服務(wù)器結(jié)構(gòu)及工作原理.ppt

服務(wù)器維修之 服務(wù)器結(jié)構(gòu)及工作原理,同方工業(yè) 講師：梁全林,教學重點： 服務(wù)器產(chǎn)品的工作原理，主要部件的專有技術(shù),教學難點： 服務(wù)器產(chǎn)品的工作原理,教學目標： 系統(tǒng)、全面掌握服務(wù)器產(chǎn)品的類型、特點、工作原理； 掌握服務(wù)器各主要部件的專有技術(shù)；,服務(wù)器定義,為客戶站點 提供各種服 務(wù)的計算機,網(wǎng)絡(luò)環(huán)境 網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng),共享資源 提供服務(wù),高性能 高可靠 可用性,服務(wù)器分類,CISC服務(wù)器(復雜指令系統(tǒng)計算機) RISC服務(wù)器(精簡指令系統(tǒng)計算機),入門級 工作組級 部門級 企業(yè)級,文件服務(wù)器、打印服務(wù)器 通訊服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器,塔式 機架式 刀片式,CPU類型,應(yīng)用規(guī)模,功能,外形結(jié)構(gòu),IA（Intel Architecture）架構(gòu)服務(wù)器,基于INTEL硬件架構(gòu)的CISC服務(wù)器，使用INTEL或與其兼容的處理器芯片的服務(wù)器，又稱為PC服務(wù)器,IA服務(wù)器與PC機的區(qū)別,CPU處理能力,I/O性能,可靠性/可用性,可擴展性,可管理性,英特爾CPU發(fā)展歷程,Nocona Dempsy Woodcrest,Itanium Itanium 2,8位,16位,32位,32位,32/64位,64位,8008 8080,8086 8088 80186 80286,80386 80486,Pentium Pentium Pro Pentium Celeron Pentium Pentium 4,CPU介紹XEON,0.18微米 256KB L2 400MHz FSB,0.13微米 512KB L2 400MHz FSB 533MHz FSB 支持HT技術(shù),90nm 1/2MB L2 800MHz FSB EM64T 支持HT技術(shù),雙核65nm 22MB 4MB共享 667MHz FSB 1066MHz FSB EM64T Dem：支持HT,CPU介紹FSB,100MHz64bit8bit/Byte=800MB/s,前端總線(FSB)頻率(即總線頻率)是直接影響CPU與內(nèi)存直接數(shù)據(jù)交換速度。有一條公式可以計算，即數(shù)據(jù)帶寬(總線頻率數(shù)據(jù)位寬)/8，數(shù)據(jù)傳輸最大帶寬取決于所有同時傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的寬度和傳輸頻率。如100MHz前端總線指的是每秒鐘CPU可接受的數(shù)據(jù)傳輸量是 :,CPU介紹HT技術(shù),在得到操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的支持之下，使用超線程技術(shù) 的處理器比起普通處理器有30%的額外性能提升 .,支持HT技術(shù)的IA-32處理器由兩個邏輯處理器構(gòu)成，并且每一個邏輯處理器都有各自的架構(gòu)描述。兩個邏輯處理器共享處理器的核心，包括執(zhí)行引擎，緩存，系統(tǒng)總線界面和固件等.,SMP技術(shù),SMP的全稱是“對稱多處理“(Symmetrical Multi-Processing)技術(shù)，是指在一個計算機上匯集了一組處理器(多CPU),各CPU之間共享內(nèi)存子系統(tǒng)以及總線結(jié)構(gòu)。