服务器部件基础.ppt

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1、2023/6/1,Inspur group,提纲,第一章：服务器的定义、特点第二章：服务器部件技术及发展趋势,2023/6/1,Inspur group,第一章 服务器的定义、特点及分类,1.1服务器的定义和系统结构1.2什么是IA架构服务器1.3服务器与PC机的区别,2023/6/1,Inspur group,服务器的定义：服务器是计算机的一种，负责侦听网络上客户端的服务请求并提供相应的服务。服务器定义的两层含义一是服务器是生存在网络计算环境中的 二是它在网络计算中向网络的其他机器提供服务,1.1 服务器的定义与系统结构,2023/6/1,Inspur group,服务器的系统结构:结构概述

2、：与PC一样都是采用冯.诺依曼体系结构，既由运算器、存储器、控制器、输入设备和输出设备五大基本组成部分组成计算机系统，下图为计算机的基本组成框图。,输入设备,运算器,存储器,控制器,输出设备,2023/6/1,Inspur group,存储器：在计算机系统中，存储器是用来存储程序和各种数据信息的。规模较大的存储系统通常分为若干级，下图为常见的三级存储体系。,中央处理器,缓冲存储器,主储存器,后援存储器,2023/6/1,Inspur group,第一个层次是服务器的处理器、内存和系统总线。这个系统是服务器的核心部分，对服务器的计算能力和服务器的数据吞吐能力有关键影响第二个层次是服务器的I/O总

3、线及外设。这个系统对服务器的数据存储能力和与外界交换数据的能力有很大影响,服务器系统可分成二个层次,服务器从不同方面主要有四种分类方法：（1）按CPU类型分:RISC（精简指令系统）架构服务器 CISC（复杂指令系统）架构服务器,服务器的分类和对比,（2）按应用规模分类企业级（计算中心级）服器部门级服务器工作组级服务器,接入服务器主要作用是从客户端收集服务器请求并形成一个交易应用服务器主要作用是是一个交易执行者资源服务器则更象是一个仓库和银行，它代表着资源,(3)根据最新的INTERNET计算模式分类：,（4）按服务器的外形结构分类塔式服务器机架式服务器刀片式服务器,2023/6/1,Insp

4、ur group,Reliability:可靠性（指一个部件或系统能不间断的使用多长的时间）Availability:可用性（用系统的正常运行时间和使用时间百分比来衡量）Scalability:可扩展性Usability:易用性（指系统的硬件和软件易于维护和修复的功能）Manageability:可管理性,RASUM特性：,2023/6/1,Inspur group,第二章 服务器部件技术及发展趋势,提纲,2023/6/1,Inspur group,CPU 技术 内存技术 总线技术 芯片组技术 硬盘接口技术 RAID技术,服务器的基本部件技术,2023/6/1,Inspur group,CPU

5、（中央处理器）计算机系统的核心运算部件，它的性能是计算机的主要绝对因素，提 高CPU性能主要是提高其运算速度。,2.2 CPU技术,2023/6/1,Inspur group,2023/6/1,Inspur group,2.2.3 CACHE技术简介设置在CPU内部的存储区域，通常将系统最常用的指令放在CACHE中，减少重复调用指令的时间一般CPU内部CACHE空间较少，根据使用频度可以设置多级，包括一级缓存（L1 Cache）、二级缓存（L2 Cache），二级缓存比一级缓存的速度低5倍，在Intel XEON MP CPU还有三级缓存（L3 Cache）,2023/6/1,Inspur g

6、roup,Cache的大小影响服务器的性能,XEON处理器,Intel为了增强自己在高端产品-图形工作站和服务器领域同RISC CPU的竞争力，先后于99年的第一季度推出Pentium Xeon和Pentium Xeon，至强处理器（Xeon）与当时的奔腾（Pentium）相比，使用了相同的封装方式、相同的指令集、相似的设计思想。但有以下几个方面的特点：Pentium Xeon的二级缓存（L2）容量可以扩至2MB，使得CPU更能在高速缓存中找到需要的数据，而不必访问速度较慢的主存；使用CPU内部温度传送器允许系统主动控制CPU工作温度状况；CPU内部采用错误监测和纠正（ECC）机制可以自动更正

