新一代主流伺服器類型與技術一覽

伺服器的發展，除了因為各種不同應用與使用環境，而發展出各種不同硬體規格之外，也會因為處理器的變革而隨之改變，例如，Dell與HP的伺服器產品型號，就會隨著每一個新世代的處理器面市，而有所改變。

新一代主流伺服器

伺服器廠商隨著Intel Nehalem Westmere與AMD Opteron Magny-Cours推出，也隨之發表新款伺服器。例如Dell的PowerEdge系列在去年Nehalem 5500系列處理器推出時，Intel平臺的產品就進入10G（第10代）系列。而今年初，他們也因應Nehalem Westmere的更新，而推出了11G的產品。而HP在AMD平臺的產品，也隨著Magny-Cours的6100系列處理器，推出了G7（第七代）的產品，因此可以看出處理器的更新，也促使伺服器的推陳出新。

目前，Intel平臺的伺服器在銷售上，可說是遙遙領先AMD平臺的伺服器數量。若從伺服器廠商的產品線來看，也能看出兩家處理器廠商在市場上的銷售情況。

大多數的廠商都有AMD平臺的伺服器產品，但是從產品數量來看，即可知道AMD平臺少於Intel平臺的產品數量。例如，HP採用 AMD平臺的機架式伺服器系列，目前僅有DL 165、DL 385與DL 585等3個系列產品，而且隨著AMD平臺的更新，這3個系列還分別有G5、G6與最新的G7等3種規格，與Intel平臺伺服器的數量相比，明顯較少。而且在直立式伺服器產品線，不論是Dell或是HP，都是使用Intel平臺的處理器。

這樣的現象，在我們與廠商聯繫以及產品借測的過程中即可得到證實。以往我們在產品借測的過程，或是製作採購特輯的，Intel平臺伺服器的數量就比AMD平臺伺服器多，甚至指定借測AMD平臺的產品時，伺服器廠商也時常無法提供測試設備。

依應用而發展出不同取向的伺服器

伺服器的規格，隨著各種不同需求而有不同的設計取向，例如近來受到重視的虛擬化伺服器，因為在單一實體伺服器內安裝多臺虛擬伺服器，因此需要大量的記憶體，所以一般以虛擬化為目的的伺服器，主機板上記憶體插槽數量，也都會以處理器可支援的最多插槽數為主，而且有些廠商為了加裝虛擬化管理系統，在主機板上還會設計記憶卡或USB插槽。因此這類伺服器在主機板規格的設計上，便與一般伺服器規格有所差異。

工作站與網站建置

依照Intel處理器產品線的分類，Xeon 3000系列（3400/3500）系列處理器鎖定的伺服器種類，是僅能安裝一顆處理器的1路伺服器，而AMD的Lisbon 4100系列處理器，也是針對1路與2路伺服器所設計的處理器。

在市面上使用1路架構的的伺服器，一般常見於1U機架式與直立式伺服器。

1路機架式伺服器很適合用於網站建置，因為網站應用程式一般都沒有太高的運算需求，而且網路流量如果增加，因為1U的體積較小，需要增加應用服務，或是擴充時，都可將伺服器堆疊起來，快速架設、部署。

而直立式伺服器，通常都習慣稱為工作站。這類伺服器與一般網站、資料庫或是虛擬化等伺服器應用不同的地方，在於它所提供的是高速的繪圖運算，而不是處理器的高效能運算。因此可加裝繪圖卡便是這類伺服器的首要考量。因此這類型設備的機身大小一般都無法壓縮至1U或2U的高度，至少都有4U或5U的高度，也因此這類型設備許多都改用直立式設計，看起來與一般個人電腦主機差不多。