它是相對非對稱多處理技術(shù)而言的、應(yīng)用十分廣泛的并行技術(shù),SMP系統(tǒng)中最關(guān)鍵的技術(shù)問題是如何更好地解決多處理器間的協(xié)調(diào)和通信,實現(xiàn)負載均衡,SMP技術(shù)可以通過多線程并行來提高性能,采用了SMP技術(shù)，另一塊空閑的CPU就會處理多余的事務(wù)，從而實現(xiàn)了系統(tǒng)的負載均衡,處理器容錯的需要,在其中一顆CPU出錯的情況下，另外的CPU可以接替它的工作，使得服務(wù)器能夠繼續(xù)運行，當然此時系統(tǒng)的性能會有所下降,提升服務(wù)器的性能,采用2.5v工作電壓，184線接口 DDR內(nèi)存,DDR(Double Data Rage雙數(shù)據(jù)率)是SDRAM（168線，工作電壓3.3v ）的更新?lián)Q代產(chǎn)品，它允許在時鐘脈沖的上升沿和下降沿傳輸數(shù)據(jù)，這樣不需要提高時鐘的頻率就能加倍提高SDRAM的速度，并具有比SDRAM多一倍的傳輸速率和內(nèi)存帶寬，采用2.5v工作電壓，184線接口，價格也便宜非常多。,內(nèi)存技術(shù)介紹,DDR 內(nèi)存,內(nèi)存技術(shù)介紹,Double Data Rate，在系統(tǒng)總線時鐘頻率上升沿和下降沿各進行一次數(shù)據(jù)傳輸，從而達到雙倍數(shù)據(jù)傳輸率的效果。至于尋址與控制信號則與SDRAM相同，僅在時鐘上升沿傳送。 DDR SDRAM 模塊部份與SDRAM 模塊相比，改為采用184pin，工作電壓僅為2.5V。在其它組件或封裝上則與SDRAM 模塊相同。 ECC Unbuffer/register DDR DIMM,DDR與SDRAM內(nèi)存條不同點,內(nèi)存技術(shù)介紹,DDR成為服務(wù)器內(nèi)存主流,內(nèi)存技術(shù)介紹,服務(wù)器目前不會采用RDRAM,因為即使雙通道也只能支持2GB的內(nèi)存，滿足不了服務(wù)器對大容量內(nèi)存的需求；采用DDR則可以支持到16GB甚至更高的內(nèi)存容量； RDRAM功耗相對較高，發(fā)熱量大，會影響服務(wù)器系統(tǒng)的穩(wěn)定性； 服務(wù)器可采用雙通道DDR內(nèi)存控制器，對DDR400可提供6.4GB/s的帶寬，可以配合目前的 Xeon CPU； 主流服務(wù)器的芯片組均支持DDR內(nèi)存。,DDR2內(nèi)存,240 PIN DDR-II內(nèi)存將是現(xiàn)有DDR-I內(nèi)存的換代產(chǎn)品，針對PC等市場的DDR-II內(nèi)存將擁有400、533、667MHz等不同的時鐘頻率，高端的DDR-II內(nèi)存將擁有800、1000MHz兩種頻率,內(nèi)存技術(shù)介紹,Intel在2004年春季IDF論壇上宣布了Memory Implementers Forum(MIF)新組織，并公布了由其所倡導的新一代內(nèi)存規(guī)范：“FB-DIMM”內(nèi)存規(guī)范。,FB-DIMM英文全稱為“Fully Buffered-DIMM”，又稱為全緩沖雙列內(nèi)存模組。FB-DIMM是在普通DDR2內(nèi)存的基礎(chǔ)之上改進而來的，但其與普通DDR內(nèi)存卻有了很大的變化。,FB-DIMM內(nèi)存,1、以串行的方式進行數(shù)據(jù)傳輸,FB-DIMM 內(nèi)存技術(shù)介紹,采用了類似于PCI-Express的串行接口多路并聯(lián)的設(shè)計，以串行的方式進行數(shù)據(jù)傳輸 ，數(shù)據(jù)會在經(jīng)過第一個緩沖區(qū)后傳向下一個緩沖區(qū)。