6：双盘容错
• 运算规则：A ⊕ B = C，其中 C 为校验值

3. 镜像技术（Mirroring）

• 技术实现：数据同时写入两个磁盘
• 典型应用：RAID1
• 故障处理：
  ✓ 单盘故障时进入降级模式
  ✓ 替换新盘后自动重建数据

四、主流 RAID 级别对比

五、关键技术细节

• RAID0 特殊应用：支持单盘配置（无冗余），用于纯性能加速
• 重建过程：故障盘替换后，系统自动同步数据，期间性能下降约 30%
• 写惩罚：RAID5/6 写入时需计算校验值，导致约 30% 性能损耗
• 混合模式：RAID10=RAID1+RAID0，兼具高性能与高可靠性