7、位（bit）错误，对双位bit错误进行报警，有效地保护重要数据；高达4GB地可寻址内存空间和64GB地系统物理内存；支持多CPU地SMP技术。现代Xeon 则是作为intel的高端处理器形象出现。现在基本已经形成如下格局：高端Xeon，中端Core2，低端Celeron。其中Xeon由于可以使用多处理器技术，因此尤其受到多任务用户推荐。,2023/6/1,Inspur group,Intel 486处理器,1989年，Intel发布了486处理器。这款经过4年开发和3亿美金投入的处理器首次突破了100万个晶体管大关，主频也从25MHz逐步提高到33MHz、40MHz、50MHz、66MHz，此

8、时，处理器工艺已经全面采用了1微米工艺，并且在芯片内集成了125万个晶体管,2023/6/1,Inspur group,Intel Pentium MMX 处理器,1993年，采用800纳米的奔腾(Pentium)的出世，让CPU全面从微米时代跨入了纳米时代。奔腾含有310万个晶体管，代表型号有Pentium 60(60MHz)和Pentium 66(66MHz)。此后，Intel又推出了奔腾75MHz120MHz，制造工艺则提高到500纳米，此后CPU发展直接就跳转至350nm工艺时代，1995年的intel pentium mmx处理器是350nm cpu的典型代表,2023/6/1,In

9、spur group,Intel Pentium 处理器,1997年，Katmai及Confidential核心的Pentium，采用0.25微米制造工艺，集成900万个晶体管，支持包含70条新指令的SSE指令集，早期版本采用Slot 1接口。其中Katmai核心的产品运行在100MHz外频下，主频为450MHz、500MHz、550MHz。这时的CPU外型有些现在最新CPU的雏形,2023/6/1,Inspur group,Intel Pentium 4 处理器,1999年，采用0.18微米工艺的处理器主要有Pentium(Coppermine核心)、Pentium 4(Willamette

10、核心)等产品。Coppermine(铜矿)核心的Pentium 集成了950万个晶体管，主频为500MHz1GHz，核心电压1.65V，片内集成256KB全速二级缓存，系统总线频率有100MHz和133MHz两种，接口为socket 370Pentium 4处理器的开山之作性能平平的Willamette，它集成了4200万个晶体管，主频为1.3GHz2GHz，二级缓存为256KB，外频为100MHz，FSB(前端总线)为400MHz，核心电压为1.75v，有Socket 423/478两种接口,2023/6/1,Inspur group,Intel Pentium 4 处理器,2001年进入了

11、130nm时代，Intel推出了性能非常出色的Tualatin(图拉丁)Pentium。作为Intel在Socket 370架构上的“绝唱”，Tualatin核心处理器的电压降至1.5V左右，主频范围在1GHz1.4GHz，二级缓存有512KB(Pentium-S)和256KB(Pentium 和赛扬)，Pentium 4C也是0.13微米时代的强者，其最大特点是支持800MHz前端总线，集成了5500万个晶体管，支持HT超线程技术2002年，Pentium 4 Xeon处理器的第一代核心Prestonia发布，Prestonia核心处理器也采用了先进的0.13微机制造工艺。但是Preston

12、ia核心最大的优势就是增加了对Hyper-Threading（超线程）的支持，socket 603、604,2023/6/1,Inspur group,Intel Pentium 4E 处理器,2004年推出核心为Prescott的Pentium 4E处理器，在此次推出的Pentium 4E处理器中，一个显著的特点就工艺再次改进为90nm，集成了1亿个晶体管。其中首批90nm处理器型号为3.40E GHz、3.20E GHz、3.00E GHz、2.80E GHz P4(“E”后缀商标)支持超线程技术，800MHz前端总线和1MB二级缓存;socket 478接口，但工艺的提升，没有使得功耗降

