服务器重点部件技术浅析

服务器，通常位于网络中心，负责处理各终端设备的信息，可担任各种角色，特别在今天的Internet环境下，服务器的作用早已突破了局域网的概念。PC服务器，既然是PC开头，那么就脱离不开PC的概念，这个概念产生1997～1998年间，诸多服务器厂商推出了基于当时的PC体系架构的廉价服务器产品，他们甚至使用和PC机一样的处理器，一样的芯片组，因此很多业内的人都将服务器亲切地称呼为PC服务器。

IA架构服务器，Intel作为服务器的鼻祖级别的厂商，肯定不乐意把自己的服务器产品挂上PC的标签，但问题是怎么和Unix服务器竞争，于是从体系架构上进行了命名，既然是使用的IA架构，那么这类服务器都被称为IA架构服务器。工业标准服务器，最早是从Compaq的工程师传出，这个概念也基本符合那个时代的环境，只要符合一个相对宽松的指标体系，那么它就能轻松地融入到当时的工业标准环境中，特别是对机架类产品更是如此。

处理器进化论

不论上面对服务器的定义是什么，大家都知道这么不同的称呼其实面对的是相同、相近的产品就行了，毕竟用户在实际使用，他的名称又会不影响性能和稳定。

Intel作为服务器的开山鼻祖，还是得意于其自身的处理器业务，从8086到286，再到386，那时的 Intel还完全没有精力其开创一个强大的计算体系。可是到了486时代，Intel的王者地位基本确立，它也有精力和能力拉开了与对手的差距，因此当时的一些重点厂商，比如AST、Compaq等都推出了基于Intel 486处理器的服务器产品，其实很简单，支持了SCSI硬盘，具有了网卡，可以运行网络操作系统等设置，成就了那一代服务器，虽然很简陋，但是毕竟开拓了一个全新的计算机时代。

Intel也及时地调整了自己的策略，在Pentium时代，成功地引入了SMP技术（对称多处理器系统，利用两个或两个以上的CPU进行数值计算，将计算任务分配到各个CPU上并行处理，使整个系统的性能得到极大的提升）。两路的计算能力极大地增强了服务器的性能，让服务器本身可以处理更多的数据。随后的Pentium Pro，更是在整个设计体系上让服务器具备了高性能计算的能力。

不过Pentium Pro在那个年代还是太贵了，一颗处理器价格超过一万元人民币，可以想像使用它的服务器是什么价格了。因此Intel切入PII时代后，PII Xeon诞生了，它让服务器可以轻松地跨越到4路SMP的级别，随后的PIII Xeon也是如此。单是对于两路市场，PII和PIII就足够担当重任了，因此，那时的服务器，也是Intel最辉煌的时代，一览众山小的情景就是那个年代的写照。

到了P4，Intel竟然简化了SMP的功能，P4只能作为一个独立作战的份子存在了，2路以上计算能力被一个叫做Xeon的处理器统治了，也就在那时，Intel遇到了它在服务器市场上的第一个对手AMD的Opteron，虽然是服务器领域的第一个对手，AMD已经和Intel在处理器市场上争斗了20年，只是在服务器领域，这几年才凸现出AMD的Opteron处理器。

市场上有了竞争，服务器的制造商自然会去权衡，虽然之前Intel的强势让不少厂商还不敢接AMD抛出的绣球，但是随着时间的推移，从IBM开始，HP、Dell等国际厂商，从曙光开始的国内厂商，都陆续推出了基于AMD Opteron处理器的服务器产品。

就在去年，我们还在琢磨Intel的超线程技术是否真的能当两个处理器来使用的时候（超线程技术，HT，是将一个物理处理器核心中模拟出两个虚拟的计算核心，以求减少处理器空闲计算能力的技术，是Intel P4系列处理器独有的），AMD抛出了重磅炸弹——双核Opteron，这可是物理双核的处理器，它迅速地占领了当时服务器计算能力的顶峰，也是历史上Intel第一次遇到了强力的挑战。