另一方面，由於繪圖卡（GPU）的運算能力，尤其是浮點運算的速度越來越快，除了可以高速繪圖運算之外，也可提供系統額外的運算效能。使用繪圖卡加強運算的應用，目前已經有所謂的通用運算型GPU（General Purpose Graphics Processing Unit，GPGPU）架構出現，這類型應用就是將一般運算工作，轉換為GPU的計算方式，藉由繪圖晶片內大量的運算核心協助計算，借此提高整體的運算效能。

而且目前市面上，許多繪圖卡也都可串接，藉由兩張繪圖卡協同運算提高系統的繪圖能力，這樣的應用同樣可套用在GPGPU的架構之中，因此加裝1張或是多張繪圖卡的系統，只要軟體支援，他們的運算效能便會提升許多。繪圖卡的擴充方式都是透過PCI-E介面加裝，只要空間許可，便可加裝更多的繪圖卡。

資料庫與虛擬化

資料庫伺服器在使用上，由於需要高速的運算，並且會使用大量的暫存資訊，因此處理器的快取記憶體便十分受到重視，而每顆處理器內建的快取記憶體又十分有限，因此採用多路伺服器的架構，就會是資料庫伺服器的絕佳選擇。例如Intel Xeon 2路的5600系列與4路的7500系列處理器，或是AMD的同時支援2路與4路的Opteron 6100系列，都很適合這類伺服器的應用。

另外，由於儲存重要資料的資料庫需要備份，以防硬碟損壞，或是資料的遺失，因此磁碟陣列也是這類型伺服器的基本配備。

因此針對資料庫應用的伺服器在外觀上，與其他伺服器最大的差別，在於硬碟的數量明顯多於其他種類伺服器。一般而言，1U尺寸的伺服器，最多可安裝4臺3.5吋SATA或是SAS硬碟，若搭配的是2.5吋硬碟，最多可安裝8臺硬碟。隨著機身尺寸增加，可安裝的硬碟數量也隨之增加，有的甚至將光碟機的空間取消，以便多放一臺硬碟。

由於這類型伺服器的硬碟數量非常多，而且目的是資料的備份與保護，因此這類型伺服器一般都會內建磁碟陣列卡，或是另外加裝可以提供較多磁碟陣列模式的磁碟陣列卡。

在虛擬化伺服器環境需求上，主要考量就是需要大量記憶體，提供多臺虛擬環境使用，因此這類處理器可支援的記憶體容量非常驚人。例如Intel Xeon 5500系列處理器，就支援一臺2路伺服器最高144GB的記憶體，而5600系列則將記憶體總數提升一倍，達到288GB。而AMD Opteron所支援的記憶體，每顆處理器可支援最多12 DIMM，而2路即可裝24 DIMM，記憶體的擴充性非常明顯。

而且，以往虛擬機器在存取實體環境如網路資訊時，須透過很多層的傳輸，例如虛擬環境的驅動程式、VMM（Virtual Machine Manager），以及虛擬設備模擬器（Virtual Device Emulation）等，才能讓虛擬環境可讀取，或傳送到實體環境的設備中，這對於大量資料傳輸的伺服器來說，都會耗費不少效能在這過程，因此透過處理器對虛擬環境的直接存取支援便能節省不少效能。

新一代的伺服器處理器，都有支援虛擬環境直接存取實體環境裝置的設計，例如Intel的VT與AMD的AMD-V技術，都是為了讓虛擬環境可以直接存取實體設備，減少效能的耗費，加強虛擬化的整體效能。

高密度運算

以往的高密度運算環境，大家最熟悉的可能就是刀鋒伺服器，不過刀鋒伺服器售價不僅不便宜，而且許多情況並不一定需要如此多的伺服器架構，因此近年也有許多廠商在1U機身內容納2臺，或是在2U機身內置入4臺伺服器，在單一機箱中容納更多實體伺服器。

