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    原标题:云计算服务器的需求特点与发展趋势

    云计算服务器的需求特点与发展趋势

    我们知道,云计算服务器是云计算的根本,但是云计算的增速和服务器规模不成正比,以至于各种服务都可用于云计算,但是真正试用的还是少数。云计算对数据中心领域的变革主要体现在两个方面:软件定义与硬件重构。同时,云计算服务器竞争格局也带来一定变化。以互联网云计算厂商为主要客户的服务器厂商不断受益于技术变革所带来的需求增长,市场份额不断提升。

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    云计算服务器的需求特点

    在云计算中,可以通过采购大规模的低成本服务器,利用虚拟化技术,将成千上万台服务器连接在一起形成一个超级计算机。不同于一般行业或者一般应用场景对标准化服务器的需求,互联网行业和云计算对服务器需求点有其特殊性云计算对服务器需求的特点包括:高度定制化、关注集群性能,弱化单台性能;交付速度快;产品形态从单一服务器到机柜形态服务器。

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    云计算服务器的发展趋势

    据悉,近年来云计算市场规模基本以20%以上的复合增长率递增,相形之下全球服务器市场的出货量往往只有个位数的百分比增长,二者之间相差不是一点半点。也就是说,各种服务器都可以用于云计算,但真正适用于云计算的服务器只是少数。

    虚拟化是云计算服务器不可回避的话题,那么我们需要什么样的虚拟化——虚拟化又分为软件虚拟化和硬件虚拟化。通过购买虚拟化软件,服务器可以轻松实现虚拟化,但是软件成本急剧提升不说,在云计算应用场景的适用性也急剧降低。

    随着云计算服务器的快速发展,我们的探索总是在路上,不可能找到真正的、固化的答案。不同的时代里,不同的应用场景下,云计算服务器肯定会存在极大的不同,没有固定的范式。

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    千次阅读 2019-06-12 16:11:33
    1.服务器基础知识 1.1 什么是服务器 服务器是网络环境中的高性能计算机,它侦听网络上的其他计算机(客户机)提交的服务请求,并提供相应的服务, 为此,服务器必须具有承担服务并且保障服务的能力 1.2 ...

    1.服务器基础知识

    1.1 什么是服务器

    服务器是网络环境中的高性能计算机,它侦听网络上的其他计算机(客户机)提交的服务请求,并提供相应的服务, 为此,服务器必须具有承担服务并且保障服务的能力

    1.2 服务器分类

    (1)根据CPU个数

    单路服务器(UP-Unit Processor)
    双路服务器(DP-Dual Processor)
    多路服务器-4路(MP-Multi Processor)
    多路服务器-8路(MP-Multi Processor)

    (2)根据处理器架构

    X86服务器–CISC(Complex Instruction Set Computer)
    X86系统
    IA-32、 EM64T、AMD64
    在这里插入图片描述

    RISC构架服务器–RISC(Reduced Instruction Set Computing )
    power 、SPARC处理器(IBM 、oracle小型机)
    专用平台、专用系统
    大型应用后台密集集中处理
    在这里插入图片描述

    IA-64服务器–EPIC(Explicitly Parallel Instruction Computers)
    IA-64 安腾 处理器(Hpsuperdome)
    在这里插入图片描述

    1.3 服务器

    处理能力强
    I/O性能好
    管理能力强
    扩展性好
    可用性好
    可靠性高

    2.服务器硬件组成

    如图所示:
    在这里插入图片描述

    下边根据图中所示硬件进行详细介绍

    2.1 CPU

    CPU是Central Processing Unit(中央微处理器)的缩写,它是计算机中 最重要的一个部分,由运算器、控制器和寄存器组成
    CPU 分类
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    2.1.1 CPU关键参数

    (1)主频

    主频也叫时钟频率,单位是MHz,用来表示CPU的运算速度。CPU的主频=外频 ×倍频系数

    (2)外频

    CPU的基准频率,单位也是MHz/GHz。
    外频是CPU与主板之间同步运行的速度, 而且目前的绝大部分电脑系统中外频也是内存与主板之间的同步运行的速度,在这种方式下,可以理解为CPU的外频直接与内存相连通,实现两者间的同步运行状态