仓促之下，Intel在小范围发售了自己的双核处理器，几乎可以认为是两个Xeon核心肩并肩放在一起，不但性能提升有限，功耗更是迅速攀上了新的高峰，这让此系列处理器非常尴尬地退出了市场。不过老大就是老大，Intel重整旗鼓，先在桌面平台上试验了新的双核技术——酷睿，随后在服务器市场上推出了全新的双核服务器平台，基本在性能上追平了AMD的Opteron，这已经是一年以后的事情了，也就是这一年，除了少数几个 Intel的嫡系部队死守Intel架构，连一向和Intel站在同一条线上的Dell也推出了双核Opteron处理器的服务器。

AMD双核Opteron

酷睿架构初尝成功，Intel又推出了足以在数字上领先的四核Xeon处理器，虽然从技术角度上看，它基本相当于两颗双核处理器，但是毕竟在名称上又抢到了AMD的前面，此间的AMD只是调整了处理器的接口，升级了小部分功能而已。

芯片组进化论

在服务器产品中，芯片组是最值得书写的部分，原因很简单：在服务器和PC机使用相同处理器的年代，芯片组是区别服务器和PC最直观的方法；而在服务器芯片组中，也是Intel唯一出现产品断档的情况。

在486时代，芯片组还没有形成系统的架构，那时有能力生产的厂商，做代工技术的企业多如牛毛，甚至3～5家芯片厂商共同合作一套芯片组都是常有的事情。

不过到了Pentium时代，这样的概念就完全变了，Intel一家独大，因为没有厂商能在服务器上和他抗衡，因此服务器的芯片组也相对稳定，VX/HX系列的芯片组几乎是服务器必选的，至于自己家独有的Pentium Pro处理器，别人更不会推出配套芯片组了。

到了PII时代，BX芯片组更是统治了从PC机到两路服务器的所有市场，不过此时的Intel正在遇到问题。因为在PIII服务器上，我们没有看到Intel芯片的影子，因为一个全新的ServerWorks芯片组公司出现了，它才是支持133MHz外频的服务器芯片组，至于更高端些的4路PIII Xeon处理器，更是SererWorks公司的天下。

这样的情况一直延续到PIII时代的末期，VIA的694X系列芯片组的出现，填补了低端服务器的部分空白，也基本宣告了PIII服务器时代的完结。

P4时代更加错综复杂，Intel不甘心只使用ServeWorks公司的芯片组，自己推出了i860系列芯片组，妄图通过RDRAM等技术壁垒保证其自身服务器的地位，却没有料到并不是那么成功，虽然不是P4 Xeon，改叫了Xeon，但是仍然继续使用ServeWorks公司的配套芯片组，而新的NetBurst微架构显然还没有完全准备好，这一代的服务器被PIII-S（图拉丁系列处理器，具有高达512KB的L2 Cache）的强力表现抢走了不少风头。

不过随着Intel逐渐完善P4架构体系，Intel的7520、7320芯片组的问世也让Intel在长达5年的时间里，第一次让自己家的处理器轻松地配合自己的芯片，Intel历史上最成功的服务器架构体系诞生了。

AMD在成功地推出了内置内存控制器的Opteron处理器后，又推出了配套的AMD8000系列芯片组，它也基本是第一代Opteron在服务器上唯一的“马鞍”了。

服务Intel服务器5年的RCC芯片组

时光走到了2006年的8月，Intel的酷睿架构体系已经完善，在服务器上也酝酿了全新的平台，一个被称做Bensley的新服务器平台出现了，全新的E5000系列芯片组成为双核Xeon的绝对搭档。

这个时候的AMD也没有闲着，调整了Opteron的管脚，升级了原本DDR的内存控制器为DDR II，配套的芯片组也开始使用了NV的nGeforce Pro 2200，支持了新的特性。

I/O接口的变迁

很多读者一谈到I/O就是PCI或者PCI-E，没错，这些都是I/O接口部分，但是要全面解释的话，I/O接口包含的内容就很广了。

从传统意义上的扩展插槽，到磁盘的接口、网络的接口都被称为I/O，现在甚至连USB也被认为是服务器上的一个重要I/O通道。

从早期PC机开始EISA、ISA、VESA都是那些时代的扩展操类型，不过真正在服务器上应用到的还是PCI，随后发展演变成PCI-64、PCI-X、PCI-E等，无一脱离PCI的概念。网卡和各种SCSI、SCSI RAID，SATA等接口，都停留在这个PCI类的接口上，因此在服务器领域中，PCI的重要性不言而喻。

