揭秘服务器的硬件构成

服务器其实就是一台配置更高的计算机，它的内部结构也和普通的计算机大同小异。图 1 所示为拆开盖子后的 服务器内部结构图。

图 1 服务器的内部结构图
可以看到，服务器是由电源、CPU、内存、硬盘、风扇、光驱等几部分构成。本节将挑选一些重要的硬件，给大家做详细介绍。

电源

图 2 服务器电源示意图

电源相当于人体的心脏，需保障电力供应，如果要买服务器，应选择质量好一点的电源。
另外需要注意的是，在实际使用场景中，如果只是配置一个服务器负责核心业务，那么最好使用双电源，并且分别接不同的机房线路；如果服务器是集群中的一台（若干机器做一件事），则可以不用双电源。除此之外，运维工作中就不用再过多考虑电源的其他问题了。

CPU处理器

图 3 服务器CPU示意图

CPU 处理器相当于人体的大脑，负责整个服务器的运算和控制，是影响其性能效率的最核心部件。
常见的 CPU 种类有如下 2 种：

• 精简指令集的 CPU：设计代表有 SUN 公司的 SPARC 系列和 ARM 系列等，这类 CPU 的设计特点是指令集精简，每个指令执行的时间很短，操作很简单、效率较高。
• 复杂指令集的 CPU：设计代表有大家熟知的 Intel 至强系列（XEON）和 AMD 系列（应用不多）等，这类 CPU 的设计特点是指令数量多，指令集复杂，且执行的时间较长，但能处理的事务更多、更丰富。

Intel、AMD 作为 x86 架构的 CPU，主要用于 PC 或 DELL 等常见品牌的系列服务器上。

CPU 一般通过频率（GHz）表示性能的好坏，CPU 频率就是用来表示 CPU 每秒钟的工作次数，即频率越高速度越快。比如说，笔者所用电脑的 CPU 是 Intel（R）Core（TM）i7-6700HQ CPU@2.60Hz（8 CPUs），~2.6GHz。
需要注意的是，每一台服务器中不是只能包含一个 CPU，而是可以容纳多个。服务器 CPU 的颗数，我们称为路数。例如，DELL R630 双路 1U 服务器、DELL R720 双路 2U 服务器、DELL R830 四路 2U 服务器。企业级常见的物理服务器配置包括如下两种：

1. 一般企业里的服务器，CPU 个（颗）数为 2～4 颗，单个（颗）CPU 是四核。内存总量一般是 16～256GB（32GB、64GB 比较常见）。
2. 用于虚拟化的宿主机（例如，应用 VMware（虚拟化软件）、KVM 的主机），CPU 颗数可达 4～8 颗，内存总量一般是 48～128GB，常规企业可以同时启动 6～10 个虚拟机甚至更多，主要是根据业务需求决定虚拟机的配置大小。

在企业级系统运维中，选择 CPU 硬件配置，以及监测和优化服务器系统的 CPU 性能，是一项复杂且需要长期实践和反复观察的工作，同时也是运维人员的常见工作之一。

图 4 服务器 CPU 风扇示意图

另外值得一提的是，CPU 长时间运行会发热，因此需要配置降温的设备，即 CPU 风扇或散热片（如图 4 所示），其中散热片主要是用金属铜或者铝制作的，作用是将热量快速传导出去。

内存（RAM）

图 5 服务器内存示意图

内存是 CPU 和硬盘之间的缓冲设备（如图 5 所示），是临时存储器（用于存放数据），这就意味着，如果突然断电，那么位于内存中的数据很可能会丢失。
程序运行的时候，一般会被调度到内存中执行，服务器关闭或程序关闭之后，数据将自动从内存中释放掉。提到内存，很多企业在面试时，都会问缓冲区和缓存区的区别，作为新手，可以这样回答:

• 缓冲区：将数据写入内存，这个数据的内存空间在 Linux 系统里一般称为缓冲区（buffer）。例如，写入到内存缓冲区，即写缓冲。
  为了提高写操作性能，数据在写入最终介质或下一层级介质之前会合并放入缓冲区中，这样会增加数据持久写的延时。因为第一次写入缓冲区后，再向下写入数据之前，还要等待后续的写入，以便凑够数据或者定时写入到永久存储介质中。
• 缓存区：从内存中读取数据，这个存数据的内存空间在 Linux 系统里一般称为缓存区（cache）。例如，从内存缓存区读取，即读缓存。
  操作系统利用缓存提高文件系统的读性能和内存的分配性能，应用程序使用缓存也是为了提高读访问效率。将经常访问的操作结果保存在缓存中可备随时使用，而非总是执行读硬盘以获取数据等开销较高的操作。

