服务器硬件指南:架构、产品和管理

虚拟化使组织能够在单个物理机箱上加载多个虚拟机(VM ),从而提高硬件利用率并提供整合IT资源的能力。虚拟化为云铺平了道路，因为IT经理能够将虚拟机转移到异地，在超大规模提供商(如AWS、谷歌和微软)上运行。业务关键型应用程序，如CRM、HR和ERP，以前在内部运行服务器，也以SaaS的形式旅行到云中。

也就是说，各种规模的企业都将继续拥有和运营服务器。一些组织倾向于为特别敏感的工作负载或应用程序维护内部服务器和私有云，这些工作负载或应用程序成本过高或难以迁移到公共云平台。

服务器硬件的类型

20世纪50年代和60年代的大型机可以被认为是最初的服务器，但是服务器的历史现代意义上的互联网始于20世纪90年代，伴随着网络和机架式服务器的发明。今天，服务器有多种外形规格，并提供不同的功能，在从小企业到大企业的各种环境中都有一席之地。

以下是一些常见的服务器硬件类型:

• 塔式服务器。塔式服务器安装在直立的独立机柜中，类似于塔式PC。这些服务器提供了更容易冷却的优势，因为它们提供了相对较低的组件密度。它们也相对便宜，是预算有限的小型企业的一个选择。但是，塔式服务器比其他类型的服务器占用更多空间。
• 机架式服务器。机架式服务器设计用于安装在数据中心的服务器机架上。机架式服务器通常在数据中心中扮演全面的计算角色，支持多种工作负载。这些服务器占用的空间比塔式服务器少。机架式服务器和服务器机架是按照一致的尺寸标准制造的，因此来自多个供应商的服务器可以堆叠在一起。标准化还使得添加新服务器或更换旧服务器变得简单明了工程师的任务。然而，当维护机架服务器时，电缆管理可能是一个挑战，因为机架服务器与电源、网络设备和存储设备相连。
• 刀片服务器。 刀片服务器是一种紧凑型设备，内置多个称为刀片式服务器的薄型模块化电路板。每个刀片包含一台服务器，通常分配给一个应用程序。由于刀片式服务器往往是专用的，管理员可以更好地控制如何访问它们以及如何在设备之间传输数据。

刀片式服务器比其他类型的服务器提供更高的处理密度，具有潜在的价格和性能优势。刀片式服务器的其他优势包括冷却(每个刀片由风扇单独冷却)、最少布线、低功耗和存储整合。刀片式服务器系统也比机架式服务器更易于维修，因为它们具有可热插拔的模块化组件。不利的一面是，刀片服务器历史上一直构建在专有架构上，这使得供应商锁定成为买家的一个可能陷阱。

• 超融合基础设施。HCI系统旨在为传统IT基础设施提供更简单的替代方案，将计算能力、存储和虚拟机管理程序技术整合到一个集成系统中。典型的超融合产品，中级数据中心工程师应该能够在大约一个小时内完成初始硬件配置、虚拟机管理程序部署和软件定义的存储实施等任务。供应商的产品提供安装向导来收集适当的信息。实施过程大多是自动化的。
• 大型机。20世纪90年代客户机-服务器体系结构的兴起被预言将会消灭大型机，但是那些高端服务器仍然存在。今天的大型机能够支持大量的并发事务和繁重的I/O负载，而不会影响性能。进行并发实时交易的金融服务公司是典型的大型机客户。大型机的主要缺点是它们的尺寸和价格。

服务器硬件架构

的关键组成部分服务器硬件架构包括主板、处理器、随机存取存储器(RAM)和存储。

主板位于服务器的心脏，提供了系统组件互连和外部设备连接的中心点。先进技术扩展和低姿态扩展是主板的主要类型，平衡技术扩展，微微BTX和迷你信息技术扩展主板解决了更小的形式因素的需求。

处理器或中央处理器(CPU)位于主板上。CPU组件包括算术逻辑单元、浮点单元、寄存器和高速缓冲存储器。服务器还可能包含图形处理单元(GPU)，它可以支持机器学习和模拟等应用程序。张量处理单元和神经处理单元提供了额外的处理器专业化水平。

RAM微芯片也插入主板，作为系统的主存储器。RAM保存操作系统、应用和正在使用的数据，以便处理器快速访问。至于存储，服务器可能使用硬盘驱动器(HDD)、固态驱动器(SSD)、云或混合使用。

同时，服务器的外形会影响它所扮演的角色。例如，企业数据中心可能会考虑机架式和刀片式服务器外形之间的差异.