13、低，主频的提升，使得Prescott功耗开始走高。,2023/6/1,Inspur group,Intel Pentium D 处理器,2005年，intel推出了Pentium Extreme Edition 955，标志着Intel进入一个新的阶段，65nm时代的来临，尽管新品均采用65nm工艺制造，但其TDP(Thermal Design Power)依然为130W。工作电压需要从1.2v到1.375V，机箱内部温度不能够超过68.6度。不过，Preslers无论在制造工艺还是架构变革方面都有了非常大改进，包括独立的双L2 Cache设计，以及制造工艺较90nm产品有了非常大的改观,20

14、23/6/1,Inspur group,CPU LGA771 Xeon,2006年，有两款新的桌面型cpu出来。第一款是 Conroe，socket 775，双核，共享4MB L2 缓存。第二款，Allendale也会紧跟Conroe而来，但其只有2MB的二级共享缓存2006年5月23日，英特尔发布了其65纳米的双核心Xeon（Dempsey核心），并命名为Dual Core Xeon 5000系列。这是英特尔第一款采用65nm工艺制造的至强处理器，除了制造工艺外，与之前的至强处理器相比主要有以下两点不同。采用1066MHz前端总线，是先进的新一代服务器Bensley平台支持的第一款处理器。使

15、用全新的接口Socket J，或称LGA771。从2006年1月开始，英特尔启用了“Core”这一全新的品牌代替了延用多年的“Pentium”。“Conroe”,“Merom”和“Woodcrest”的出现将意味着奔腾品牌的结束,2023/6/1,Inspur group,Intel 双核、四核 处理器,2008年，intel推出其首款45nm Penryn处理器。全新45nm Penryn家族共有7名成员双核心桌面处理器Wolfdate、四核心桌面处理器Yorkfield、双核心行动处理器 Penryn、双核心Xeon DP处理器 Wolfdate DP、四核心 Xeon DP处理器Harp

16、ertown、双核心 Xeon MP处理器Dunnington DC四核心Xeon MP处理器Dunnington QC。,2023/6/1,Inspur group,计算平台,2023/6/1,Inspur group,超线程技术分析VT技术分析,2023/6/1,Inspur group,超线程技术*既在一个CPU的内部有两个逻辑处理器，每一个逻辑处理器都有独立的IA-32架构（Architectural State）用以提升CPU在执行多线程应用时的性能。*共享处理器核心的执行资源，包括执行引擎、缓存、系统总线接口以及固件。*执行多重操作系统或者应用程序代码时，性能提升达到30多，如在M

17、P系统中使用，会带来性能线性提升。,2023/6/1,Inspur group,VT（Virtualization Technology，虚拟化技术）,VT（Virtualization Technology，虚拟化技术）可以让一个CPU工作起来就像多个CPU并行运行，从而使得在一部电脑内同时运行多个操作系统成为可能 virtualization技术和多任务（multitasking）、HyperThreading超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行，而在虚拟技术中，你可以拥有多个操作系统同时运行，每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚

18、拟的CPU或者是虚拟主机上。而HyperThreading超线程只是在SMP系统（Symmetric Multi Processing）中单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CPU是不能分离的，只能协同工作 一些软件可以达到虚拟多系统的目的，比如VMware workstation、Virtual PC等，使用这种技术就可以单CPU模拟多CPU并行，可以实现单机同时运行多操作系统,2023/6/1,Inspur group,CPU发展趋势,2005年处理器发展主题：多核心化一个芯片中集成多个CPU内核，使得一个CPU可以处理更多的工作在操作系统看来，它就是实实在在的双处理器

19、，可以同时执行多项任务理论上说，可以将系统性能提高50%至70%频率：2005年cpu频率提升由于耗电，散热问题被淡化，取而代之的是多内核技术缓存：通过加大二级缓存，提高前端总线速度提升性能,2023/6/1,Inspur group,多核处理器,两个或多个独立运行的内核集成于同一个处理器上面双核处理器=一个处理器上包含2个内核多核处理器=一个处理器上包含2个以上内核,All products and dates are preliminary and subject to change without notice.,Enables Higher Performance More Power

