数据中心机房规划与建设关键技术【入门学习材料】--第三部分(P204-P301)

数据中心机房规划与建设关键技术编写人：HuangCheng邮箱：[e-mail]2013年4月说明：1、本材料只限用于个人学习交流使用，丌得用于仸何商业用途；2、数据中心相关技术収展较快，丏编写人员水平有限，本材料内容中可能存在错漏，引用参考请慎重；3、本材料部分内容参考了很多厂商产品和方案资料，以及很多相关与家技术博客内容，请恕未逐一列明参考出处。203本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途203目录数据中心发展回顾基础建筑电源系统制冷系统数据中心服务器网络系统其它系统数据中心节能设计服务器基本概念服务器分类服务器关键硬件机群式服务器定制化服务器服务器虚拟化204本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途204服务器基本概念从广义上讲，服务器是指网络中能对其它机器提供某些服务的计算机系统。从狭义上来讲，服务器是专指某些高性能计算机，能够通过网络，对外提供服务。相对于普通PC来说，在稳定性、安全性、性能等方面都要求更高。在网络中，服务器承担着数据的存储、转发、发布等关键任务，是各类基于客户机／服务器（C／S）模式或B/S模式网络中不可或缺的重要组成部分。205本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途205服务器与台式机的区别服务器说到底其实也是一种计算机，它也是由PC机发展过来的。在早期网络不是很普及的时候，并没有服务器这个名称，当时在整个计算机领域只有大型计算机和微型计算机两大类。随着网络发展和普及，“服务器”这个中间层次的计算机开始得到业界的接受，并随着网络的普及和发展不断得到发展。服务器与普通PC机的主要区别方面：硬件体系结构•CPU主频、MEM容量、存储、供电、散热•I/O、管理方式存储方式•IDE接口、串口、SCSI接口、磁盘阵列•NAS、SAN•RAID应用环境•工作时间：7×24×265•温湿度、可靠服务可靠性/可用性•提供不间断可靠服务……可利用性•计算能力？存储能力？并行能力？安全性•服务器安全、存储安全……可扩展性•升级、业务扩展……206本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途206目录数据中心发展回顾基础建筑电源系统制冷系统数据中心服务器网络系统其它系统数据中心节能设计服务器基本概念服务器分类服务器关键硬件机群式服务器定制化服务器服务器虚拟化207本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途207服务器按体系架构分类非x86服务器：包括大型机、小型机和UNIX服务器，这种服务器价格昂贵，体系封闭，但是稳定性好，性能强，主要用在金融、电信等大型企业的核心系统中。x86服务器：即通常所讲的PC服务器，它是基于PC机体系结构，使用Intel或其它兼容x86指令集的处理器芯片和Windows操作系统的服务器。价格便宜、兼容性好、稳定性差、不安全，主要用在中小企业和非关键业务中。208本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途208服务器按应用层次分类（1/2）入门级服务器：是最基础的一类服务器，也是最低档的服务器。所连的终端比较有限（通常为20台左右），况且在稳定性、可扩展性以及容错冗余性能较差，仅适用于没有大型数据库数据交换、日常工作网络流量不大，无需长期不间断开机的小型企业。工作组服务器工作组服务器是一个比入门级高一个层次的服务器，但仍属于低档服务器之类。它只能连接一个工作组（50台左右）那么多用户，网络规模较小。工作组服务器较入门级服务器来说性能有所提高，功能有所增强，有一定的可扩展性，但容错和冗余性能仍不完善、也不能满足大型数据库系统的应用。209本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途209服务器按应用层次分类（2/2）部门级服务器：这类服务器是属于中档服务器之列，一般都是支持双CPU以上的对称处理器结构，具备比较完全的硬件配置，如磁盘阵列、存储托架等。可连接100个左右的计算机用户、适用于对处理速度和系统可靠性高一些的中小型企业网络，其硬件配置相对较高，其可靠性比工作组级服务器要高一些，当然其价格也较高。企业级服务器：企业级服务器最起码是采用4个以上CPU的对称处理器结构，有的高达几十个。一般还具有独立的双PCI通道和内存扩展板设计，具有高内存带宽、大容量热插拔硬盘和热插拔电源、超强的数据处理能力和群集性能等。还具有高度的容错能力、优良的扩展性能、故障预报警功能、在线诊断和RAM、PCI、CPU等具有热插拨性能。所采用的操作系统一般也是UNIX或LINUX。210本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途210服务器按外观分类（1/2）塔式服务器即常见的立式、卧式机箱结构服务器，可放置于普通办公环境，一般机箱结构较大，有充足的内部硬盘、冗余电源、冗余风扇的扩容空间，并具备较好的散热能力。入门级和工作组级服务器基本上都采用这一服务器结构类型。机架式服务器：机架式服务器的外形看来不像计算机，而像交换机，有1U、2U、4U等规格。机架式服务器安装在标准的19英寸机柜里面。这种结构的多为功能型服务器。刀片服务器所谓刀片服务器是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度。每一块刀片实际上就是一块系统主板。每一块母板运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联。211本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途211服务器按外观分类（2/2）机柜式服务器：在一些高档企业服务器中由于内部结构复杂，内部设备较多，有的还具有许多不同的设备单元或几个服务器都放在一个机柜中，这种服务器就是机柜式服务器。目前数据机房中常见的机柜式服务器主要是小机，比如HPSuperdome、IBM的P595等。