    (3)前端总线频率

    前端总线(FSB)频率(即总线频率)是直接影响CPU与内存直接数据交换速度。
    由于数据传输最大带宽取决于所有同时传输的数据的宽度和传输频率
    即数据带宽=( 总线频率×数据位宽)/8

    (4)缓存

    缓存:缓存是指可以进行高速数据交换的存储器,它先于内存与CPU交换数 据,因此速度很快

    a 一级缓存

    L1 Cache(一级缓存) 由静态RAM组成,分数据缓存和指令缓存结构较复杂,速度最快,容量较小通常32-256K, 分存数据 L1d Cache和存指令 L1i Cache

    b 二级缓存

    L2 Cache(二级缓存) 分内部和外部两种芯片
    内部的芯片二级缓存运行速度与主频相同,而外部的
    二级缓存则只有主频的一半

    c 三级缓存

    L3 Cache(三级缓存) L3缓存的应用可以进一步降低内存延迟,同时提升大数据量计算时处理器的性能, L3缓存可以达到10M以上

    2.1.2 Intel CPU 命令规则

    在这里插入图片描述

    2.1.3 CPU架构

    在这里插入图片描述

    至强E5-2600v3,双路基于HASwell-EP架构:
    内存:每CPU支持4*channel,每个channel可以驱动3个DIMM条,两个CPU最大可扩展24根 DIMM条(每根最大支持128GB)
    PCIE:每个CPU处理器支持PCIE 3.0 40条Lane
    PCH:外扩支持SATA 3.0
    QPI:两个CPU之间通过QPI互联,支持9.6Gbps、8Gbps不同速率

    2.2 内存

    内存(Memory)也被称为内存储器,其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据,以及与硬盘等外部存储器交换的数据。内存是由内存芯片、电路板 、金手指等部分组成的
    在这里插入图片描述

    2.2.1 内存的发展

    SIMM内存(Single In-lineMemory Modules:单边接触内存模组)

    80286主板采用此内存,接口为30 PIN,容量只有256KB

    EDO DRAM内存(Extended Date Out RAM:外扩充数据模式存储器)

    在486及早期的Pentium电脑上应用,容量有4~16MB

    SDRAM内存(Synchronous Dynamic random access memory:同步动态随机 存储器)

    在INTEL 赛扬和AMD K6时代普遍应用,其输入输出信号保持与系统外频同步,因此速度明显 超越EDO内存,频率166MHZ,容量已达256MB

    Rambus DRAM内存

    Intel与Rambus联合开发的产品,其采用了新一代高速简单内存架构,基于RSIC使得整个系统 性能得到提高,频率可达1066MHZ,最高容量512MB

    DDR内存(Dual Date Rate SDRAM:双倍速率SDRAM简称DDR)

    最新DDR4内存随INTEL的Haswell-E平台发布,金手指变成弯曲状,频率高达4266MHZ,容 量可达128GB

    2.2.2 DDR内存的分类

    (1) UDIMM(Unbuffered DIMM)
    由于在CPU和内存之间没有任何缓存,因此同频率下时延较小
    (2)RDIMM(Registered DIMM)
    为了保证并行传输的有效性,在地址控制总线上增加了寄存器驱动功能
    (3)LRDIMM(Load Reduced DIMM)
    使用新的技术和较低的工作电压,在数据线上增加buffer,极大减低了Data线负载

    2.3 主板

    主板(Motherboard,Mainboard) 是服务器的主要核心部分,承载其他组件的 各种接口和内部通信,如CPU、内存、扩展卡、存储等。集成管理软件(如HDM)可对 各组件实时监控、运行状态统计和触发告警。

    2.3.1 主板芯片组介绍

    芯片组是一组共同工作的集成电路(“芯 片”),它负责将服务器的核心——微处理器和其他部分相连接,是决定主板级别的重要部件。
    在这里插入图片描述

    芯片组的作用: 
    CPU的类型
    主板总线频率
    扩展槽的种类与数量 
    扩展接口的种类与数量(USB、串口等) 
    