20、 EfficiencyNew Capabilities,2023/6/1,Inspur group,定义：是主板上的主存储部件，是CPU直接与之沟通，并对其存储数据的主要部件，存放当前正在使用的（即执行中）的数据和程序 它的物理实质就是一组或多组具备数据输入和数据存储功能的集成电路。,2.3 内存技术,2023/6/1,Inspur group,REGISTERED内存缓冲技术 Register IC，内存条底部较小的集成电路芯片，使内存条带有缓冲能力，起提高驱动能力的作用，大大增加了服务器内存容量。ECC 内存纠错技术（海明码）ECC（Error Check&Correct）的功能不但使内存

21、具有数据检查的能力，而且使内存具备了数据错误修正的功能。普通ECC纠错1位，发现2位错 另外，由于ECC的算法比较复杂，为了纠正一位的错误需要消耗一定的时间，结果是整个系统的性能下降2-3%。但由于这种DRAM内存在整个系统中较稳定，所以仍被用于作为网络核心的服务器，其价格较贵。,2023/6/1,Inspur group,服务器上主流内存及发展趋势,双通道读取内存镜像、热备,内存子系统双通道读取,两个内存控制器分别进行读取使带宽增加一倍,2023/6/1,Inspur group,内存子系统内存镜像和热备,内存热备Sparing热备内存在正常情况下不使用，当工作内存的故障次数达到预设值ECC

22、的次数，系统自动将故障内存条中的数据传输到热备内存条，故障内存条就不再使用。内存镜像Mirroring内存数据有两个拷贝，避免由于内存故障而导致数据丢失。,2023/6/1,Inspur group,DDR3 与DDR2区别,一性能：高频率，高带宽：DDR3内存采用的8-bit预取技术（DDR2为4bit预取）使得频率提 升至DDR2的2倍，从DDR3-800到DDR3-1600低延迟：CL延迟由DDR2的15ns下降至DDR3-1066的13.125ns/DDR3-1333的12ns/DDR3-1600的11.25ns低功耗：DDR3采用了1.5V供电电压以及ASR（自动自刷新技术）等技术降

23、低 DDR3的功耗，据内存厂家的数据显示，相对于DDR2-800，DDR3-800、1067及1333的功耗比分别为0.72X、0.83X及0.95X。,2023/6/1,Inspur group,DDR3和DDR2相比的优势,频率：DDR3可以在800MHz至2000MHz下运行（也可更高），而DDR2是在533MHz至1066MHz下运行。一般来讲，DDR3是DDR2频率的两倍，通过削减一半读写时间给系统带来操作性能提高。功耗：DDR3相比DDR2可以节约16%的电能，因为新一代DDR3是在1.5V电压下工作，而DDR2则是在1.8V下工作，这样可以弥补由于过多的操作频率所产生的高电能消耗

24、，减少的能量消耗可以延长部件的使用寿命。技术：DDR3内存Bank增加到了8个，比DDR2提高了一倍。所以相比DDR2预读取会提高50%的效率，是DDR2标准的两倍。,2023/6/1,Inspur group,2.4.1 总线的基本概念 总线是计算机各模块间进行信息传输一 组公共导线通道。数据总线（Data Bus）地址总线（Address Bus）控制总线（Control Bus）,2.4 总线技术,2023/6/1,Inspur group,2.4.3 常见系统总线1、ISA总线 ISA（Industry Standard Architecture 工业标准架构）ISA总线提供了足够的吞

25、吐量给低带宽 设备 CPU占用率高，插卡的数量亦有限,2023/6/1,Inspur group,2、PCI总线 PCI（Peripheral Component Interconnect 互连外围设备）又称局域总线,在CPU和外围设备之间提供了一条独立的数据通道 32位/33Mhz、32位/66Mhz、64位/66Mhz,2023/6/1,Inspur group,3、PCI-X总线：-新一代PCI标准，吞吐能力是PCI的两倍甚至八倍以上-采用了分离事务即多任务的设计-100MHz和133MHz-PCI-X的频率可随设备的变化而变化,2023/6/1,Inspur group,PCI-X是在