,第一個緩沖區(qū)與內(nèi)存控制器之間的連接阻抗就能始終保持穩(wěn)定，從而有助于容量與頻率的提升。,FB-DIMM 內(nèi)存技術(shù)介紹,2、更高的工作頻率和帶寬,FB-DIMM的總線可以工作在很高的頻率之上：以FB-DIMM1.0版標準為例，它可以提供3.2GHz、4GHz 和4.8GHz三種數(shù)據(jù)傳輸率，這意味著即使是單通道FB-DIMM系統(tǒng)的也可以提供9.6GB/S、12GB/S和14.4GB/S的驚人帶寬。,3、引腳大減，布線更簡單,和單通道DDR2內(nèi)存架構(gòu)的240個針腳相比，F(xiàn)B-DIMM的69個針腳更利于PCB版圖設(shè)計和布線,4、可靠性更強,在FB-DIMM中，指令和數(shù)據(jù)都進行完全的CRC循環(huán)冗余校驗，遠比目前的ECC糾錯方法要先進。而且英特爾在FB-DIMM架構(gòu)引入了的“Bit Lane Fail Over Correction”功能，利用此功能，當一個位寬的通道出現(xiàn)故障后，它就會被從系統(tǒng)中排除掉，即讓出現(xiàn)故障的內(nèi)存通道停止運行。此時內(nèi)存控制器然后會調(diào)整CRC設(shè)置以相應(yīng)降低所使用的內(nèi)存帶寬，即使一塊芯片，一個DIMM插槽甚至是一條內(nèi)存通道出現(xiàn)故障并不會造成死機，這無疑大大增加了內(nèi)存子系統(tǒng)的穩(wěn)定性。,采用2.5v工作電壓，184線接口 DDR內(nèi)存,184線接口，帶ECC Reg的DDR內(nèi)存,電壓為1.8V 240-針腳的帶ECC Reg的DDR2內(nèi)存,69個針腳FB-DIMM內(nèi)存,服務(wù)器常見內(nèi)存,ECC(Error Correction Coding或Error Cheching and Correcting)是一種具有自動糾錯功能的內(nèi)存，Intel的82430HX芯片組就支持它，使用該芯片的主板都可以安裝使用ECC內(nèi)存，但由于ECC內(nèi)存成本比較高，所以主要應(yīng)用在要求系統(tǒng)運算可靠性比較高的商業(yè)計算機中。,內(nèi)存技術(shù)介紹,ECC內(nèi)存,糾錯碼 (ECC),ECC (Error Correct Code) 需要芯片組及內(nèi)存支持 超立方體算法，在芯片組內(nèi)有專門的硬件電路實現(xiàn) 普通ECC為糾錯1位，發(fā)現(xiàn)2位錯，用于中低端服務(wù)器 多位ECC為糾錯x位，發(fā)現(xiàn)2x位錯，用于高端的服務(wù)器 X=4, 俗稱x4的Chipkill X=8, 俗稱x8的Chipkill,即使有一個內(nèi)存顆粒失效， 也能正確恢復數(shù)據(jù)。,內(nèi)存技術(shù)介紹,內(nèi)存技術(shù)介紹,Registered 內(nèi)存緩沖技術(shù),Register IC，內(nèi)存條底部較小的集成電路芯片，使內(nèi)存條帶有緩沖能力，起到提高驅(qū)動能力的作用，大大增加了服務(wù)器的內(nèi)存容量。服務(wù)器產(chǎn)品需要支持大容量的內(nèi)存，單靠主板信號線的電流無法驅(qū)動如此大容量的內(nèi)存，而使用帶有Register的內(nèi)存條,通過Register IC提高驅(qū)動能力，使服務(wù)器可支持高達32GB的內(nèi)存。,Registered ECC SDRAM,內(nèi)存技術(shù)介紹,內(nèi)存顆粒,在尺寸和外觀上看，Registered-ECC內(nèi)存條比普通內(nèi)存條要高，內(nèi)存條上比普通內(nèi)存多了Register IC 和pll IC (SPD IC兩者均有)。 