服务器硬件及其操作系统基础

计算机系统有硬件（Hardware）系统和软件（Software）系统两大部分组成
运算器
中央处理器
主机 控制器

ROM
内存储器
RAM
硬件系统

外部存储器————硬盘、软盘、光盘、磁带
外部设备 输入设备————键盘、鼠标、扫描仪
输出设备————显示器、打印机、绘图仪
计算机系统 其他设备————调制解调器

操作系统
系统软件 程序语言处理系统
数据库管理系统
软件系统 程务程序————检查、诊断、调试程序

通用应用软件————如Office办公软件包
应用软件

专业应用软件————用户程序

计算机：能接收和存储信息，并按照存储在其内部的程序对海量数据进行自动、高速的处理，然后把处理结果输出的现代化智能电子设备。按规模划分又可以分为巨型计算机、大型计算机、小型计算机、微型计算机。
计算机的发展经历了：电子管时代、晶体管时代、集成电路时代和大规模集成电路时代。
冯诺依曼体系描述了计算机的五大结构：运算器、控制器、存储器、输入设备、输出设备。
服务器的定义：在网络操作系统的控制下，将与其相连的硬盘、磁带、打印机及昂贵的专用通讯设备提供给网络上的客户站点共享，也能为网络用户提供计算、信息发布及数据管理等服务。
一.服务器按应用功能可分为：
Web服务器、数据库服务器、邮件服务器、文件服务器、中间件服务器、日志服务器、监控服务器、程序版本控制服务器、虚拟机服务器、打印服务器、域控制服务器、多媒体服务器、通讯服务器、ERP服务器等。
二.服务器按外形分类：
塔式服务器、机架式服务器、刀片式服务器
1.塔式服务器
早期的服务器形式
外形以及结构和平时使用的立式PC差不多
机箱空间大，主板扩展性较强，插槽较多
预留了足够的内部空间以便日后进行硬盘和电源的冗余扩展。设计一般都考虑降噪。
基于以上特点，塔式应用范围非常广，使用频率较高
2.机架式服务器
按照统一标准设计，配合机柜统一使用
便于统计管理，高密度，节省空间
机架服务器的宽度为19英寸,高度为42U（约2米）
单台主机高度以U为单位
1U=1.75英寸=44.45毫米，通常有1U，2U，3U，4U，5U，7U几种标准的服务器。机柜的尺寸也是采 用通用的工业标准
现阶段销售数量最多的服务器
机箱尺寸比较小巧
在机柜中可以同时放置多台服务器
3.刀片式服务器
在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度
更高的密度，集中管理，高性能，灵活扩展，按需配置
可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。在集群模式下，所有的母板可以连接起来 提供高速的网络环境，并同时共享资源，为相同的用户群服务

三.服务器硬件组成：
1.CPU
CPU（Central Processing Unit）即中央处理器。主要由控制器和运算器构成，此外还有寄存器和高速缓存，是整个计算机系统最重要的部分。
生产厂家：Intel（Xeon志强、Itanium安腾）、AMD（Althlon MP）、IBM（PowerPC）。
主要参数：

主频：主频是CPU的时钟频率(CPU Clock Speed)即系统总线的工作频率。一般说来，主频越 高，CPU的速度越快。由于内部结构不同，并非所有的时钟频率相同的CPU的性能都一样。
外频：外频即系统总线的工作频率
倍频：倍频则是指CPU外频与主频相差的倍数
（三者关系是：主频=外频x倍频。 CPU的倍频通常被锁定，所谓超频改变的是外频，现在CPU的自动变频技术也是如此。）
高速缓存（cache）：可以高速交换的存储器，由静态RAM组成，结构较复杂，在CPU管芯面积不能太大的情况下，高速缓存的容量不可能做得太大。CPU缓存分为一级，二级，三级缓存，即L1，L2，L3
内存总线速度(Memory-Bus Speed): 指CPU与二级(L2)高速缓存和内存之间的通信速度（用频率Hz表示），与总线宽度（用位bit表示）的乘积决定了CPU可以访问的物理地址空间 。

按照CPU体系架构来区分，服务器主要分为两类：
非x86服务器：使用RISC （精简指令集）或EPIC （并行指令代码） 处理器，并且主要采用UNIX和其它专用操作系统的服务器，指令系统相对简单，它只要求硬件执行很有限且最常用的那部分执令，CPU主要有HP的Alpha、IBM的Power PC、MIPS的MIPS和SUN的Sparc、Intel研发的EPIC安腾处理器等。这种服务器价格昂贵，体系封闭，但是稳定性好，性能强，主要用在金融、电信等大型 企业的核心系统。
x86服务器：又称CISC （复杂指令集）架构服务器，即通常所讲的PC服务器，它是基于PC机体系结构，使用Intel或其它兼容x86指令集的处理器芯片的服务器。目前主要为Intel的Xeon E3，E5，E7系列，价格相对便宜、兼容性好、稳定性较差、安全性不算太高。
按CPU个数来分：4路及4路以上服务器（企业级服务器），2路服务器（部门级服务器），1路服务器（入门级服务器）