一般高密度運算的伺服器都使用1路或2路架構，而且還有個很重要的目的，就是降低耗電量並且節省空間。

這類伺服器有一些共同特色，例如共用的電源供應器與散熱風扇，而且記憶體插槽數量與容量都不多。由於這類型伺服器的特色，就是在原本單一伺服器的機箱內容納更多臺實體伺服器，因此每臺伺服器可用的機身空間有限，可安裝的記憶體與擴充介面等都有限，因此這類伺服器的PCI-E與USB等擴充介面都很少。

另外，這類伺服器也很適合用於虛擬化環境，由於這種密集的機箱設計，雖然擴充機能受限，但是記憶體插槽卻可使用更緊湊的排列，而無損最高記憶體容量，而且共用的電源供應器與散熱模組，對強調節能，且集中管理的大量伺服器環境來說，除了虛擬化之外，使用高密度設備也是節省耗電量與空間的方法之一。

目前在市面上，還有另一種高密度伺服器的設計，在空間的使用率上更為緊湊，例如Dell XS11-VX8專用伺服器，它與一般高密度伺服器不一樣的地方，在於2U的機箱內可容納12臺伺服器模組，每個模組都擁有1臺硬碟、一個記憶體插槽與一顆處理器，另外還有2個網路埠，因此功能也是相當完整。由於這類型伺服器的運算效能不是很高，因此是針對網站應用環境所設計，而如此高密度，且大量的伺服器，主要是給主機代管業者所使用。

由此，我們可以看出高密度伺服器的應用範圍十分廣泛，不論是虛擬化環境或是網站架設等，都可使用高密度伺服器建置。

採用Nehalem 5500系列的伺服器，最多可支援18組記憶體插槽，容量達144GB，適合用於虛擬化環境。

使用Xeon 3400系列處理器的單路伺服器，適合網站建置，直立式伺服器還可加裝繪圖卡當工作站使用。

加強伺服器應用的硬體設計

伺服器會隨著處理器發展而有所改進之外，也會因應各種使用環境，讓機構或是元件設計，因為特定的應用而有特殊的發展

伺服器的發展，從各種不同應用與需求環境來看，都已經越來越成熟，而現在大家也開始將伺服器的選擇考量，從原本只注意的效能、穩定度與安全性，到現在也開始注意耗電量，是否符合使用需求，以及硬體是否完整發揮效益等各種不同考量。

記憶體

記憶體的容量，也是隨著處理器的發展而進展，例如去年Intel Xeon 5500系列系列最大可支援18 DIMM記憶體插槽，而最大記憶體為144GB，也就是單條DDR3記憶體最大為8GB，而今年發佈的5600系列處理器，最高記憶體可支援288GB，單條記憶體為16GB，可看出記憶體的發展與處理器是相輔相成的。

網路卡

一般伺服器都內建有GbE等級網路埠，並且搭配整合式網路晶片。不過在資料中心，以及虛擬化等環境，便需要支援更高速的網路介面，以應付大量的資料傳輸。

目前內建的網路介面卡，一般都是10/100 Ethernet，另外還可選擇10 GbE的網路介面卡，加強網路的傳輸速度。加上目前處理器都支援的虛擬化直接存取技術，更讓10 GbE網路卡的傳輸優勢更能發揮。

一般會搭配10GbE的網路卡，都是儲存設備、資料中心或是虛擬化環境等。

資料備份與保護

伺服器的硬碟，依照大小區分，可分為2.5吋與3.5吋兩種，依介面來分則可分為SAS與SATA兩種。一般而言，單顆硬碟相比，3.5吋硬碟容量會比2.5吋硬碟還要大，但是在相同的機身面板上，可安裝較臺2.5吋硬碟，因此有較多的磁碟陣列方式可選。一般伺服器都有內建可做到RAID 0與RAID 1，適合沒有太多硬碟配置需求的環境使用，另外有許多可選購的磁碟陣列卡，可達到RAID 0/1/5/6/10/50與60等磁碟陣列模式，另外還有些可做到非磁碟陣列模式，也就是每臺硬碟都是獨立的，這是磁碟容量最高的配置，但是卻是資料保護性最低的。