性能上來說因為在信號線上加了Register IC，內(nèi)存的速度略有降低，但是大大增加了服務(wù)器內(nèi)存容量。,內(nèi)存技術(shù)介紹,Registered ECC SDRAM,總線技術(shù)介紹,ISA總線（industrial standard architecture 工業(yè)標準架構(gòu)） PCI總線（peripheral component interconnect 互連外圍設(shè)備） PCI-X總線 AGP總線（Accelerated Graphics Port 圖形加速接口） PCI-Express總線,總線是計算機各模塊間進行信息傳輸?shù)囊唤M公共導線通道，它總是由數(shù)據(jù)總線（Data Bus）、地址總線（Address Bus）、控制總線（Control Bus）三部分組成,PCI-X是PCI總線的一種擴展架構(gòu) PCI-X允許目標設(shè)備僅于單個PCI-X設(shè)備自已進行交換，同時，如果PCI-X設(shè)備沒有任何數(shù)據(jù)傳送，總線會自動將PCI-X設(shè)備移除，以減少PCI設(shè)備間的等待周期。所以，在相同的頻率下，PCI-X將能提供比PCI高14-35%的性能，PCI-X的頻率可隨設(shè)備的變化而變化PCI-X可以支持66,100,133MHz頻率,總線技術(shù)介紹PCI/PCI-X,PCI 是一個 32bit、工作于33MHz的總線架構(gòu) 目前標準PCI2.2 PCI卡有支持3.3V及5V區(qū)別,總線技術(shù)介紹PCI-Express,什么是PCI-Express 是一種新型的串行技術(shù),是并行PCI（包括PCI和PCI-X）技術(shù)的繼任技術(shù) PCI-Express 優(yōu)勢 點對點串行連接方式傳統(tǒng)PCI采用多個設(shè)備共享一條總線資源的方式 雙通道，高帶寬，傳輸速度快以X4為例帶寬可達雙通道2000MBps 更好的支持設(shè)備熱插拔,內(nèi)存插槽,PCI-X插槽,PCI-E x8、x16插槽,南橋芯片,6口SATA接口,CPU插槽,I/0橋芯片,北橋芯片,零通道ZCR插槽,Chipset介紹,南橋芯片 提供對 鍵盤控制器、實時時鐘控制器、USB、DMA33EIDE數(shù)據(jù)傳輸方式和高級能源管理等的支持,北橋芯片 提供對CPU的類型和主頻、內(nèi)存的類型和最大容量、ISA/PCI/AGP插槽、ECC糾錯等支持,Chipset介紹,支持先進內(nèi)存保護技術(shù)，包括3種容錯內(nèi)存保護技術(shù)：在線備份內(nèi)存、熱插拔鏡像內(nèi)存和熱插拔RAID內(nèi)存 支持雙通道DDR333 Registered內(nèi)存，數(shù)據(jù)傳輸帶寬達到5.4GB/S 支持PCI-E技術(shù)，數(shù)據(jù)帶寬最大達到2GB/S（8X） 支持USB 2.0傳輸接口，可連接USB外置大容量存儲設(shè)備 支持SATA接口硬盤，數(shù)據(jù)傳輸達到1.5Gbps,NOCONA配套芯片組E7320/7520的特點,服務(wù)器硬盤,速度快 平均訪問時間比較短；外部傳輸率和內(nèi)部傳輸率更高。 可靠性高 采用S.M.A.R.T技術(shù)(自監(jiān)測、分析和報告技術(shù))； 服務(wù)器采用RAID提高磁盤性能和容錯能力； 帶寬大 采用高性能的SCSI、SAS接口 可支持熱插拔,服務(wù)器硬盤的特點：,SATA(Serial Advanced Technology Attachment)是串行ATA的縮寫，目前能夠見到的有SATA-1和SATA-2兩種標準，對應(yīng)的傳輸速度分別是150MB/s和300MB/s。SATA主要用于已經(jīng)取代遇到瓶頸的PATA接口技術(shù)。從速度這一點上，SATA在傳輸方式上SATA也比PATA先進，已經(jīng)遠遠把PATA硬盤甩到了后面。