26、现有PCI规范上发展而来，同样是64bit宽度，支持高达133MHz设备。具有变频兼容能力，可向下兼容。,PCI-X的优势除高运行频率，并可支持多任务工作方式，即某一设备在向其它目标设备发送数据请求时，如果目标设备忙或未准备好，发送请求的设备可以先处理其它事务。而目前PCI设备在完成一次请求之前不会处理其它事务，造成PCI总线资源浪费。理论上，在相同的运行频率下，PCI-X能够比PCI提高14%-35%的性能，当然需要使用相应PCI-X板卡。,2023/6/1,Inspur group,5、PCI-E总线高性能：更高的数据传输带宽；传输带宽和频率具有高可延展性；简化I/O：可通用于Server

27、和Workstation主板中；不使用PCI Bridge转接，直接连接MCH；方便使用：与PCI相兼容；简化主板设计复杂度；支持热插拔；,2023/6/1,Inspur group,2.4.4 常见的外部总线1、IEEE 1394总线 IEEE 1394是一种串行接口标准2、USB总线 USB（Universal Serial Bus）称为通用串 行总线，也是一种连接外围设备的机外总 线,2023/6/1,Inspur group,1、总线的带宽 总线的带宽指的是一定时间内总线上可传送的数据量，即我们常说的每秒钟传送多少MB的最大稳态数据传输率，用MB/s表示，即每秒多少兆字节（1字节为8位

28、）。2、总线的位宽 总线的位宽指的是总线能同时传送的数据位数，即我们常说的32位、64位等总线宽度的概念。3、总线的工作时钟频率 总线的工作时钟频率以Mhz为单位，工作频率越高则总线工作速度越快，也即总线带宽越宽。,2.4.5 总线的性能指标,2023/6/1,Inspur group,PCI Express 总线,与PCI和PCI-X不同，PCI Express是建立在一个串行传输协议上的。就是说，其接口的线路数量非常有限。为了获得高速带宽，串行线路的频率必须比其他并行总线的频率高出很多。通过合并多条PCI Express通道，它的带宽可以轻易的翻倍。所以PCI Express总共有5种接口

29、：x16，x8，x4，x2和x1。PCI Express是一种 双向 点到点 的连接。也就是说来回的方向上带宽都一样，并且它并不像其他并行总线，需要和别的设备共享带宽。这种模组式的结构使得厂商在制造主板的时候可以随意分配PCI Express资源，以适应不同的插槽组合。,2023/6/1,Inspur group,总线技术的发展-PCI-Express技术,2023/6/1,Inspur group,PCI-E规格,2023/6/1,Inspur group,总线发展趋势,PCI Express的使用越来越广泛：如千兆以太网卡、显卡、电视卡、视频编辑卡等PCI不会消失，其他的应用需要一定的转换

30、周期,2023/6/1,Inspur group,系统总线,并行串行PCIPCI-XPCI E,2023/6/1,Inspur group,芯片组及发展,INTEL blackford支持双路英特尔64位至强处理器，提供667/1066/1333MHz前端总线和最大4M二级缓存，最大支持16GB容量的 DDR2 667和533 FBD内存，支持内存热备和镜像，支持PCI-EX8,2023/6/1,Inspur group,芯片组（blackford）,blackford,Dempsey/Woodcrest,SIO3,PS2 Keyboard,PS2 Mouse,Serial Back,Seri

31、al Int,Flash,USB 2.0 Front,USB 2.0 Rear,USB 2.0 Front,USB 2.0 Rear,IDE,SATA 2,SATA 2,SATA 2,SATA 2,SATA 2,SATA 2,PCIe x8(4GB/s),PCIe x8(4GB/s),FBD 533/677,FBD 533/677,FBD 533/677,FBD 533/677,1066/1333 MTS,PCIe x8(4GB/s),DMI x4,PCIe x8(4GB/s),PCIe x4(2GB/s),PCIX,PCI,2023/6/1,Inspur group,芯片组（blackfor

