服務器基礎知識簡介

服務器，作為現代信息技術的基礎設施，對于數據處理、云計算等多個領域起著至關重要的作用。服務器的系統架構本質上沒有什么變化，這幾十年也就是升級服務器的各個部件，比如CPU更好，內存更快，硬盤插的更多等等。

服務器的發展歷史

服務器的發展可以追溯到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，通常占據整個房間，主要用于科學計算和大規模數據處理。隨著技術的進步，尤其是微處理器的發明，服務器開始演變為更小型化、性能更高的設備。

20世紀70年代至80年代，隨著個人電腦的普及，服務器開始轉型，由單一的大型機演變為多種形態，以適應不同規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，數據中心和云服務成為服務器發展的新方向。

服務器的形態

服務器的形態隨著技術和需求的發展而不斷演變，可以大致分為以下幾類：

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

機架式服務器：為可安裝在標準化機架內的模塊化單元，可以有效地節省空間并便于集中管理。適用于數據中心和云計算環境。

刀片式服務器：將多個獨立的服務器節點集成在一個機架內，每個節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展，云服務器成為一種新的形態。它通常基于虛擬化技術，提供彈性、可擴展的計算資源，用戶可以根據需要快速部署和管理。

服務器的分類和架構

服務器可以根據其使用的指令集進行分類。主要的架構包括：

基于x86架構的服務器：最常見的服務器類型，使用x86架構的微處理器（如英特爾Xeon系列和AMD EPYC系列產品）。這種架構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，海光、兆芯都采用x86架構IP內核授權模式，可基于公版CPU核進行優化或修改，優點是性能起點高、生態壁壘低，由于依賴海外企業授權，自主可控風險很高。

基于ARM架構的服務器：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，可自行研發設計CPU內核和芯片，也可以擴充指令集。使用ARM架構的微處理器，主要特點是低功耗和高效率。隨著移動設備和云服務的發展以及國產化的趨勢，ARM架構在服務器市場的份額逐漸增加。

基于MIPS架構的服務器：相對小眾，MIPS架構是一種常見的RISC架構，廣泛應用于嵌入式系統和網絡設備。MIPS Technologies公司是MIPS架構的創始公司，他們生產和授權MIPS架構的處理器。龍芯最開始是基于MIPS指令集來研發的，后面拓展了LoongISA指令集。后來又研發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架構的服務器：Power架構是由IBM開發的一種RISC（精簡指令集計算機）架構，主要用于高性能計算和企業級服務器。IBM的Power系列處理器是Power架構的代表。

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

基于Alpha架構的服務器：Alpha指令集是由Digital Equipment Corporation（DEC）開發的一種RISC（精簡指令集計算機）架構。Alpha架構最初是為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級服務器領域。國內申威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（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（BIOS）

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

它在操作系統加載之前啟動，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參數。

統一可擴展固件接口（UEFI）

UEFI 是 BIOS 的現代替代品，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絡功能。

BMC

BMC 是服務器上的一個專用芯片，用于遠程監控和管理服務器的硬件狀態。它允許管理員通過網絡進行服務器的開關、溫度監控、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（OS）

服務器操作系統通常包括Windows Server、Linux發行版（如Ubuntu Server、Red Hat Enterprise Linux）、Unix等。它們可以根據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部轉移到外部，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，通過循環系統將熱量帶走。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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