其次，從數(shù)據(jù)傳輸角度來看，SATA比PATA抗干擾能力更強。,SATA所具備的熱插撥功能是PATA所不能比的，利用這一功能可以更加方便的組建磁盤陣列。串口的數(shù)據(jù)線由于只采用了四針結(jié)構(gòu)，因此相比較起并口安裝起來更加便捷，更有利于縮減機箱內(nèi)的線纜，有利散熱。,硬盤技術(shù)介紹SATA,六通道SATA背板,7針SATA數(shù)據(jù)線纜,黑色：15針SATA電源接口 白色：4PIN電源接口,SCSI規(guī)范發(fā)展到今天，已經(jīng)是第六代技術(shù)了，從剛創(chuàng)建時候的SCSI(8bit)、Wide SCSI(8bit)、Ultra Wide SCSI(8bit/16bit)、Ultra Wide SCSI 2(16bit)、Ultra 160 SCSI(16bit)到今天的Ultra 320 SCSI，速度從1.2MB/s到現(xiàn)在的320MB/s有了質(zhì)的飛躍。目前的主流SCSI硬盤都采用了Ultra 320 SCSI接口，能提供320MB/s的接口傳輸速度。,SCSI硬盤也有專門支持熱拔插技術(shù)的SCA2接口(80-pin)，與SCSI背板配合使用，就可以輕松實現(xiàn)硬盤的熱拔插。目前在工作組和部門級服務(wù)器中，熱插拔功能幾乎是必備的。,硬盤技術(shù)介紹SCSI,SCSI(Small Computer System Interface)是一種專門為小型計算機系統(tǒng)設(shè)計的存儲單元接口模式，可以對計算機中的多個設(shè)備進行動態(tài)分工操作，對于系統(tǒng)同時要求的多個任務(wù)可以靈活機動的適當分配，動態(tài)完成。,硬盤技術(shù)介紹SCSI,按數(shù)據(jù)線寬度來分：Narrow SCSI和Wide SCSI Narrow有50根信號線，其中8根為數(shù)據(jù)線，最多可以接7個外部設(shè)備 Wide有68根線，其中有16根數(shù)據(jù)線，最多可以接15個外部設(shè)備 按電路接口形式來分：Fast、Ultra、Ultra2、Ultra160、 Ultra320 按收發(fā)器類型分：SE(單端)、LVD(低電壓差分)、HVD,常用的SCSI系列,并行 SCSI 接口介紹,硬盤技術(shù)介紹SCSI,單端SCSI接口(SE) 總線最大長度為6m 負電平有效 邏輯電平在（-0.5V4.1V)范圍 信號處理電路簡單，成本較低 抗干擾性差，信號傳輸?shù)目煽啃缘?差動SCSI接口(HVD) 總線最大長度為25m 正負邏輯電平在 (-10V,+15V)范圍內(nèi) 利用差分放大原理，抗干擾性強SCSI設(shè)備功耗加大 不能與SE、LVD混合使用,低壓差分接口(LVD) 總線最大長度為12.5m；邏輯電平在(-0.5V4.1V)范圍內(nèi) 利用差分放大原理，抗干擾性強；可以和SE混合使用，向下兼容；電路復雜，成本較高,硬盤技術(shù)介紹SCSI,ID號的設(shè)置 SCSI適配器一般占用ID7，其它設(shè)備應(yīng)使用其它值。 在一個SCSI通道上所有設(shè)備的ID號都是唯一的，不能有重復。 一般SCSI BIOS缺省為設(shè)備引導的順序從ID0開始，所以應(yīng)將需要優(yōu)先引導的設(shè)備ID號設(shè)為最低。 有些UNIX操作系統(tǒng)要求引導硬盤的ID為0，SCSI光驅(qū)ID號為5，SCSI磁帶機ID號為2。 熱插拔硬盤不需要設(shè)置ID號。,硬盤技術(shù)介紹SCSI,什么是SCSI設(shè)備的ID？,所有的SCSI設(shè)備共用一條局部總線，為了區(qū)分不同的設(shè)備，為每一 個設(shè)備指定一個各不相同的號碼，這個號碼就是SCSI設(shè)備的ID號。