寻求运行异构数据中心的组织可能会选择机架式服务器，因为各种品牌和型号可以在一个通用的物理部署方法中共存。机架式服务器还提供一系列电源连接和网络布线选择。大型机架式服务器还提供可扩展性，可容纳额外的处理器、内存和本地存储磁盘。

与此同时，刀片式服务器面向寻求在单个系统中整合计算、存储和网络的单一供应商IT设置。刀片服务器方法提供了更快部署和简化管理的优势。

服务器架构的其他趋势包括分解和可组合基础设施，这可以被视为融合基础设施的延续。可组合的基础设施使用软件定义的方法对数据中心的计算机、存储和网络结构资源进行逻辑池化。这些资源成为共享服务的基础，管理员可以利用这些资源动态构建计算实例。

要求

服务器市场中的IT购买者在评估硬件供应商产品时必须考虑一系列因素，牢记他们当前和未来的工作负载需求。一个组织的需求自然会有所不同，但将围绕以下内容服务器硬件功能:

CPU。考虑到CPU在运行程序和操作数据中的作用，它是一个需要回顾的基本组件。一些服务器运行多个处理器，通常每个插槽一个处理器。其他的使用由多个核心组成的单个处理器来支持多处理。考虑到这些可能性，购买者应该考虑处理器上可用的内核数量、CPU时钟速度、可用的高速缓存和插槽数量。供应商提供一系列产品选项，因此IT购买者的工作变成了查找服务器硬件配置最适合特定环境的。例如，在数据中心运行云基础架构的组织可以在0.5U单CPU服务器或1U双CPU服务器上执行各种通用计算任务。相对较小的1U单元可能是一个不错的选择，因为它可以通过正常的数据中心冷却方法轻松容纳16个内核。在存储驱动器和连接方面，这一服务器类别也提供了一定的灵活性。

记忆。服务器内存对于发挥系统的最大性能至关重要。可用内存量越大，组织的工作负载性能就越好。影响性能的其他因素包括内存的速度和质量。IT购买者还应该考虑增强可靠性的服务器功能。这些包括容错能力和纠错码。

存储。服务器的存储需求将取决于预期的应用程序和工作负载:数据库服务器与运行web应用程序的服务器有不同的需求。IT购买者必须检查服务器技术，以确保它符合组织的存储要求。大多数服务器供应商都支持固态硬盘和传统硬盘技术形式的闪存存储。也就是说，购买者应与供应商核实，以确认他们支持的驱动器类型及其支持的驱动器技术，可能包括串行连接SCSI、串行高级技术附件和非易失性快速内存(NVMe).预期的服务器工作负载将决定哪种技术是必备的。例如，处理大型数据库和非结构化数据的组织通常需要本地实例驱动器，如NVMe PCI Express设备。服务器存储清单上的其他因素应该包括驱动器速度和磁盘空间。

连通性。网络连接和互连(如将服务器连接到存储的主机总线适配器)也是重要的服务器考虑因素。购买者应该确定他们的连接要求，然后检查服务器的规格，以确保满足这些需求。要评估的变量包括以太网连接器的数量和速度、USB端口的数量和类型以及对存储系统(如存储区域网络)的支持。

其他功能。要调查的其他属性包括热插拔功能以及硬盘驱动器、电源装置和风扇等组件的可用冗余级别。服务器管理功能和安全特性也很重要。管理员还应该考虑新服务器将驻留的一般操作环境。将服务器温度和湿度保持在推荐范围内有助于实现高可用性。2021年，美国供暖、制冷和空调工程师协会(ASHRAE)更新了其推荐的温度和湿度范围用于数据中心硬件。例如，ASHRAE温度范围的上限现在设定在华氏80.6度。该指南有可能帮助公司节省数据中心的能源和电力成本。

管理和维护

管理服务器并保持其正常工作包括一系列活动和工具。

例如，服务器监控系统提供关键数据，管理员可以使用这些数据在问题升级为可能导致停机的问题之前检测到问题。一些基本的服务器监控的组件和工具包括跟踪CPU、内存和存储等资源使用情况的容量管理工具。

专门的能源消耗工具同时，使管理员能够评估服务器的效率。此类工具包括嵌入不间断电源中的电表，可报告连接设备的功耗。其他选项包括外部功率表、在线能耗计算器和硬件供应商的配置工具。

尽管适当的维护有助于延长服务器的寿命，硬件退化是必然的。服务器的物理组件最终会发生故障，电源、温度、管理和内存都是问题所在。在某种程度上，服务器将需要退役和更换。

在服务器领域的高端，适当的大型机退役需要几个步骤。最初，IT经理应该实地清点盘存大型机服务器上运行的应用程序。下一步是将应用程序外包给专门从事大型机的服务提供商，或者将大型机的应用程序移植到x86服务器上。管理员还必须制定一个安全计划，其中可能包括删除大型机的数据或销毁硬盘驱动器。

解决纷争

报废硬件在某个时候需要更换，但在此之前，管理员必须服务器故障排除让它继续运转。重要的第一步是确定问题的范围——谁是受影响的用户，他们是否报告了任何一致的错误信息？一旦问题被隔离到特定的服务器，管理员就可以咨询监控工具以获取警报，检查网络连接并查看服务器环境的拓扑结构。

故障排除和监控工具的使用可以帮助组织维护系统可用性。但是，组织在开发方法时还可以采取其他步骤防止服务器故障并从中恢复。这些措施包括保持足够的服务器通风、温度控制和遵循日常维护制度。

机器更新失败也名列前茅常见的服务器硬件问题这可能会导致性能下降。组织应制定定期更新应用程序、固件和操作系统的流程。还应该特别注意服务器的安全性和电源。后者要求安装不间断电源，购买和测试现场发电机。