Linux实战教学笔记02:计算机系统硬件核心知识
2016-12-23 22:07
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标签（空格分隔）：Linux实战教学笔记-陈思齐
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常见服务器品牌
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DELL R720
加上盖子
DELL R620
2U 3650
4U 3850
8U 3950
仅作了解，质量好，但价格贵，互联网公司不太常用
IOE（IBM oracle emc）
相当于人体的心脏，保障电源供应，要选择质量好的电源。生产中一般单个服务器核心业务最好使用双电源AB线路。如果集群（一堆机器做一件事情）的情况可以不用双电源。
相当于人体的大脑，负责计算机的运算和控制，是服务器性能效率的最核心部件。 常见品牌：Intel，AMD
一般的企业里的服务器，CPU颗数2-4颗，单颗CPU是4核。内存总量一般是16-256G（32G，64G）
做虚拟化的宿主机（eg：安装vmware的主机），CPU颗数4-8颗，内存总量一般是48-128G，6-10个虚拟机。
片===硬盘===程序
播放片===被运行起来的程序===进程
没完没了播放片==（住院）==一直在运行的程序===守护进程
程序：c/php/java,代码文件，静态的，放在磁盘里的数据。
进程：正在运行着的程序，进程运行就是系统把程序放在内存里执行
守护进程（daemon）：持续保持运行着的程序。
程序和进程的区别：
电影放在磁盘里就是程序
看片放到内存里就相当于进程
计算机重启，内存的数据会释放掉
从开发角度对守护进程的解释：
运行或者执行任何服务都脱离不开计算机的底层协议TCP／IP协议，而想要操作TCP／IP协议就需要用到计算机的底层语言C语言，但是C语言用起来很麻烦，通常要实现一个很小的功能都需要写上好几十甚至上百行代码，太繁琐。于是就有人想到，将一些可以实现某个功能的C语言代码封装起来，然后起一个新的名词，那么用这个新的名词来告诉计算机自动执行封装的那么一大堆C代码，这样就方便多了。于是，慢慢的这类型的新词汇多了以后，渐渐组成了现在我们常见的编程语言，比如：java，python，C#。而我们知道如果我们利用xshell来远程服务器的时候，需要通过ssh协议并访问服务器的22端口。之所以，能够联通，是因为服务器端始终有一个叫做sshd服务的进程在监听着22端口，这个服务就是通过python等类似语言继续封装出来的程序，由于它不断的在服务器的后台运行，始终守护且监听着服务器的22端口，所以我们就叫它们为守护进程。
常用的磁盘（硬盘）都是3.5英寸的（ide，sas，sata），常规的机械硬盘，读取（性能不高）性能比内存差很多，所以，在企业工作中，我们才会把大量的数据缓存到内存，写入到缓冲区，这是当今互联网网站的解决网站访问速度慢的方案。
磁盘接口或类型：IDE，SCSI，SAS，SATA，SSD（电子的），IDE，SCSI退出历史舞台。
性能与价格：SSD（固态）>SAS>SATA
磁盘的大小
1byte=8bit 1K=1024byte 1M=1024K
1G=1024M 1T=1024G 1PB=1024T
字节（byte）：8个二进制位为一个字节（B）
市面上卖硬盘的都是按1000计算，号称500G硬盘=5001000B1000KB*1000MB
企业案例：提升用户体验的网站解决方案 看具体需求，然后选择方案
1，门户（大网站）极端案例：
大并发写入案例（抢红包，微博）
高并发，大数据量，写数据会把数据写到内存，积累一定的量后，然后再定时或者定量的写到磁盘（减少磁盘IO Input／Output 磁盘读写），最终还是会把数据加载到内存中再对外提供访问。
特点：
a，优点：写数据到内存，性能高速度块（微博，微信，SNS，秒杀）
b，缺点：可能会丢失一部分在内存中还没有来得及存入磁盘的数据。
解决数据不丢的方法：
a，服务器主板上安装蓄电池，在断电瞬间把内存数据回写磁盘
b，UPS（一组蓄电池）不间断供电（持续供电10分钟，IDC数据IPS 1小时）。UPS （Uninterruptible Power
System／Uninterruptible Power
Supply），即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。
c，选双路电的机房，使用双电源，分别接不同路的电，服务器要放到不同的机柜，地区。
2，中小企业案例
对于并发不是很大，数据也不是特别大的网站，读多写少的业务，会先把数据写入到磁盘，然后再通过程序把写到磁盘的数据读入到内存里，再对外通过读内存提供访问服务。
小结：
门户极端案例：高并发，大数据
先把数据写到内存，然后再定时或定量写到磁盘，最终还是会加载到内存
特点：
a，高并发写入性能高
b，可能会丢失一部分在内存中还没来得及存入磁盘的数据
中小企业案例：