2.主板
主板mainboard、系统板systemboard或母板(motherboard)它安装在机箱内，是计算机最基本的也是最重要的部件之一
主板一般为矩形电路板，上面安装了组成计算机的主要电路系统，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、键盘和面板控制开关接口、指示灯插接件、扩充插槽、主板及插卡的直流电源供电接插件等元件。

3.内存
内存（memory）是介于CPU 和外部存储之间，是CPU 对外部存储中程序与数据进行高速运算时存放程序指令、数据和中间结果的临时场所，它的物理实质就是一组具备数据输入输出和数据存储功能的高速集成电路。
内存是CPU能直接寻址的存储空间，由半导体器件制成。内存的特点是存取速度快。
计算机中所有程序的运行都是在内存中进行的，因此内存的性能对计算机的影响非常大。
外存：硬盘，U盘，软盘，光盘，磁带。
内存和外存的区别：内存断电后数据丢失， 外存断电后数据可以保存。
容量：即该内存的存储容量，单位一般为“MB”或“GB”
内存带宽： 内存带宽是指内存与北桥芯片之间的数据传输率，单位一般为“MB/s”或“GB/s”。现在的单通道内存控制器一般都是64bit的。
计算公式如下：内存带宽=内存总线频率×数据总线位数/8 （双通道时应再乘2）

服务器内存技术
在线备用内存技术
当主内存或者是扩展内存中的内存出现多位错误时或者出现物理内存故障时，服务器仍继续运行 由备用内存接替出现故障内存的工作
备用的内存区域必须比其它区域的内
存容量要大或相同

内存镜像
镜像为系统在出现多位错或内存物理故障时提供数据保护功能，以保证系统仍能正常的运行 数据同时写入两个镜像的内存区域
从一个区域进行数据的读取

4.硬盘
HDD机械硬盘
存储介质——盘片的基板是金属或玻璃材质制成，为达到高密度高稳定的质量，基板要求表面光滑平整，不可有任何暇疵。
读写头——磁头是硬盘读取数据的关键部件，它的主要作用就是将存储在硬盘盘片上的磁信息转化为电信号向外传输。

机械臂——带动磁头在盘片上读取数据。
驱动马达——马达上装有一至多片盘片，为保持其平衡不可抖动，所以其质量要求严谨，不产生高温躁音。
缓存——为了解决系统前后级读写速度不匹配的问题，将磁盘上常用文件放置在缓存内，以提高硬盘的读写速度。
SSD 固态磁盘

SSD(Solid State Disk)泛指使用NAND Flash组成的固态硬盘。其特别之处在于没有机械结构，以区块写入和抹除的方式作读写的功能，因此在读写的效率上，非常依赖读写技术上的设计。
SSD读写存取速度快，性能稳定，防震性高，发热低，耐低温，电耗低，无噪音。因为没有机械部分，所以长时间使用也出现故障几率也较小。缺点:价格高，容量小，在普通硬盘前毫无性价比优势。其特别之处在于没有机械结构，以区块写入和抹除的方式作读写的功能，因此在读写的效率上，非常依赖读写技术上的设计。
SSD读写存取速度快，性能稳定，防震性高，发热低，耐低温，电耗低，无噪音。因为没有机械部分，所以长时间使用也出现故障几率也较小。缺点:价格高，容量小，在普通硬盘前毫无性价比优势。
基本参数：
容量是硬盘最主要的参数。单位有MB、GB、TB 。1TB=1024GB 1GB=1024MB。
转速是指硬盘盘片每分钟转动的圈数，单位为rpm。现在硬盘的转速已经达到10000rpm，15000rpm
传输速率指硬盘的数据传输率是指硬盘读写数据的速度，单位为兆字节每秒（MB/s） （固态硬盘没有该参数）。

缓存将磁盘上常用文件放置在缓存内，大小以M位单位。
硬盘接口类型： ST506/412接口，ESDI接口，IEEE 1394接口
IDE接口--------硬盘接口规范，采用ATA技术规范。
SCSI接口------应用于小型机上的高速数据传输技术。
SATA接口----- Serial ATA，提高传输速率，支持热插拔。
SAS接口------- Serial Attached SCSI，兼容SATA。
目前主流的硬盘接口为SATA和SAS接口，因此，硬盘按接口类型可分为SATA硬盘和SAS硬盘。
硬盘附件磁盘阵列（Raid）卡：
用来实现RAID的建立和重建，检测和修复多位错误，错误磁盘自动检测等功能。RAID芯片使CPU的资源得以释放。
阵列卡的作用：把若干硬盘驱动器按照一定要求组成一个整体、由阵列控制器管理的系统，用来提高磁盘子系统的性能及可靠性。
阵列卡参数 ：支持的RAID级别（常见0、1、5、6、01、10），阵列卡缓存，电池保护