32、dVS）,BF-VS,Dempsey/Woodcrest,SIO3,PS2 Keyboard,PS2 Mouse,Serial Back,Serial Int,Flash,USB 2.0 Front,USB 2.0 Rear,USB 2.0 Front,USB 2.0 Rear,IDE,SATA 2,SATA 2,SATA 2,SATA 2,SATA 2,SATA 2,FBD 533/677,FBD 533/677,1066/1333 MTS,PCIe x8(4GB/s),DMI x4,PCIe x8(4GB/s),PCIe x4(2GB/s),PCIX,PCI,2023/6/1,Inspur

33、 group,Blackford-vs和Blackford两个芯片pin-to-pin；相同的南桥芯片ESB-2；Blackford-vs和Blackford扩展能力不同；Blackford支持3个PCI-E*8，其中一个用来连接南桥 Blackford-vs只支持1个PCI-E*8，用来连接南桥；Blackford支持4个通道16个内存插槽；Blackford-vs支持2个通道8个内存插槽；Blackford-vs和Blackford性能比差30%（intel）南桥主要支持：1个PCI-E*4；1个PCI-E*8（2个PCI-E*4）；1个PCI-X133；1段32位PCI；2个千兆网卡；6

34、个STAT2；8个USB；1个IDE；,2023/6/1,Inspur group,Intel QuickPath ArchitectureIntel QuickPath interconnect plus integrated Intel QuickPath memory controllers,High Bandwidth(up to 25.6 GB/s per link)(up to 32 GB/s per MC),Low Latency(integrated native DDR3 MC),Intel Reliability(data reliability checks every

35、cycle),Open Innovation(over 20 industry leaders),MC=memory controller,Source:Intel.All future products,computer systems,dates,and figures specified are preliminary based on current expectations,and are subject to change without notice.,2023/6/1,Inspur group,自1956年IBM推出第一台磁盘驱动器IBM RAMAC 350至今已经有50多个年

36、头了，以下主要从磁盘驱动器基本结构、主要参数、接口标准、磁盘阵列技术四个方面进行介绍。,2.6 磁盘技术简介,2023/6/1,Inspur group,当前的硬盘架构多采用温彻斯特（Winchester）架构 由头盘组件（HDA，Head Disk Assembly）与印刷电路板组件（PCBA，Print Circuit Board Assembly）组成 温氏硬盘是一种可移动头固定盘片的磁盘存储器，磁头定位的驱动方式主要有步进电机驱动（已淘汰）和音圈电机驱动两种 其盘片及磁头均密封在金属盒中，构成一体，不可拆卸，金属盒内是高纯度气体，不是真空,2.6.1 磁盘的基本结构,2023/6/1,

37、Inspur group,1、主轴转速：IDE硬盘的转速多为5400rpm和7200rpm，目前的主流SAS硬盘，转速多为15000rpm2、平均寻道时间：指磁盘磁头移动到数据所在磁道时所用的时间，这是衡量磁盘机械能力的重要指标，单位：毫秒ms，一般在5ms-13ms之间。3、平均潜伏时间：平均潜伏时间与转速有关，为碟片旋转半周所需时间。,2.6.2 磁盘的主要参数,2023/6/1,Inspur group,4、数据传输率：内部数据传输率（Internal Transfer Rate）内部数据传输率指磁头至硬盘缓存间的最大数据传输率，外部数据传输率（External Transfer Rat

38、e）外部数据传输率也称为突发数据传输率，是指从硬盘的缓存中向外输出数据的速度 磁盘的内部传输率要小于外部传输率，所以内部传输率的高低才是评价一个硬盘整体性能的决定性因素。,2023/6/1,Inspur group,5、MTBF（Mean Time Between Failure，平均无故障时间）：它是硬盘可靠性的一个指标，指从开始运行到出现故障的最长时间的平均值，单位是小时。SCSI硬盘和IDE硬盘MTBF值有一定差异，SCSI硬盘一般为1200000小时，IDE硬盘一般为800000小时。6、SMART支持：是Self Monitoring Analyzed Report Technolo