    2.3.2 主板内部接口

    在这里插入图片描述

    2.3.3 主板外部接口

    通常服务器主板外部接口为USB、VGA显示接口 和网络接口、电源接口,还包括多种HBA接口如 FC、iSCSI等

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    2.4 硬盘

    硬盘是服务器主要的存储媒介之一,由一个或者多个铝制或者玻璃制 的碟片组成。这些碟片外覆盖有铁磁性材料。绝大多数硬盘都是固定 硬盘,被永久性地密封固定在硬盘驱动器中

    2.4.1 硬盘分类

    (1)按种类分

    SATA硬盘
    SAS硬盘
    FC硬盘
    SSD硬盘

    (2)按尺寸分

    3.5”硬盘
    2.5”硬盘
    1.8”硬盘
    PCI-E卡

    (3)按转速分

    15000转/分
    10000转/分
    7200转/分

    SATA 硬盘

    SATA是Serial ATA的缩写,即串行ATA
    由于采用串行方式传输数据而得名。SATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点
    SATA3目前支持 6Gbit/s高速传输速率
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    SAS 硬盘

    SAS(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI, 是新一代的SCSI技术,和现在流行的Serial ATA (SATA)硬盘相同,都是采用串行技术以获得更高的传输速度,并通过缩短连结线改善内部空间等。
    SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效 能、可用性和扩充性,并且提供与SATA硬盘的兼容性
    SAS 2.0目前支持6Gbit/s高速传输速率
    在这里插入图片描述
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    SSD 硬盘

    固态硬盘(Solid State Disk)用固态电子存储芯片阵列而制成的硬盘,由控制单元和存储单元(FLASH芯片、DRAM芯片)组成

    优点
    数据存取速度快
    防震抗摔
    没有噪音、发热低
    工作温度范围大
    重量小

    缺点
    成本高
    容量小
    数据损坏后难以恢复
    写入寿命有限
    容易受到某些外部因素的干扰

    2.4.2 评价机械硬盘的关键技术参数

    接口速率
    容量
    尺寸
    主轴转速
    平均寻道时间
    数据传输率
    MTBF(平均故障间隔时间)
    S.M.A.R.T(自监测、分析与报告技术)支持

    2.5 显卡

    显卡(Graphics card)全称显示接口卡,又称显示适配器,是计算机最基本配置、最重要的配件之一。显卡作为电脑主机里的一个重要组成部分,是电脑进行数模信号转换的设备,承担输出显示图形的任务。显卡接在电脑主板 上,它将电脑的数字信号转换成模拟信号让显示器显示出来,同时显卡还是有图像处理能力,可协助CPU工作,提高整体的运行速度。在服务器上添加显卡可以使服务器对外提供3D图形处理服务。

    2.5.1 显卡分类

    (1)集成显卡

    集成显卡是将显示芯片、显存及其相关电路都集成在主板上,与其融为一体的元件,集成的显卡一般不带有显存,而是使用系统的一部分主内存作为显 存。如果使用集成显卡运行需要大量占用内存的空间,对整个系统的影响会比较明显

    优缺点

    优点:
    价格低廉,功耗低,发热量少,部分集成显卡可媲美入门级独立显卡
    缺点:
    性能略低,如需更换显卡必须更换主板。

    (2)独立显卡

    独立显卡是指以独立板卡形式存在,可在具备显卡接口的主板上自由插拔的显卡。独立显卡具备单独的显存,不占用系统内存,而且技术上领先于集成显卡,能够提供更好的显示效果和运行性能。根据显卡性能的不同独立显卡实际分为两类,一类专门为游戏设计的娱乐显卡,一类则是用于绘图和3D渲染的专业显卡。

    优缺点

    优点:单独安装有显存,一般不占用系统内存,在技术上也较集成显卡先进得多,性能肯定不差于集成显卡,容易进行显卡的硬件升级。
    缺点:功耗大,发热量高,价格昂贵