早期的PCI只有一个共享的总线，甚至形成了网卡、RAID卡和显示卡等多种PCI设备共同争用的现象，所有设备都挂在PCI总线上，形成了带宽共享的形式。PCI设备经过多年的发展，也已经逐渐形成了几种不同的规范：从最低的32位33MHz PCI的133MB的带宽到PCI-X 133MHz的1.07MB的带宽，再到PCI-X 8×的数GB带宽，PCI的带宽经历了飞速的发展。

左为FB内存，右为DDRⅡ内存

在100MB时代，所有的接口都能够满足100MB网卡的流量带宽需求，但是在1000MB网卡逐渐普及的今天，从性能带宽来看，他们之间还是有着本质的区别：普通100MB网卡在工作中会产生近200Mbps的流量（近乎是20MB带宽），千兆位网卡在实际工作中理论流量可以达到2000Mbps（折合约200MB带宽）。传统PCI 2.1标准的32位33兆PCI已经不能够满足带宽的基本需要，更不用提RAID卡等带宽占用大户的使用了，因此它在主流服务器中已经走上了逐渐没落的地带。

64位PCI -X从进入主流服务器后，就一直发挥出它高性能，良好兼容性的本色，先是为高性能SCSI RAID卡提供了良好的工作通道，在千兆的环境下也发挥出英雄本色，以近GB的带宽承担起千兆位通信的重任，而随后的高性能RAID则促进了PCI-X的分段设置。至此，服务器的I/O基本满足了用户多方面的需求，而所谓的PCI-E，是并行化I/O接口转串行化I/O接口的过程，它的意义不仅仅停留在带宽增长上。

内存技术风起云涌

服务器的内存很贵，几乎是相同规格PC机的一倍，这点相信大家都知道了，为什么会贵？从SDRAM时代就这样，DDR时代仍然贵，DDR II时代同样贵，到今天的Bensley平台，甚至出现了专为服务器设计的FB内存，更贵，为什么？

所有的内存都与生俱来地存在出现错误的潜在可能性。内存错误可以分为两大类——硬错误和软错误。硬错误是内存硬件的彻底损坏。软错误是在受到电磁干扰的情况下随机出现的，它并不意味着存储器的损坏，但是却有着更大的危险性。据统计，内存容量在4GB的服务器每年平均发生3次内存软错误。

服务器使用特殊的ECC内存，ECC(Error Correction Code)技术可以纠正1位错误，检测到2位错误。1996年Compaq的Advanced ECC技术可以纠正同单一内存芯片上的多位错误，也可以纠正内存条上单芯片的失效。IBM推动的Chipkill ECC技术在内存条中安置内存RAID芯片也实现了纠正单芯片内多位内存错误和单芯片失效的问题。

其实早些年已经对内存可能会发生的错误产生了内存镜像技术、内存条阵列技术、在线内存备份等多种技术，但是随着服务器平台的逐渐统一化，这样的技术只是在某些厂商的特定机器上采用，毕竟价格过于昂贵，超过了普通用户所能接受的范围。

从早期的SDRAM，发展到可怜的RDRAM（Rambus的RDRAM在性能方面的领先不能掩盖它严重的散热问题，再加上昂贵的价格，进入高端服务器领域困难重重），再到DDR和DDR II，最新的有FB DIMM内存。基本上实现了每更新一代，速度提升一倍的诉求。

存储空间飞速成长

第一代的服务器硬盘有多大？反正40MB的硬盘就足够一台服务器为几十台无盘站提供服务了，而为了给更多的用户同时提供服务，SCSI硬盘显然是最好的选择，SCSI也成为服务器身上与PC不同的重点特征。

从SCSI开始到今天的SCSI 320 、SAS都在速度和并发处理能力上远远超出了ATA硬盘，容量也从最初的40MB发展到今天的15000转、320GB；ATA硬盘更借助自身的优势，将容量扩展到750GB。即便是体积最小的1U机架式服务器，也足够放下两块3.5英寸硬盘，容量过TB轻松可得。

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