,68針非熱插拔SCSI硬盤,80針熱插拔SCSI硬盤,硬盤模組,四通道SCSI背板,SCSI背板模組背面,帶終結(jié)器的SCSI線纜,SCSI鏈的最后一個SCSI設(shè)備要用終結(jié)器，中間設(shè)備是不需要終結(jié)器的。一旦中間設(shè)備使用了終結(jié)器，那么SCSI卡就無法找到以后的SCSI設(shè)備了。而如果最后一個設(shè)備沒用終結(jié)器，SCSI也是無法正常工作的。終結(jié)器是由電阻組成的，位于SCSI總線的末端，用來減小相互影響的信號，維持SCSI鏈上的電壓恒定。,SAS是一種磁盤連接技術(shù)。它綜合了現(xiàn)有并行SCSI和串行連接技術(shù)（光纖通道、SSA、IEEE1394）的優(yōu)勢，以串行通訊為協(xié)議基礎(chǔ)架構(gòu)，采用SCSI-3擴展指令集并兼容SATA設(shè)備，是多層次的存儲設(shè)備連接協(xié)議棧。,在物理層，SAS接口和SATA接口完全兼容，SATA硬盤可以直接使用在SAS的環(huán)境中，從接口標準上而言，SATA是SAS的一個子標準，因此SAS控制器可以直接操控SATA硬盤，但是SAS卻不能直接使用在SATA的環(huán)境中，因為SATA控制器并不能對SAS硬盤進行控制。,在協(xié)議層，SAS由3種類型協(xié)議組成，根據(jù)連接的不同設(shè)備使用相應(yīng)的協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸。其中串行SCSI協(xié)議(SSP)用于傳輸SCSI命令；SCSI管理協(xié)議(SMP)用于對連接設(shè)備的維護和管理；SATA通道協(xié)議(STP)用于SAS和SATA之間數(shù)據(jù)的傳輸。因此在這3種協(xié)議的配合下，SAS可以和SATA設(shè)備無縫結(jié)合。,協(xié)議層,硬盤技術(shù)介紹SAS,物理層,SAS磁盤上的端口也與并行SCSI有很大區(qū)別，倒是跟SATA磁盤的端口外觀非常像。接腳最多的一組是電源接口，接腳較少的一組是SAS磁盤主端口，位置都與SATA磁盤電源和通訊端口完全一致。SAS磁盤與SATA磁盤接口的唯一區(qū)別是SAS磁盤還有第二個冗余端口，而SATA磁盤則只有一個端口。,簡便的線路設(shè)計,SAS支持點對點(Point-to-Point)連接，并允許多個端口集中于單個控制器上。SAS技術(shù)建立在強大的并行 SCSI通信技術(shù)基礎(chǔ)上，而且由于采用串行ATA(SATA)細電纜的點對點連接方式 。,最初采用此類技術(shù)的產(chǎn)品的數(shù)據(jù)吞吐能力可以達到3Gbps左右，隨著技術(shù)的發(fā)展，其后續(xù)幾代速度將逐級加大直至12Gbps。而且，SAS技術(shù)的全雙工模式，可以使設(shè)備在同一時間內(nèi)能夠以雙方向傳輸數(shù)據(jù)，這能有效地使鏈接的可利用帶寬得到雙倍加強。,由于采用串行連接方式，SAS磁盤中只需使用數(shù)量更少的連接線路，因而電纜更細，節(jié)省空間，提高磁盤散熱通風能力并減少電子干擾。,更高的性能,SAS結(jié)構(gòu)具有非常好的擴展能力。而且SAS具有兼容SATA的能力，在SAS控制器可以同時支持SAS和SATA磁盤，為用戶節(jié)省投資，便于用戶對存儲系統(tǒng)進行擴展。,SAS產(chǎn)品發(fā)展趨勢,作為一種新的存儲接口技術(shù)，SAS不僅在功能上可與Fibre Channel(光纖通道)媲美，還具有兼容SATA的能力，因而被業(yè)界公認為取代并行SCSI的不二之選。SAS具有的高性能、高可靠和高擴展性，必將使其成為企業(yè)存儲應(yīng)用中的首選，相信不久的將來它將全面取代S