前言：服務器是一種為客戶機提供服務的高性能計算機。
服務器是構建雲計算和數據中心的最核心基礎設備，在公有雲持續放量的背景下，服務器行業正迎來景氣拐點。本文圍繞4個核心問題，由淺入深對服務器進行深入剖析：
1、服務器是什麼？
2、服務器的構成？
3、服務器的分類？
4、X86/ARM架構之爭？
一、服務器是什麼？
服務器的英文名稱為“ Server”，是指在網絡上提供各種服務的高性能計算機。作為網絡的節點，存儲、處理網絡上80％的數據、信息，因此也被稱為網絡的靈魂。
服務器和普通計算機的功能是類似的。隻是相對於普通計算機，服務器在穩定性、安全性、性能等方面都要求更高，因此CPU、芯片組、內存、磁盤系統、網絡等硬件和普通計算機有所不同。具體來說，服務器與普通計算機的主要區別包括：
1）通信方式為一對多：PC、平板、手機等固定或移動的網絡終端，上網、獲取資訊、與外界溝通、娛樂等，必然要經過服務器，服務器通過“一對多”來組織和領導這些設備。
2）資源通過網絡共享：服務器通過偵聽網絡上其它終端（Client）提交的服務請求，在網絡操作系統的控制下，將與其相連的硬盤、打印機、Modem及各種專用通訊設備提供給網絡上的客戶站點共享，也能為網絡用戶提供集中計算、信息發表及數據管理等服務。
3）硬件性能更加強大：服務器的高性能主要體現在高速度的運算能力、長時間的可靠運行、強大的外部數據吞吐能力等方面。
服務器廠商會根據不同的應用場景，對服務器進行差異化設計，目前主要的應用場景包括文件交互、數據存儲和查詢、應用程序應答與運行等。
二、 服務器的構成？
2.1 服務器的邏輯架構
服務器的邏輯架構和普通計算機類似。但是由於需要提供高性能計算，因此在處理能力、穩定性、可靠性、安全性、可擴展性、可管理性等方面要求較高。服務器的邏輯架構中，最重要的部分是CPU和內存。CPU對數據進行邏輯運算，內存進行數據存儲管理。
2.2 服務器的硬件
服務器硬件主要包括：處理器、內存、芯片組、I/O (RAID卡、網卡、HBA卡）、硬盤、機箱（電源、風扇）。
在硬件的成本構成上，CPU及芯片組、內存、外部存儲是大頭。以一臺普通的服務器生產成本為例，CPU及芯片組大致占比50% 左右，內存大致占比 15% 左右，外部存儲大致占比10%左右，其他硬件占比25%左右。
2.3 服務器的固件和OS
服務器的固件主要包括BIOS或UEFI、BMC、CMOS，OS包括32位和64位。
1）BIOS
（Basic input/ Output System）即基本輸入輸出系統，是服務器啟動後最先運行的軟件。它包括基本輸入輸出控制程序、上電自檢程序、系統啟動自舉程序、系統設置信息。
BIOS是服務器硬件和OS之間的抽象層，用來設置硬件，為OS運行做準備。BIOS設置程序是儲存在BIOS芯片中的。BIOS的進化版本是UEFI（Unified Extensible FirmwareInterface），即統一的可擴展固定接口。這種接口用於操作系統自動從預啟動的操作環境，加載到一種操作系統上，從而使開機程序化繁為簡，節省時間。
2）BMC
（BaseboardManagementController）即基板管理控制器，主要是對服務器進行監控和管理。BMC可以在服務器未開機的狀態下，對機器進行固件升級、查看機器設備等。
3）CMOS
(Complementary metal-oxide-semiconductor）是電腦主機板上一塊特殊的RAM芯片，是系統參數存放的地方。CMOS存儲器用來存儲BIOS設定後的相關參數。
4）OS
（Operating system）即操作系統，對服務器軟硬件及數據資源進行管理調度。OS主要分為32位和64位，OS的位數版本決定瞭計算機處理器在RAM（隨機存取儲存器）處理信息的效率，64位版本比32位的可以處理更多的內存和應用程序。