39、gy（自监测、分析与报告技术）的缩写。在磁盘设计中，采用此技术可增加磁盘自我监视和分析各种参数的能力，如果磁盘处于不良状态，能及时通知系统，并对用户提出操作建议。,2023/6/1,Inspur group,盘片马达,磁头马达,磁盘马达,2023/6/1,Inspur group,盘片、磁头,2023/6/1,Inspur group,IDE SCSI SATA SAS,常见的硬盘接口技术,2023/6/1,Inspur group,1、IDE接口*IDE的英文全称为：Integrated Drive Electronics，是目前最主流的硬盘接口，包括光储类的主要接口。*IDE接口使用一根4

40、0芯或80芯的扁平电缆连接硬盘与主板，每条线最多连接2个IDE设备（硬盘或者光储）。,2023/6/1,Inspur group,所有的IDE硬盘接口都使用相同的40针连接器,2023/6/1,Inspur group,由于硬盘传输速率的增加为了增强数据传输的稳定性，在数据线上进行了改造，由原来40芯电缆改变为80芯，其中40芯为地线为了增加数据传输稳定性。,IDE硬盘接口电缆,2023/6/1,Inspur group,ATA(IDE)1条通道可用2个设备(跳线分为主/从)，共享带宽根据ATA/ATAPI规范，color connectorM/B，greyslave，blackmasterS

41、ATA端到端连接，一个通道连接一个设备，独享带宽。不存在跳线设定ID问题SCSI每个通道支持16个设备，控制器占ID7SCSI Wide 68pin硬盘上跳线，避免ID冲突SCSI SCA 80pin背板位置决定硬盘IDFibre Channel无跳线，背板位置决定硬盘ID号,应用,2023/6/1,Inspur group,2、SCSI接口技术（1）SCSI接口定义 SCSI英文全称：Small Computer System Interface，它出现的原因主要是因为原来的IDE接口的硬盘转速太慢，传输速率太低。（2）SCSI接口特点 多个I/O并行操作：因此SCSI设备传输速度快 可并联

42、的外设数量多,2023/6/1,Inspur group,热拔插,非热拔插,SCSI磁盘接口图,2023/6/1,Inspur group,SCSI接口技术与其它技术一样，也是向前兼容得，也就是说新的SCSI接口可以兼容老接口，而且如果一个SCSI系统中的两种SCSI设备不是位于同一规格，那么SCSI系统将取较低级规格作为工作标准。,SCSI设备的兼容性,2023/6/1,Inspur group,3、SATA接口 SATA的英文全称是：Serial-ATA（串行）SATA 1.0标准仍可达到150MB/s，SATA 2.0/3.0更可到300以至600MB/s。下图是与并行ATA的传输线比较

43、：,2023/6/1,Inspur group,左边是串行数据传输线，右边是并行数据传输线,并行ATA和串行ATA的传输线比较,2023/6/1,Inspur group,电源的输入接口也与原来的4pin电源不同，需要经过转换。,串行ATA的电缆,2023/6/1,Inspur group,主板上的Serial ATA数据线接口,SATA控制器,2023/6/1,Inspur group,针脚数目大减少，也就全面解决了在ATA标准中存在的数据串扰问题。数据芯线减少，就更能降低电力消耗，减小发热量 起点更高、发展潜力更大，预计在2007内推出Serial ATA 3.0标准，到那时将实现600M

44、B/s的最高数据传输率。Serial ATA的拓展性更强，由于Serial ATA采用点对点的传输协议，所以不存在主从问题，这样每个驱动器不仅能独享带宽，而且使拓展SATA设备更加便利。,SATA接口优点,2023/6/1,Inspur group,SAS,简单的说，SAS是一种磁盘连接技术。它综合了现有并行SCSI和串行连接技术的优势，以串行通讯为协议基础架构，采用SCSI-3扩展指令集并兼容SATA设备，是多层次的存储设备连接协议栈。点到点连接目前总线传输速度3Gb/s(3Gb/s/88/10=300MB/s)针脚定义29PIN，数据位8，其它为控制信号、电源和地,2023/6/1,Ins