记住这样一句话，缓存无处不在，无论是电脑硬件、操作系统，还是企业网站集群及其他业务系统！

硬盘（磁盘）

图 6 硬盘示意图

硬盘就是永久存放数据的存储器，如今常用的硬盘都是 3.5 英寸的，且生产的单块硬盘的容量越来越大，体积却越来越小，速度也越来越快，其中常见的硬盘有300GB、600GB、1TB、3TB、4TB等规格。

注意，对于工业级（企业级）硬盘计算，以 1000 为单位进行换算，即1TB=1000GB。

根据实际场景的需要，硬盘的接口有 IDE、SCSI、SAS、SATA 等几类（其中 IDE、SCSI 已退出历史舞台），硬盘的类型也分为机械硬盘和SSD（固态硬盘）两种。
从性能和价格的角度，可以对现有几类硬盘进行排序（从高到低），依次是 SAS接口固态硬盘 > SATA固态硬盘 > SAS机械硬盘 > SATA机械硬盘。

图 7 服务器各个硬件存储容量和读取速度的比较
如图 7 所示，即从存储容量和 I/O 读取速度的角度，对服务器中各个硬件做了比较。可以看到，硬盘 I/O（读取）性能相比内存差很多，目前解决这个问题的普遍方法是先将大量的数据从硬盘缓存到内存，也就是说写入到缓冲区中，这也是当今互联网网站解决访问速度慢的必备方案。

Raid卡（阵列卡）

图 8 Raid 阵列卡

Raid 称为磁盘冗余阵列，其功能是，当企业的网站（业务）数据量很大，单块盘装不下的时候，若购买多块硬盘存放数据，就需要利用 Raid 技术将所有硬盘整合成一个大硬盘，然后才能在这个大硬盘上分区（划分隔断、虚拟硬盘）存放数据。
但是，硬盘多了势必会有损坏，可数据是不能丢的，针对这种情况，Raid 还具备一个功能，就是多块硬盘放置在一起可以配置冗余（备份），由此可以确保即使若干硬盘有损坏，数据也不会丢失。
总的来说，使用 Raid 卡（阵列卡）具有以下好处：

• 可以将所有硬盘整合到一起（扩充容量）；
• 可以使得数据更加安全（数据冗余）；
• 可以获得更高的效率（读写性能）。

如果有 Raid 卡，则一般会将硬盘连接到 Raid 卡上，而不是直接插到主板上，Raid 卡最终将插到主板对应的插槽里。不过，在企业真正的重要服务器里，Raid 几乎是不被采用的，请读者注意这点。

有关 Raid 磁盘阵列更详细的讲解，可阅读《Linux RAID（磁盘阵列）完全攻略》一节。

远程管理卡

图 9 远程管理卡

远程管理卡是服务器特有的远程管理部件，在家用电脑及笔记本电脑上是不存在的。它的作用是通过网络远程（异地）开关服务器，并可以查看服务器开关的过程等信息。
举个例子，早期（2010 年以前）的服务器托管在 IDC 机房，如果出现问题，运维人员必须亲自到机房或者请机房中的人管理；但有了管理卡之后，运维人员管理服务器的效率就大大提高了。

不仅如此，远程管理卡还可以细分为服务器自带远程管理卡和独立远程管理卡。服务器自带的远程管理卡，可以关机、开机，但是看不到开关服务器的过程，因此建议为服务器配备独立的远程管理卡，成本上可能会多花人民币 100 元左右，但是好处是很明显的，当服务器出现问题时，不用打车或出差，也不用给机房人员打电话，而是可以利用管理卡快速查看服务器故障及恢复服务。

主板

图 10 服务器主板示意图

主板实际上就是一块电路板，相当于人体的骨架，CPU、内存、硬盘、Raid 卡等所有硬件设备最终都要连接在主板上，才能正常工作。