三、服務器的分類？
服務器的分類標準是多元化的，目前主要可按產品形態、指令集架構、處理器數量、應用類型等對市場上的服務器進行分類。
3.1 按產品形態
服務器按產品形態，可以分為：塔式服務器、機架服務器、刀片服務器、機櫃服務器等。
1）塔式服務器（ Tower Server）
既常見的立式和臥式機箱結構的服務器，可放置在普通的辦公環境，機箱結構較大，有較大的內部硬盤、冗餘電源、冗餘風扇的擴容空間，並具備較好的散熱功能。塔式服務器密度低，多為單處理器系統（有少部分為雙處理器系統）。系統電源和風扇一般是單配，非冗餘可靠性較低。主要應用在企業官網、多媒體大流量APP、醫療成像、虛擬桌面基礎架構（VD）等場景。
2）機架式服務器（Rack Server）
機架結構是傳統電信機房的設備結構標準，寬度為19英寸，高度以單位“U”計算，每“U”為1.75英寸（可換算成4.445cm）。通常有1U、2U、4U和8U之分，其中以1U和2U為主，其次是4U和8U。近期市場也有3U和6U等高度的機架產品出現。機架服務器是一種外觀按照統一標準設計的服務器，配合機櫃使用。可以認為機架式是一種優化結構的塔式服務器，它的設計宗旨主要是為瞭盡可能減少服務器空間的占用，而減少空間的直接好處就是在機房托管的時候價格會便宜很多。主要應用在雲計算、軟件定義存儲、超融合架構、CDN緩存、超算中心等場景。
3）刀片式服務器（Blade Server）
通常在一個機箱裡可以插入數量不等的“刀片”，其中每一塊“刀片”實際上就是一塊服務器主板。刀片服務器通常隻需要比機架服務器更少的機架空間，通過優化空間來提供更強的計算能力，是一種更高密度的服務器平臺。一般包括刀片服務器、刀片機框（含背板）及後插板三大部分。不同廠商有不同高度的機框。各廠商機框皆為19英寸寬，可安裝在42U的標準機櫃上。主要應用在超算中心、異構計算、雲計算平臺、實時業務處理、商業智能分析及數據挖掘等場景。
4）機櫃式服務器（Cabinet Server）
是未來數據中心基礎架構的核心形態和發展趨勢。它集成計算、網絡、存儲於一體，以及面向不同應用時，可以部署不同的軟件，提供一個整體的解決方案。機櫃式服務器一般由一組冗餘電源集中供電，散熱方面由機櫃背部風扇墻集中散熱，功能模塊和支撐模塊相分離，通過供電、散熱的整合，相比普通機架式服務器，運行功耗低、且可靠高效。此外，機櫃式服務器無需繁瑣拆裝，維護便捷，能夠輕松實現統一集中管理和業務的自動部署。主要應用在虛擬化、大數據分析、分佈式存儲、超算中心等快速一體化部署場景。
3.2 按指令集架構
服務器按照指令集架構分類，主要包括：CISC服務器（Complex Instruction Set Computing）即復雜指令集計算，RISC服務器（Reduced Instruction Set Computing）即精簡指令集計算，EPIC服務器（Explicitly parallel Instruction Computing）即顯式並行指令計算。
1）CISC服務器
也被稱為X86服務器，采用Intel、AMD或其它兼容X86指令集的處理器芯片以及Windows操作系統的服務器，是目前主流的服務器架構。
2）RISC服務器
RISC服務器基於RISC處理器，目前主要包括IBM的Power和Power PC處理器，SUN和富士通合作研發的SPARC處理器，華為基於ARM架構級授權研發的鯤鵬920處理器。
3）EPIC服務器
EPIC服務器基於EPIC處理器，目前主要是Intel研發的安騰處理器等。
使用RISC或EPIC架構的服務器又稱非X86服務器。包括：大型機、小型機和UNIX服務器，並且主要采用UNIX和其它專用操作系統。
3.3 按處理器數量