    2.5.2 显卡性能参数

    核心频率

    指显示核心的工作频率,其工作频率在一定程度上可以反映出显示核心的性能,在同样级别的芯片中,核心频率高的则性能要强一些

    显存

    指显卡上用来存储图形图像的内存。越大越优,现在主流的显存类型为GDDR3和GDDR5

    带宽

    显存带宽是显存在一个时钟周期内所能传送数据的位数,位数越大则相同频率下所能传输的数据量越大。

    显存速度

    显存速度一般以ns(纳秒)为单位。常见的显存速度有1.2ns、 1.0ns、0.8ns等,越小表示速度越快、越好。

    显存频率

    显存频率一定程度上反应着该显存的速度,以MHz(兆赫兹)为单位。显存频率的高低和显存类型有非常大的关系.

    2.6 RAID控制器

    RAID卡就是用来实现RAID功能的板卡,通常是由I/O处理 器、硬盘控制器、硬盘连接器和缓存等一系列零组件构成的

    write through

    系统的写入请求直接写入硬盘,安全性很高,性能很低

    write back

    系统的写入请求先存放到缓存 ,再根据时机统一回写到硬盘中,由于缓存的写速度远远高于磁盘,所以这种方式性能可以大大提高,但是一旦掉电数据就会丢失,需配合缓存电池实现数据保护
    在这里插入图片描述

    (1)服务器RAID卡–缓存

    缓存(Cache)是RAID卡与外部总线数据交换的缓冲区, RAID卡先将数据储存在缓存中,再由缓存与外边部据总线做数据交互。极快的缓存存取速度和大缓存容量,大大提高RAID的读写速率,是RAID卡中不可缺少的重要组成部分

    (2)服务器RAID卡–缓存电池

    缓存电池是为了保证服务器掉电情况下,RAID卡缓存中数据的安全 。
    有两种保护机制:

    (1) BBWC(Battery-Backed Write Cache)使用电池供电,一般保持72小时。必须在规定时间内将服务器上电,把缓存数据刷入硬盘。

    (2)FBWC(Flash-Based Write Cache)使用 Flash做缓存数据的存储,掉电时将缓存中的数据写入Flash中存储。写入速度快,一般在几秒钟内完成这一过程,永久有效 ,无时间限制

    2.6.1 常见的RAID控制卡

    在这里插入图片描述

    2.7 PCI-E

    PCI-E接口采用串行传输数据,每个连接设备都有专用连接,不需要向整个总线请求带宽,而且有很高数据传输频率

    2.7.1 PCI扩展槽分类

      PCI 
      PCI-X
      PCI-E1.0
      PCI-E2.0
      PCI-E3.0
    

    在这里插入图片描述

    2.7.2 PCI-E介绍

    PCI Express(以下简称PCI-E)是新一代的总线接口。它采用了目前业内流行的点对点串行连接,比起PCI以及更早期的计算机总线的共享并行架构,每个设备都有自己的专用连接,不需要向整个总线请求带宽,而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率,达到PCI所不能提供的高带宽
    在这里插入图片描述

    2.7.3 PCI-E卡速率

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    现在 PCI-E 1.X和PCI-E 2.X已经淘汰,最常用的就是PCI-E 3.X
    在这里插入图片描述
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    2.8 电源

    电源是服务器的供电装置

    1.交流稳压电源:能够提供一个稳定电压和频率的电源称交流稳定电源
    2.直流稳压电源:能为负载提供稳定直流电源的电子装置
    3.冗余电源:由芯片控制电源进行负载均衡,当一个电源出现故障时, 另一个电源马上可以接管其工作,在更换电源后,又是两个电源协同工作

    3.服务器软件功能

    3.1 BIOS

    BIOS—基本输入输出系统

    1.集成在服务器主板ROM内的管理程序
    2.服务器硬件和软件程序之间的一个接口
    3.具有硬件自检和初始化功能
    4.设置和记录最底层的硬件参数
    5.引导操作系统类型UEFI和Legacy BIOS