資料的保護，除了使用磁碟陣列保護既存的資料之外，未存入硬碟的資料也非常重要，因此有些伺服器另外在磁碟陣列卡上加裝記憶體，加大暫存空間的容量，而且，還加裝一顆電池，提供這張記憶體暫存資料時所需的電力。這樣的組合在伺服器產生問題，例如斷電，或是突然的當機時，可提供磁碟陣列卡記憶體內部的暫存資料，直到系統回復運作時，可再將這些資料寫入硬碟內。

在傳輸的速度上，SAS會比SATA快，但是近幾年，有一種新型態的儲存裝置可以提供更高速的吞吐能力：固態硬碟（Solid State Drive，SSD）。這種新型態的磁碟，沒有以往傳統硬碟的物理機件，也就是沒有馬達，或是讀寫頭等構造，因此在資料的讀取速度上比傳統硬碟快許多。

固態硬碟對於大量資料讀寫需求的資料庫，可以提供比以往硬碟更高的效率，因此很適合證券或銀行等，有大量卻瑣碎的資料讀寫頻繁的環境。

1+1備援電源供應器

伺服器的運作，一般都是處於長時間運作的狀態，也就是機箱內所有元件都必須能禁得起長期運作的標準，而伺服器內部，運作時溫度最高的除了處理器、硬碟與記憶等元件之外，電源供應器也是必須注意散熱的元件之一。

電源供應器肩負著電壓轉換與穩定電壓的工作，在電力轉換的過程便會產生熱能，因此一般伺服器內的電源供應器，都有獨立的散熱風扇強制冷卻。不過電源供應器也會有發生故障的狀況，因此便有可1＋1備援的電源供應器。這種電源供應器最大的特色，就是可在不停機的狀態下，直接抽出2臺電源供應器之中的其中一臺，而未卸除的那臺將會持續供應伺服器用電。因此許多機架式伺服器都採用這類設計，確保伺服器可以持續的運作，不過直立式伺服器或工作站，由於機箱的設計與個人電腦相當，因此一般都還是採用固定式的電源供應器。

熱抽換風扇

要讓長時間運作的伺服器不因溫度太高而產生當機的狀態，就需要風扇來冷卻，不過風扇也有可能在長時間的運作下而故障，因此支援熱抽換的風扇設計也出現在伺服器內部。

雖然僅是強制伺服器機箱內部空氣流動的風扇，但其實這些風扇還連接著許多感應器，可隨溫度調整風扇轉速，或是當機箱開啟時，便會強制高速運轉。

另外，當其中一個風扇故障，停止運轉時，有些伺服器在前方的資訊面板上就會顯示警示燈號，且其他風扇也會提高轉速彌補停止運作的部分。不過，與熱抽換的電源供應器一樣，這類型設計目前僅出現在機架式伺服器上，直立式伺服器或工作站並沒有這類型設計。

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磁碟陣列卡記憶體

許多廠商在磁碟陣列卡上，都可加裝記憶體與記憶體專用的電池，在系統發生狀況時，可將未寫入硬碟的資料暫存在記憶體中，並由電池提供電力保存資料。一般這類記憶體大小為256MB與512MB。

記憶體

記憶體的插槽數量，雖然受限於處理器的支援程度，但是在另一方面，也會因為主機板大小，或是機箱空間不同，而有所限制。

1+1備援電源供應器

可以1+1備援的電源供應器，主要的目的就是確保伺服器可以長時間運作，不會因為電源供應器故障而發生強迫關機的情況，不過目前僅見於機架式伺服器，一般直立式伺服器或工作站並沒有這種設計。

熱抽換風扇

許多機架式伺服器內部的風扇，都是可熱抽換的，而且還與許多感應器連結，可在不同狀態下調整風扇轉速。不過，直立式伺服器並沒有這樣的設計。

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