服务器：概念、组成、分类和架构之争

二、 服务器的构成/strong>

2.1 服务器的逻辑架构

服务器的逻辑架构和普通计算机类似。但是由于需要提供高性能计算，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。服务器的逻辑架构中，最重要的部分是CPU和内存。CPU对数据进行逻辑运算，内存进行数据存储管理。

2.3 服务器的固件和OS

服务器的固件主要包括BIOS或UEFI、BMC、CMOS，OS包括32位和64位。

1）BIOS

（Basic input/ Output System）

即基本输入输出系统，是服务器启动后最先运行的软件。它包括基本输入输出控制程序、上电自检程序、系统启动自举程序、系统设置信息。BIOS是服务器硬件和OS之间的抽象层，用来设置硬件，为OS运行做准备。BIOS设置程序是储存在BIOS芯片中的。BIOS的进化版本是UEFI（Unified Extensible FirmwareInterface），即统一的可扩展固定接口。这种接口用于操作系统自动从预启动的操作环境，加载到一种操作系统上，从而使开机程序化繁为简，节省时间。

2）BMC

（Baseboard Management Montroller）

即基板管理控制器，主要是对服务器进行监控和管理。BMC可以在服务器未开机的状态下，对机器进行固件升级、查看机器设备等。

3）CMOS

（Complementary metal-oxide-semiconductor）

是电脑主机板上一块特殊的RAM芯片，是系统参数存放的地方。CMOS存储器用来存储BIOS设定后的相关参数。

4）OS

（Operating system）

即操作系统，对服务器软硬件及数据资源进行管理调度。OS主要分为32位和64位，OS的位数版本决定了计算机处理器在RAM（随机存取储存器）处理信息的效率，64位版本比32位的可以处理更多的内存和应用程序。

三、服务器的分类/strong>

服务器的分类标准是多元化的，目前主要可按产品形态、指令集架构、处理器数量、应用类型等对市场上的服务器进行分类。

1）塔式服务器（ Tower Server）

既常见的立式和卧式机箱结构的服务器，可放置在普通的办公环境，机箱结构较大，有较大的内部硬盘、冗余电源、冗余风扇的扩容空间，并具备较好的散热功能。塔式服务器密度低，多为单处理器系统（有少部分为双处理器系统）。系统电源和风扇一般是单配，非冗余可靠性较低。主要应用在企业官网、多媒体大流量APP、医疗成像、虚拟桌面基础架构（VD）等场景。

3）刀片式服务器（Blade Server）

通常在一个机箱里可以插入数量不等的“刀片”，其中每一块“刀片”实际上就是一块服务器主板。刀片服务器通常只需要比机架服务器更少的机架空间，通过优化空间来提供更强的计算能力，是一种更高密度的服务器平台。一般包括刀片服务器、刀片机框（含背板）及后插板三大部分。不同厂商有不同高度的机框。各厂商机框皆为19英寸宽，可安装在42U的标准机柜上。主要应用在超算中心、异构计算、云计算平台、实时业务处理、商业智能分析及数据挖掘等场景。

3.2 按指令集架构

服务器按照指令集架构分类，主要分为如下：

CISC服务器：

（Complexinstruction Set Computing）

即复杂指令集计算

RISC服务器：

（ReducedInstruction Set Computing）

即精简指令集计算

EPIC服务器：

（Explicitlyparallel Instruction Computing）

即显式并行指令计算

3.3 按处理器数量

按照处理器的数量可将服务器分为：单路服务器、双路服务器、四路服务器、八路服务器等。其中，“路”是指一台服务器内部的CPU个数，比如单路服务器内部CPU数量为1颗，双路服务器为2颗，以此类推。目前主流的服务器是双路服务器。

多路服务器用到了对称多处理技术（SymmetricalMulti-Processing，简称SMP），在一台服务器上，多颗CPU共享内存子系统以及总线结构。在服务器运行时，多颗CPU同时运行操作系统的单一复本，系统将任务队列对称地分布于每颗CPU之上，所有的CPU都可以平等地访问内存、I/O和外部中断，从而极大地提高了整个系统的数据处理能力。

4.1 X86服务器：市占率高

X86服务器是目前市场的主流选择。2009年以来，X86服务器逐步成为服务器市场的主流选择，收入方面的优势相较于Non-X86服务器不断扩大。根据Gartner的数据，2019年，全球X86服务器出货量和厂商销售额分别为1249.7万台和693.6亿美元，远超Non-X86服务器。X86服务器是云计算基础设施的主要构成元素，随着云计算产业的持续发展， X86服务器的市场规模有望进一步扩大。

目前，作为市场份额最高的服务器架构，X86服务器的核心优势在于：

1）性能领先。X86架构处理器设计的初衷在于性能，以2U服务器系统为例，可提供多达48 核的超强计算性能，灵活的存储扩展以及高速网络接入能力，非常适用于具有多重业务负载的复杂基础设施环境，包括企业级部署、云环境部署、大数据应用环境等。

2）生态完善。X86指令集是一个相对开放的指令集，在发展之初英特尔等供应商对独立软件开发商即进行指令集开放，对桌面软件兼容，发展至今，越来越多的玩家进入X86生态圈，形成了广阔、完善的护城河。

4.2 ARM服务器：潜力很大

ARM服务器迎来万物互联发展良机。ARM处理器的应用始于低功耗、计算量小的移动场景，并专注于嵌入式电子、消费电子、汽车电子等领域发展。因此，ARM在移动端、IOT侧占据压倒性的市场及技术优势。叠加其适配500万ARM原生应用，未来，ARM架构与X86架构的竞争值得关注。

5G和物联网推动边缘计算、端侧AI发展，能效、灵活性将成为用户重点考量因素。ARM服务器的有点包括：

• ARM服务器的能耗低。X86架构采用效率相对较低的体系架构，功耗较高，而ARM采用精简指令集的设计理念，具有天生的计算高效能优势。

• 单位面积内核数更多、算力更强。一个ARM核的面积仅为X86核的七分之一，同样尺寸下，ARM 核数是X86的4倍以上。由于芯片尺寸限制，ARM的众核横向扩展更符合分布式业务需求。

以鲲鹏920为例，其采用7nm工艺，可以支持32/48/64内核。此外，Ampere发布的Altra芯片具有80个内核，Marvell将推出的Thunder X3具有96个内核，相较于Intel至强白金系列的24-56个内核，具有单位面积内更强性能的优势。

未来，随着数据中心软件生态逐步支持ARM架构，以及其天生的低成本和低功耗特性，在华为、AWS等ICT巨头的带领下，ARM架构CPU的价格和性能有望改善，将可为用户提供更低成本的云计算服务，实现出货量的进一步成长。

作者：蒋佳霖/孙乾

来源：架构师技术联盟

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来源：开源Linux