    3.2 UEFI对比Legacy BIOS

    1.引导分区:UEFI的GPT限于 9.4 ZB而BIOS的MBR限于 2.2 TB

    2.PXE多播引导:UEFI 支持单个映像的 PXE多播引导。

    3.预引导可管理性:UEFI 提供一个图形界面,可全面访问服务器硬件、网卡、显卡、 USB、并全面支持 x86 和 x64

    4.UEFI ShellROM 上包括内置 UEFI Shell

    5.USB支持采用UEFI启动支持USB3.0,采用Legacy BIOS启动支持USB2.0 深信服云

    3.3 系统管理软件

    监控服务器所有硬件运行状态
    1.包括服务器型号、SN、处理器型号;存储和内存信息;固件版本信息等
    2.对服务器内部温度做监控和统计
    3.硬件故障告警

    丰富的日志记录和定位手段
    1.监视并记录服务器硬件和系统配置中的更改
    2.记录服务器事件(如服务器断电或重置)
    3.硬件故障信息记录
    4.可以对服务器进行一些网络配置

    固件升级
    可以在Web页面上对BIOS、固件进行更新

    4.Sangfor一体机

    4.1 企业云一体机(图片)

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    4.2 桌面云一体机(图片)

    在这里插入图片描述

    4.3 深信服一体机的特性

    1.出厂时已经安装了对应的企业云或桌面云管理平台,用户仅需要做基本的上架及网搭建即可使用。
    2.与我司的企业云和桌面云系统最为契合,出现兼容性问题概率极低
    3.桌面云一体机自带虚拟存储授权
    4.出现异常问题可以快速定位
    5.支持特殊场景化定制

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  • 新型云计算服务器的设计与实现.pdf
  • 云计算服务器网络系统的升级技术.pdf
  • 云计算服务器集群的时间同步方法.pdf
  • 没有哪类设备像“云计算服务器”这样,可以快速的形成产业规模,并得以实践应用。“云服务器”灵敏的捕捉市场需求,仅在短短的一年中,国内外众多服务器厂商便推出了各自的产品。目前,虽然无法给出“云计算服务器”...

    没有哪类设备像“云计算服务器”这样,可以快速的形成产业规模,并得以实践应用。“云服务器”灵敏的捕捉市场需求,仅在短短的一年中,国内外众多服务器厂商便推出了各自的产品。目前,虽然无法给出“云计算服务器”的准确定义,但与现有的通用服务器相比,它拥有独特的特点,自成一派。

      广义而言,云计算服务器是指适合于云计算应用的机架、刀片等服务器;不同于通用服务器面向多种应用、兼顾通用性和扩展性等应用,云服务器则侧重在节省空间、降低能耗和成本上。于是,为云而生,一类全新的具有高密度部署、节能、易于管理的特点,并且每节点价格相对机架服务器要更加低廉服务器应用而生。

    一、 云服务器的前世

      传统的服务器主要面向企业的商用化运算,通过提高处理器的时钟频率、指令集并行度、核数等来提高服务器整体性能。以英特尔AMD为代表的厂商,往往过分追求处理器性能,而忽视了产品的功耗、体积、成本等能效因素,结果导致服务器能效较低,同时造成了服务器体积大、功耗高等问题。

      这就给早期云服务器的诞生,提供了条件。这中间就存在着巨大的市场空间,一方面要在存储、计算之间寻求平衡,同时又要是低能耗的,而云服务器产品正好填补了这一片空间。在2010年,随着云计算需求的迅猛增加,一些厂商看到了商机,尤其是针对大型云计算环境,在密集和繁忙的云计算生态系统设计,如网络服务商、社交网络等领域,在采用基于超大规模计算(hyperscale)的设计后,具有高密度计算性能以及更低的能耗和运行成本的需求。

      二、 首款云服务器诞生

      其实,早在2010年3月,DELL就推出了PowerEdge C系列服务器。DELL的C系列,可以说是最早明确定位于云计算的服务器。此后,HP的SL可扩展服务器、IBMiDataPlex 系列服务器,超微(SuperMicro)的SuperServer系列,都是面向全新云计算领域的服务器, 这些产品都可以说是为云计算量身定制的。