45、pur group,Sas硬盘接口、线缆,2023/6/1,Inspur group,Sas硬盘和SATA硬盘的区别,2023/6/1,Inspur group,硬盘使用中常见问题,标称容量不等于实际容量计算方式不同：硬盘厂商对容量计算方式为1KBytes=1000BytesOS(如Windows)对硬盘容量计算方式为1KBytes=1024Bytes因此标称的1G容量在OS中就认出1,000,000,000（102410241024）0.93G，这样，一块40G的硬盘会在OS中只显示为400.9337.2G。,2023/6/1,Inspur group,硬盘背板和模组,Sas备板及连接,20

46、23/6/1,Inspur group,模组和背板的作用,1、硬盘控制器通过硬盘模组支持热拔插硬盘2、提供良好散热和温度报警3、和RAID卡配合，识别掉线硬盘4、分配硬盘的ID号,2023/6/1,Inspur group,2.7 RAID,2.7.1 RAID技术（RAID（Redundant Array of Independent Disks）RAID就是独立冗余磁盘阵列。RAID通过两种方法完成了冗余和容错功能：一种是分段（striping），另一种是奇偶校验;RAID技术即可以在服务器机箱内部的PCI插槽上插入RAID卡，并连接多块硬盘实现，也可以通过连接服务器外部的专用磁盘阵列柜来

47、实现RAID技术。,2023/6/1,Inspur group,什么是磁盘阵列（Disk Array）？磁盘阵列就是将两个以上的物理磁盘，在逻辑上捆绑在一起，数据以条带的形式顺序的保存在各个磁盘上，对外作为一个逻辑的设备提供服务，磁盘阵列中可包含配置成RAID的磁盘和用于后备的磁盘。多个磁盘阵列还可以捆绑成大的跨越磁盘阵列，它们只是逻辑上组合在一起。,2023/6/1,Inspur group,RAID技术分类：1、按照实现方法分类：软件RAID 磁盘阵列直接从主机CPU获得RAID指令和I/O命令 例如：Windows 2000 Server硬件RAID I/O处理由I/O处理器执行 可以通

48、过下面两种方式执行：（1）PCI HBA（2）嵌入主板（RAID On motherboard）2、按连接方式分类：外接式内置式,2023/6/1,Inspur group,软件RAID,2023/6/1,Inspur group,硬件RAID,2023/6/1,Inspur group,外接式与内接式RAID差别,2023/6/1,Inspur group,RAID校验在IOP和内存之间进行运算时，采用的纠错方式是ECC，ECC利于监测并纠正错误。在硬盘上写入的校验数据块采用的运算方式是XOR，XOR利于从其他数据块恢复数据。RAID5写操作中有很大一部分运算是XOR，因此要提高性能必须使用

49、专有的处理器或协处理器进行XOR运算而不能去占用主机CPU。,RAID知识,2023/6/1,Inspur group,RAID卡硬件模块组成IO Processor，IO处理器，通常为Intel 80302/80303，提供RAID数据校验计算、输入输出处理等功能。SCSI chip，除零通道外，SCSI RAID卡上都有SCSI芯片来提供SCSI总线通道，用来连接存储设备。主机总线接口，主要为PCI，有PCI 64bit/66MHz和PCI-X等类型接口。Battery Backup Unit，电池备份模块，提供意外掉电下的数据保护。Cache Memory，缓存/内存，提供数据从IOP到

50、硬盘之间的缓冲，提高整体性能。Flash ROM，用来存放Firmware和BIOSNVRAM，用于保存RAID设置信息蜂鸣器，在RAID阵列出现意外掉盘等情况下提供声音报警，提醒用户进行维护硬件工作原理,2.7.2 RAID卡,2023/6/1,Inspur group,BBU作用我们知道，RAID卡一般带有64M、128M或更多的内存，在读写操作中内存起到缓冲的作用。,IOP,DATA,内存,DATA,硬盘,RAID卡BBU电池模块工作原理,2023/6/1,Inspur group,总线接口ATASATAATA133SATA150SATA300SATA600SCSISASUltra160