服务器基础知识简介

服务器基础知识简介

服务器，作为现代信息技术的基础设施，对于数据处理、云计算等多个领域起着至关重要的作用。服务器的系统架构本质上没有什么变化，这几十年也就是升级服务器的各个部件，比如CPU更好，内存更快，硬盘插的更多等等。

服务器的发展历史

服务器的发展可以追溯到20世纪中叶。在最初阶段，它们是以大型主机的形式存在，这些机器体积庞大，通常占据整个房间，主要用于科学计算和大规模数据处理。随着技术的进步，尤其是微处理器的发明，服务器开始演变为更小型化、性能更高的设备。

20世纪70年代至80年代，随着个人电脑的普及，服务器开始转型，由单一的大型机演变为多种形态，以适应不同规模和性能需求的计算任务。进入21世纪，云计算的兴起使服务器的应用更加广泛，数据中心和云服务成为服务器发展的新方向。

服务器的形态

服务器的形态随着技术和需求的发展而不断演变，可以大致分为以下几类：

塔式服务器：最初的服务器形态之一，类似于传统的台式电脑，但具有更强的处理能力和稳定性，适合小型企业或部门使用。

机架式服务器：为可安装在标准化机架内的模块化单元，可以有效地节省空间并便于集中管理。适用于数据中心和云计算环境。

刀片式服务器：将多个独立的服务器节点集成在一个机架内，每个节点都是一个独立的服务器。这种设计提高了资源密度和能效比，适用于需要高密度计算的场景。

云服务器：随着云计算技术的发展，云服务器成为一种新的形态。它通常基于虚拟化技术，提供弹性、可扩展的计算资源，用户可以根据需要快速部署和管理。

服务器的分类和架构

服务器可以根据其使用的指令集进行分类。主要的架构包括：

基于x86架构的服务器：最常见的服务器类型，使用x86架构的微处理器（如英特尔Xeon系列和AMD EPYC系列产品）。这种架构以其兼容性和高性能而广受欢迎。x86是当前PC及服务器市场的主流架构，海光、兆芯都采用x86架构IP内核授权模式，可基于公版CPU核进行优化或修改，优点是性能起点高、生态壁垒低，由于依赖海外企业授权，自主可控风险很高。

基于ARM架构的服务器：相较x86，走Arm路线自主化程度更高，华为鲲鹏、飞腾都获得了Armv8永久授权，可自行研发设计CPU内核和芯片，也可以扩充指令集。使用ARM架构的微处理器，主要特点是低功耗和高效率。随着移动设备和云服务的发展以及国产化的趋势，ARM架构在服务器市场的份额逐渐增加。

基于MIPS架构的服务器：相对小众，MIPS架构是一种常见的RISC架构，广泛应用于嵌入式系统和网络设备。MIPS Technologies公司是MIPS架构的创始公司，他们生产和授权MIPS架构的处理器。龙芯最开始是基于MIPS指令集来研发的，后面拓展了LoongISA指令集。后来又研发出了一个真正自主可控的LoongArch指令集，这个指令集兼容MIPS、LoongISA。

基于POWER架构的服务器：Power架构是由IBM开发的一种RISC（精简指令集计算机）架构，主要用于高性能计算和企业级服务器。IBM的Power系列处理器是Power架构的代表。

基于SPARC架构的服务器：SPARC架构是由甲骨文（Oracle）公司开发的一种RISC架构，主要用于高性能计算和企业级服务器。甲骨文的SPARC处理器是SPARC架构的代表。

基于Alpha架构的服务器：Alpha指令集是由Digital Equipment Corporation（DEC）开发的一种RISC（精简指令集计算机）架构。Alpha架构最初是为DEC的Alpha系列服务器设计的，该系列服务器被广泛应用于高性能计算和企业级服务器领域。国内申威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，主要用于超级计算机。

服务器固件和OS

服务器的核心组件包括 BIOS/UEFI、BMC、CMOS 和操作系统（OS），每个组件都有其独特的作用和特点：

BIOS/UEFI

基本输入输出系统（BIOS）

BIOS 是一种固件，用于初始化服务器的硬件组件，如处理器、内存、硬盘、显卡等。

它在操作系统加载之前启动，并负责引导过程，包括引导设备的检测和启动顺序的管理。

BIOS 提供了一个用户界面，用于配置硬件设置和系统参数。

统一可扩展固件接口（UEFI）

UEFI 是 BIOS 的现代替代品，提供了更高级的特性和功能。

它支持远程诊断和修复，更大的硬盘（超过2TB），以及快速启动时间。

UEFI 提供了更丰富的用户界面和网络功能。

BMC

BMC 是服务器上的一个专用芯片，用于远程监控和管理服务器的硬件状态。它允许管理员通过网络进行服务器的开关、温度监控、电源管理等操作。BMC 通常支持 IPMI（智能平台管理接口）或类似协议，使得服务器管理更加高效和灵活。

CMOS

CMOS 在服务器中用于存储 BIOS 设置和系统时间。它是一个小容量的非易失性存储器，即使在断电情况下也能保存信息。CMOS 电池可确保即使在没有外部电源的情况下，这些信息也能被保存。

操作系统（OS）

服务器操作系统通常包括Windows Server、Linux发行版（如Ubuntu Server、Red Hat Enterprise Linux）、Unix等。它们可以根据特定的用途和要求进行选择和配置。

服务器的散热技术

服务器的散热技术是保证其稳定运行的关键因素。主要的散热技术包括：

风冷散热：通过风扇和散热片将热量从服务器内部转移到外部，是最常见的散热方式。

水冷散热：使用水或其他液体作为冷却介质，通过循环系统将热量带走。这种方式对于高密度、高性能的服务器尤为适用，可以有效降低服务器的整体温度。

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