5.电源和风扇
支持服务器的电力负载、支持冗余，防止电源故障、故障预警，保证服务器持续运行
电源子系统包括：智能电源和风扇，冗余电源和风扇

6.显卡
服务器都在主板上集成了显卡，但是显存容量不高，一般为16M或32M。
GPU ：Graphic Processing Unit，即“图形处理器”

7.网卡
服务器都在主板上集成了网卡，传输速率为1GB/s，即千兆网卡特殊应用需要高端网卡，如光纤网卡，Infiniband网卡等，传输速率能达到10GB/s、20GB/s，即万兆网卡。

热插拔技术
又称为热交换技术（Hot Swap），允许在不关机的状态下更换故障热插拔设备。
常见的热插拔设备：硬盘，电源，PCI设备，风扇等。
热插拔硬盘技术与RAID技术配合起来，可以使服务器在不关机的状态下恢复故障硬盘上的数据，同时并不影响网络用户对数据的使用。

四.存储网络

用于存放数据信息的设备和介质，是计算机系统的外部存储，数据可安全存放，长期驻留。
DAS----直接连接存储
NAS-----网络连接存储
SAN-----存储区域网络

DAS直接存储(Direct Attached Storage)。存储设备与主机的紧密相连。 管理成本较低，实施简单。
储时直接依附在服务器上，因此存储共享受到限制。CPU必须同时完成磁盘存取和应用运行的双重任务，所以不利于CPU的指令周期的优化，增加系统负担。

NAS网络连接存储(Network Attached Storage)。（ NFS、 SMB/CIFS ），实现文件共享。集中管理数据，从而释放带宽、提高性能。可提供跨平台文件共享功能。可靠性较差，适用于局域网或较小的网络。

SAN存储区域网络(Storage Area Networks，SAN)利用高速的光纤网络链接服务器与存储设备，基于SCSI，IP ，ATM等多种高级协议，实现存储共享。服务器跟储存装置两者各司其职。利用光纤信道来传输数据 ﹐以达到一个服务器与储存装置之间多对多的高效能、高稳定度的存储环境。实施复杂，管理成本高。

五.操作系统
OS: Operating System，主要负责硬件驱动、进程管理、内存管理、网络管理、安全管理、文件管理
分类：
服务器OS：RHEL, CentOS,Windows Server,AIX
桌面OS：windows 10,windows 7,Mac OS，fedora
移动设备OS：Andriod,IOS,YunOS

开发接口标准
ABI（Application Binary Interface）描述了应用程序与OS之间的底层接口,允许编译好的目标代码在使用兼容ABI的系统中无需改动就能运行。
API（Application Programming InterfaceAPI定义了源代码和库之间的接口，因此同样的源代码可以在支持这个API的任何系统中编译。
POSIX（Portable Operating System Interface）IEEE在操作系统上定义的一系列API标准
POSIX兼容的程序可在其它POSIX操作系统编译执行
运行程序格式：
Windows: EXE,dll(dynamic link library)，lib
Linux: ELF,so(shared object),a

编程语言
低级语言
机器语言：0和1
汇编语言：和机器语言一一对应，与硬件相关的特有代码、驱动程序开发
中级语言：C
系统级应用、驱动程序
高级语言：java, Objective-C,C#,python, php应用级程序开发 服务器三大操作系统

Windows：
Linux：GNU/Linux
Unix：
System: （Bell Lab）
AIX （IBM）
Solaris (SUN)
HP-UX (HP)
BSD: （BSRG）Berkeley System Distribution
NetBSD
OpenBSD
FreeBSD

Linux内核下载：www.kernel.org
Linux操作系统：Linux内核+ GNU工具=完整的类UNIX操作系统

Linux发行版
slackware：SUSE Linux Enterprise Server (SLES)，opensuse桌面
debian：ubuntu，mint
redhat：rhel（redhat enterprise linux ）每18个月发行一个新版本
CentOS：兼容rhel的格式
中标麒麟：中标软件
fedora：每6个月发行一个新版本
ArchLinux：轻量简洁
Gentoo：极致性能，不提供传统意义的安装程序
LFS: Linux From scratch 自制Linux
Android: kernel+busybox （工具集）+java虚拟机 http://futurist.se/gldt/
开源：软件和源代码提供给所有人
自由分发软件和源代码
能够修改和创建衍生作品
作者的代码完善
软件分类：商业，共享，自由

开源协议
GPLv2, GPLv3, LGPL(lesser) ：copyleft，WordPress
Apache: apache
BSD: bsd
Mozilla
Apache
MIT

Linux哲学思想
一切都是一个文件（包括硬件）
小型，单一用途的程序
链接程序，共同完成复杂的任务
避免令人困惑的用户界面
配置数据存储在文本中

获取发行版
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