按照處理器的數量可將服務器分為：單路服務器、雙路服務器、四路服務器、八路服務器等。其中，“路”是指一臺服務器內部的CPU個數，比如單路服務器內部CPU數量為1顆，雙路服務器為2顆，以此類推。目前主流的服務器是雙路服務器。
多路服務器用到瞭對稱多處理技術（Symmetrical Multi -Processing，簡稱SMP），在一臺服務器上，多顆CPU共享內存子系統以及總線結構。在服務器運行時，多顆CPU同時運行操作系統的單一復本，系統將任務隊列對稱地分佈於每顆CPU之上，所有的CPU都可以平等地訪問內存、I/O和外部中斷，從而極大地提高瞭整個系統的數據處理能力。
3.4 按應用類型
在不同的應用場景，對服務器的功能要求會有所側重，按照其應用類型，可以分為文件服務器、數據庫服務器、應用程序服務器。
1）文件服務器
在計算機局域網中，以文件數據共享為目標，將供多臺計算機使用的文件存儲在一臺服務器中，這臺主機就被稱為文件服務器。文件服務器相當於一個信息系統的大倉庫，保證用戶和服務器磁盤子系統之間快速數據傳遞。在該類型服務器的各個子系統中，對系統性能影響大小依次排列為網絡系統、磁盤系統、內存容量、處理器性能。
2）數據庫服務器
用於頻繁的讀取和索引數據的服務器，比如企業的財務系統、人事系統及各種管理系統均有類似需求。不同類型的企業對數據庫服務器的要求不同，對於較大的企業，會涉及到分佈式並發數據查詢等問題，這對網絡系統以及I/O的數據傳輸能力有比較高的要求；而對於較小的企業，並發用戶相對較少，分佈式查詢需求不高，磁盤系統更為重要。
3）應用程序服務器
類似於文件服務器為很多用戶提供文件一樣，應用程序服務器讓多個用戶可以同時使用應用程序。在該類型服務器的各個子系統中，對處理器性能的要求會更高。
四、 X86/ARM之爭？
正如前文所述，按照指令集類型，服務器可以分為CISC服務器、RISC服務器、EPIC服務器。其中CISC服務器又被稱為X86服務器，RISC和EPIC服務器又被統稱為非X86服務器（也即Non-X86服務器）。從服務器的產業趨勢來看，目前正形成雙強的局面，其中X86服務器以Intel/AMD處理器為主導，而非X86服務器以ARM架構處理器為主導。雙方各有優劣勢，將長期共存。
4.1 X86服務器：市占率高
X86服務器是目前市場的主流選擇。2009年以來，X86服務器逐步成為服務器市場的主流選擇，收入方面的優勢相較於Non-X86服務器不斷擴大。根據Gartner的數據，2019年，全球X86服務器出貨量和廠商銷售額分別為1249.7萬臺和693.6億美元，遠超Non-X86服務器。X86服務器是雲計算基礎設施的主要構成元素，隨著雲計算產業的持續發展， X86服務器的市場規模有望進一步擴大。
中國X86服務器市場需求有望拐點向上。在中國“新基建”政策的推動下，未來5年，中國X86服務器市場景氣度有望提升。根據IDC的預測，2020-2024年，中國X86服務器的出貨量復合增長率為9.1%。
英特爾10nm新一代芯片即將面世，X86服務器有望迎來新一輪產品迭代。處理器是服務器的核心，而X86服務器芯片的霸主為英特爾，英特爾的產品迭代對X86服務器的產業周期有重要影響。早在1978年，英特爾即推出第一代X86架構處理器—8086，用於PC。
此後，英特爾進軍服務器領域，歷經奔騰、至強產品線。根據英特爾公佈的路線圖，公司將於2020年四季度推出10nm服務器處理器Ice Lake-SP系列，進一步升級微內核，預計最多為38核76線程，支持64條PCIe 4.0通道，同時降低功耗。英特爾加快處理器迭代步伐，有望為X86服務器的發展帶來強力催化劑。
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