服務器基礎知識簡介

服務器，作為現(xiàn)代信息技術的基礎設施，對于數(shù)據(jù)處理、云計算等多個領域起著至關重要的作用。服務器的系統(tǒng)架構(gòu)本質(zhì)上沒有什么變化，這幾十年也就是升級服務器的各個部件，比如CPU更好，內(nèi)存更快，硬盤插的更多等等。

服務器的發(fā)展歷史

服務器的發(fā)展可以追溯到20世紀中葉。在最初階段，它們是以大型主機的形式存在，這些機器體積龐大，通常占據(jù)整個房間，主要用于科學計算和大規(guī)模數(shù)據(jù)處理。隨著技術的進步，尤其是微處理器的發(fā)明，服務器開始演變?yōu)楦⌒突⑿阅芨叩脑O備。

20世紀70年代至80年代，隨著個人電腦的普及，服務器開始轉(zhuǎn)型，由單一的大型機演變?yōu)槎喾N形態(tài)，以適應不同規(guī)模和性能需求的計算任務。進入21世紀，云計算的興起使服務器的應用更加廣泛，數(shù)據(jù)中心和云服務成為服務器發(fā)展的新方向。

服務器的形態(tài)

服務器的形態(tài)隨著技術和需求的發(fā)展而不斷演變，可以大致分為以下幾類：

塔式服務器：最初的服務器形態(tài)之一，類似于傳統(tǒng)的臺式電腦，但具有更強的處理能力和穩(wěn)定性，適合小型企業(yè)或部門使用。

機架式服務器：為可安裝在標準化機架內(nèi)的模塊化單元，可以有效地節(jié)省空間并便于集中管理。適用于數(shù)據(jù)中心和云計算環(huán)境。

刀片式服務器：將多個獨立的服務器節(jié)點集成在一個機架內(nèi)，每個節(jié)點都是一個獨立的服務器。這種設計提高了資源密度和能效比，適用于需要高密度計算的場景。

云服務器：隨著云計算技術的發(fā)展，云服務器成為一種新的形態(tài)。它通常基于虛擬化技術，提供彈性、可擴展的計算資源，用戶可以根據(jù)需要快速部署和管理。

服務器的分類和架構(gòu)

服務器可以根據(jù)其使用的指令集進行分類。主要的架構(gòu)包括：

基于x86架構(gòu)的服務器：最常見的服務器類型，使用x86架構(gòu)的微處理器（如英特爾Xeon系列和AMD EPYC系列產(chǎn)品）。這種架構(gòu)以其兼容性和高性能而廣受歡迎。x86是當前PC及服務器市場的主流架構(gòu)，海光、兆芯都采用x86架構(gòu)IP內(nèi)核授權(quán)模式，可基于公版CPU核進行優(yōu)化或修改，優(yōu)點是性能起點高、生態(tài)壁壘低，由于依賴海外企業(yè)授權(quán)，自主可控風險很高。

基于ARM架構(gòu)的服務器：相較x86，走Arm路線自主化程度更高，華為鯤鵬、飛騰都獲得了Armv8永久授權(quán)，可自行研發(fā)設計CPU內(nèi)核和芯片，也可以擴充指令集。使用ARM架構(gòu)的微處理器，主要特點是低功耗和高效率。隨著移動設備和云服務的發(fā)展以及國產(chǎn)化的趨勢，ARM架構(gòu)在服務器市場的份額逐漸增加。

基于MIPS架構(gòu)的服務器：相對小眾，MIPS架構(gòu)是一種常見的RISC架構(gòu)，廣泛應用于嵌入式系統(tǒng)和網(wǎng)絡設備。MIPS Technologies公司是MIPS架構(gòu)的創(chuàng)始公司，他們生產(chǎn)和授權(quán)MIPS架構(gòu)的處理器。龍芯最開始是基于MIPS指令集來研發(fā)的，后面拓展了LoongISA指令集。后來又研發(fā)出了一個真正自主可控的LoongArch指令集，這個指令集兼容MIPS、LoongISA。

基于POWER架構(gòu)的服務器：Power架構(gòu)是由IBM開發(fā)的一種RISC（精簡指令集計算機）架構(gòu)，主要用于高性能計算和企業(yè)級服務器。IBM的Power系列處理器是Power架構(gòu)的代表。

基于SPARC架構(gòu)的服務器：SPARC架構(gòu)是由甲骨文（Oracle）公司開發(fā)的一種RISC架構(gòu)，主要用于高性能計算和企業(yè)級服務器。甲骨文的SPARC處理器是SPARC架構(gòu)的代表。

基于Alpha架構(gòu)的服務器：Alpha指令集是由Digital Equipment Corporation（DEC）開發(fā)的一種RISC（精簡指令集計算機）架構(gòu)。Alpha架構(gòu)最初是為DEC的Alpha系列服務器設計的，該系列服務器被廣泛應用于高性能計算和企業(yè)級服務器領域。國內(nèi)申威CPU早期采用Alpha指令集，后期拓展了自己的SW-64指令集，目前在神威、太湖之光中就使用的是SW26010芯片，主要用于超級計算機。

服務器固件和OS

服務器的核心組件包括 BIOS/UEFI、BMC、CMOS 和操作系統(tǒng)（OS），每個組件都有其獨特的作用和特點：

BIOS/UEFI

基本輸入輸出系統(tǒng)（BIOS）

BIOS 是一種固件，用于初始化服務器的硬件組件，如處理器、內(nèi)存、硬盤、顯卡等。

它在操作系統(tǒng)加載之前啟動，并負責引導過程，包括引導設備的檢測和啟動順序的管理。

BIOS 提供了一個用戶界面，用于配置硬件設置和系統(tǒng)參數(shù)。

統(tǒng)一可擴展固件接口（UEFI）

UEFI 是 BIOS 的現(xiàn)代替代品，提供了更高級的特性和功能。

它支持遠程診斷和修復，更大的硬盤（超過2TB），以及快速啟動時間。

UEFI 提供了更豐富的用戶界面和網(wǎng)絡功能。

BMC

BMC 是服務器上的一個專用芯片，用于遠程監(jiān)控和管理服務器的硬件狀態(tài)。它允許管理員通過網(wǎng)絡進行服務器的開關、溫度監(jiān)控、電源管理等操作。BMC 通常支持 IPMI（智能平臺管理接口）或類似協(xié)議，使得服務器管理更加高效和靈活。

CMOS

CMOS 在服務器中用于存儲 BIOS 設置和系統(tǒng)時間。它是一個小容量的非易失性存儲器，即使在斷電情況下也能保存信息。CMOS 電池可確保即使在沒有外部電源的情況下，這些信息也能被保存。

操作系統(tǒng)（OS）

服務器操作系統(tǒng)通常包括Windows Server、Linux發(fā)行版（如Ubuntu Server、Red Hat Enterprise Linux）、Unix等。它們可以根據(jù)特定的用途和要求進行選擇和配置。

服務器的散熱技術

服務器的散熱技術是保證其穩(wěn)定運行的關鍵因素。主要的散熱技術包括：

風冷散熱：通過風扇和散熱片將熱量從服務器內(nèi)部轉(zhuǎn)移到外部，是最常見的散熱方式。

水冷散熱：使用水或其他液體作為冷卻介質(zhì)，通過循環(huán)系統(tǒng)將熱量帶走。這種方式對于高密度、高性能的服務器尤為適用，可以有效降低服務器的整體溫度。

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