212本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途212机架式PC服务器目前主流的机架式PC服务器根据CPU的数量主要分为单路PC服务器、双路PC服务器和四路PC服务器；CPU多少“路”是指CPU的物理数量，每路CPU又可以有多个核（Core）；主流的PC服务器其CPU配置与服务器的大小有对应关系，通常单路服务器为1U高；双路服务器2U高；四路PC服务器为4U高。随着云计算应用的发展，数据中心对计算能力需求快速增长，因此催生了高密度的PC服务器，现在很多厂商也的2路服务器也可以1U高，甚至至占用1/2U的空间。213本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途213服务器按操作系统分类UNIX服务器：IBMAIX和HP-UX（HP公司开发的UNIX操作系统）等；UNIX服务器一般只能安装各厂商指定的UNIX系统，而不能安装异厂商的UNIX系统；一般的UNIX服务器都支持安装LINUX操作系统。Linux服务器：它的最大的特点就是源代码开放，可以免费得到许多应用程序。目前也有中文版本的Linux，如REDHAT(红帽子)，红旗Linux等。Linux操作系统可安装在小型机或PC服务器上；Windows服务器：Windows2003，Windows2008等目前Windows操作系统仅能安装在X86服务器上214本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途214目录数据中心发展回顾基础建筑电源系统制冷系统数据中心服务器网络系统其它系统数据中心节能设计服务器基本概念服务器分类服务器关键硬件机群式服务器定制化服务器服务器虚拟化215本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途215服务器硬件对于一台服务器来讲，服务器的性能设计目标是如何平衡各部分的性能，使整个系统的性能达到最优。作为服务器硬件应具备如下的特点：性能：使服务器能够在单位时间内处理相当数量的服务器请求并保证每个服务的响应时间;可靠性：使得服务器能够不停机；可扩展性：使服务器能够随着用户数量的增加不断提升性能。216本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途216服务器主板中高端服务器主板一般都支持多个处理器，所采用的CPU也是专用的CPU。主板的芯片组是采用专用的服务器/工作站芯片组。服务器通常要扩展板卡，有较多的PCI、PCI-X、PCI-E插槽。在服务器主板上集成了各种传感器，用于检测服务器上的各种硬件设备，同时配合相应管理软件，可以远程检测服器。由于服务器要适应长时间，大流量的高速数据处理任务，因此其能支持高达十几GB至几十GB甚至几百GB的内存容量，而且大多支持ECC内存以提高可靠性(ECC内存是一种具有自动纠错功能的内存，由于其优越的性能使造价也相当高)。存储设备接口方面。主板多采用SCSI接口、SATA接口，并且支持RAID方式以提高数据处理能力和数据安全性。在显示设备方面，多采用整合显卡的芯片组。服务器主板大多配备双网卡，且可扩展多网卡。217本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途217服务器CPUCISC型CPUCISC中文意思是“复杂指令集”，它是指英特尔生产的系列CPU及其兼容CPU，它基于PC机(个人电脑)体系结构。复杂指令集CPU内部为将较复杂的指令译码，也就是指令较长，分成几个微指令去执行，正是如此开发程序比较容易（指令多的缘故），但是由于指令复杂，执行工作效率较差，处理数据速度较慢；目前主流的CPU有IntelXeon系列、AMDOpteron系列。RISC型CPURISC中文意思是“精简指令集”。目前在中高档服务器中普遍采用这一指令系统的CPU，特别是高档服务器全都采用RISC指令系统的CPU。RISC指令系统更加适合高档服务器的操作系统UNIX。RISC是精简指令集CPU，指令位数较短，内部还有快速处理指令的电路，使得指令的译码与数据的处理较快，所以执行效率比CISC高；主流的CPU厂商有IBM、Oracle、HP等。218本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途218IntelVSAMDIntel和AMD是X86服务器CPU的两大阵营。衡量CPU的主要参数是主频、核数、缓存大小，尤其是主频和核数大多数人来说是最主要的评价标准。主流的CPU规格：Intel4核/6核、AMD8核/12核在实际的设备配置或采购中，Intel的4核与AMD的8核基本上属于同一性能档次，WHY？IntelCPU采用了超线程（HTT）技术，4核模拟出8核，性能比不采用HTT技术的普通4核提高30%；AMDCPU采用模块化技术，两个核心及相关单元封装成一个模块，两个核心共用一个浮点运算单元，采用模块化设计的好处是可以减少冗余电路，叠加CPU核心更容易。219本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途219服务器硬盘服务器硬盘应具有高稳定性，高速度性及采用SCSI接口的特点，才能适应服务器工作的需要。SCSI接口：其全称是SmallComputerSystemInterface，小型计算机系统接口。有的服务器主板上内置有此接口，否则就要加装一块SCSI接口卡。正因为其速度、性能和稳定性都比IDE要好，所以其价格当然也要贵得多，且主要面向服务器和工作站市场。另外一个主要特点就是SCSI接口的硬盘数据吞吐量大、CPU占有率极低!目前主流的服务器硬盘SAS盘：串行连接SCSI，目前主流的吞吐量可达到3Gbps或6Gbps，磁盘转速10000rpm或15000rpm，容量目前以300GB、450GB为多，价格较高。SATA盘：（SerialATA）口的硬盘又叫串口硬盘，一般为7200rpm，容量较大可达到3T或更大，价格相对便宜。FC盘：光纤盘，主要用于存储磁阵，价格高，服务器上使用较少。固态硬盘：闪存的原理，读写快，省电，价格高。220本材料仅供学习交流使用，丌得用于仸何商业用途220服务器内存服务器内存也是内存（RAM），它与普通PC（个人电脑）机内存在外观和结构上没有什么明显实质性的区别，主要是在内存上引入了一些新的特有的技术，如ECC、ChipKill、热插拔技术等，具有极高的稳定性和纠错性能。目前单条服务器内存的容量规格主要有：2Gb、4Gb、8Gb、16Gb，甚至32Gb；性价比较高的是4Gb和8G