      首个引入云计算服务器概念的厂商非属DELL了。以PowerEdgeTM C6100为例,在2U机架式机箱中配备四个双插槽服务器节点,所占用空间更小、电源和冷却功耗更低。C6100针对超大规模精心设计的构建模块,适用于高性能群集计算、Web 2.0环境和云构建器。

    Power Edge C6100的设计为2U机架式机箱中配备四个双路服务器节点,在提供最高密度的同时,便于实现单节点可维护性以及热插拔2.5英寸和3.5英寸硬盘驱动器。

      此外,戴尔同时推出的Power Edge C 系列中,还包含有两款机架服务器和一款PCIe扩展机箱。C1100 是一款双插槽1U机架服务器,能在1U外形规格中提供大容量内存和磁盘存储;C2100是双插槽六核或四核2U机架式服务器;PowerEdge C410x ,可以支持PCIe扩展机箱支持多达16个PCIe设备。

     

    三、 云服务器的系统结构和优势

      与传统服务器相比,在传统服务器中,均包含处理器摸块、存储模块、网络模块、电源、风扇等设备。而云服务器关注的是高性能吞吐量计算能力,关注在一段时间内的工作最总和。因此,云服务器在架构上和传统的服务器有着很大的区别。

      架构上,云服务器体系架构包含云处理器模块、网络处理模块、存储处理模块与系统件理模块等。这种架构的优势使得云服务器可以大大提高了利用率,采用多个云处理器完成系统设计,引入低功耗管理理念完成对系统的集中冗余管理,同时在系统中省去了很多重复的硬件。

       云服务器一般包括线程、核、处理器、网络、加速器等功能单元全部计算的总和。因此,云计算一般都有着庞大的数据输入量或海量的工作集。

       在负载均衡上,云服务器中采用负载均衡机制,可以解决成本、性能、可扩展能力等各方面的矛盾,通过相对总体成本较低的计算机群集,可以实现单机系统无法提供的强大性能。

       在节能方面,云服务器针对存储模块进行硬件虚拟化,去掉主板上不常使用,但十分耗电相关硬件,使得服务器结构更加精简,大大降低系统功耗。

       在服务管理方面,云服务器将通过为管理层提供管理接口的形式,支持云计算服务管理。

      不难看出,云服务器在设计上突出自身特点,朝着低功耗、小体积等的方向发展。

      四、 推动云服务器发展的引擎

      2011年云计算对服务器市场开始产生实质性的拉动作用,作为刺激内需、提升地方信息化水平和调整产业结构的重要手段,2011年各地政府大力投入云计算中心的建设,无论是面向高新技术园区企业提供服务的园区云,还是整合政府内部计算资源的政务云,亦或是具备公众服务职能的"智慧城市"级混合云,都拉动了整体服务器市场销量的增长,产品结构进一步高端化。

      IBM、HP等厂商不断加快云计算布局,国内企业也有后发制人的态势。2011年,浪潮全面云计算战略转型,连续推出大服务器、海量存储、云数据中心操作系统等产品,并与哈尔滨、宁波、合肥、兰州、鄂尔多斯、宿迁等地区政府签订战略合作协议,打造了以济南云计算中心、岛电子政务平台、安徽广电媒体云为代表的多个行业云成功项目。

      2011年9月,曙光发布了云计算战略,推出云基础设施、云管理平台、云安全云存储、云服务等产品,加紧了城市云计算战略布局,与重庆、无锡等多个城市签订了战略合作协议,这些都为拉动了曙光云服务器销量增长起到了重要的作用。2012年,曙光中标北京云计算中心,国内企业又一次在云计算领域得到外界的认可。

      有两组数据,可以看出未来3年的云服务器的发展规模:到2015年,用来部署公有云的服务器出货量有望达到120万台,将实现21.1%的年复合增长率;被用来部署私有云的服务器出货量将达57万台,年复合增长率为22.4%。

      长期来看,随着互联网爆发式的采购增长,以及国内数据中心的更新、各城市的云计算平台的搭建,云计算已经从市场培育期转入高速发展期,在这场颠覆性以往平台的竞争中,云计算服务器必将是支撑这个平台的利器

     

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  • 云计算服务器虚拟化专利分析及研究.pdf
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