并发时很大的网站会先把数据存到磁盘，然后再通过程序把数据读入到内存里，在对外提供访问服务
温馨提示：
网站优化的核心就是想办法把数据放入内存提供服务，或者让用户写数据写到内存（这样最快）
3，企业面试题：buffer和cache什么区别？
看视频===>buffering把视频数据缓存到磁盘===>写数据到磁盘上或者写数据到内存中
cache===>从磁盘或者内存读取数据
简单解答：
写入数据到内存里，这个数据的内存空间称为缓冲区（buffer），写入缓冲区。
从内存读取数据，这个存数据的内存空间称为缓存区（cache），读取缓存区。
由于99%的网站都是以读取为主，写入为辅，读写比例至少10:1，所以并发写入一般不是问题。
提醒： 这里提到的内存和磁盘，是由多台机器组成的集群架构环境memcached（纯内存）／redis（内存加磁盘）
2，比较核心的业务SAS
生产环境===>已经对外提供服务的环境
3，不对外提供访问的服务器，例如，线下的数据备份，可选SATA（7200-10000转／分）
SATA特点：容量大，价格便宜，但是速度比较慢。
4，高并发访问，小数据量，可以选择SSD
问：既然SSD最好，那是不是都选SSD？
淘宝网企业案例：
服务器会把sata和ssd结合起来用，热点存储，程序动态调度。
开发团队发明了一套算法，把那些访问很集中的一些东西放在那个SSD盘上，因为SSD提供很好的读性能，我们就让这些80%左右的这种读从SSD上产生，剩下的图片我们把它放在传统那种SAS或者更低廉的一些SATA盘上，这样我们整个节点的性能非常好，单机可以支撑三千到四千IO，这是我们系统没有任何显示出访问慢，或者其他不好的表现。
因为每台机器的成本又降得非常低，如果可以，比如说追求一个大的存储，我可以用全SSD，但是我SSD的成本相对要高很多，我可以用比较廉价的SAS或者SATA来存一些访问频度不是很高的，用SSD存访问频度高的文件，这样整体上的性能就协调的非常好，成本也非常低。整体上可以这么说，我们通过这样一年的优化，在原来硬件基础上投资50%实现了性能是原来两倍的一个架构。现在我们总体的这种TCO是原来的1/4左右。
热点存储的思路非常好，在学习磁盘组成和原理的内容时，有关热点数据的内容，必须要仔细体会。现如今看来，对很多中小型公司还是很新颖的存储方式。顺便说下，大公司无论做什么都要考虑性价比问题，而不光是要把问题解决，因为，设备的奇数太大，做一点点就会节省非常多的成本。阿里，联想的大规模云计算其实归根结底都在解决性价比问题，否则，就无法推向市场，真正的应用到商业市场中。
这里做个了解即可
ns 纳秒 1s = 10^9 ns
us 微妙 1s = 10^6 us
ms 毫秒 1s = 1000ms
基本作用：
你有很多土地。
单独管理不方便。
整合，然后管理。
网站数据量很大的时候，单块盘装不下了，购买多块盘，又不想单个盘存放数据，就需要工具把所有的盘整合成一个大磁盘，再在这个大磁盘上在分区（虚拟磁盘）方数据
另外一大功能，多块盘放在一起可以有冗余（备份）。
RAID有很多种整合方式，RAID 0 1 5 10
有RAID卡后，一般磁盘就会插到RAID卡上，而不是直接插到主板上了
互联网公司服务器一般都会购买RAID卡（主板自带，独立RAID卡），RAID卡上也是有缓存的。
冗余从好到坏：raid1，raid10，raid5，raid0
性能从好到坏：raid0，raid10，raid5，raid1
成本从低到高：raid0，raid5，raid1，raid10
不同RAID级别的企业应用举例：
根据数据的存储和访问的需求，去匹配对应的RAID级别。====>适用于互联网公司
单台服务器，很重要，盘不多，系统盘raid1
数据库／存储服务器，主库raid10，从库raid5/raid0（为了维护成本，raid10）
web服务器，如果没有太多数据的话，raid5，raid0（单盘）
有多台，监控／应用服务器，raid0，raid5.
速度最快，但安全性最低，一块磁盘出了问题，所有的数据都会损坏且无法修复
Raid 1:追求极致的数据安全的磁盘存储解决方案（最安全）
安全性最高，但磁盘利用率最低，只有50%。
Raid 5:追求数据安全和存储成本兼顾的磁盘存储解决方案（比Raid10成本低）
数据读取比较快，但是写入速度一般。磁盘利用率高于Raid1
Raid 10:追求数据传输和数据安全兼顾的磁盘存储解决方案（比Raid5性能高）
Raid10是Raid0和Raid1的组合体。Raid1这里就是一个冗余的备份阵列，而Raid0则负责数据的读写阵列。拥有极高的读写效率和数据安全保护。但是磁盘利用率低，价格比较贵。
企业应用：
建议淘汰光驱，为老板省钱
U盘安装系统，网络安装（ftp，http），无人值守批量安装系统（pxe+kickstart）
专业布线：什么是专业的，请看图
1，你用过的服务器型号有哪些？配置如何？
2，程序和进程（守护进程）的区别？
3，提升用户体验的网站解决方案
4，buffer与cache的区别？
5，描述Raid0 1的特点？
第1章 互联网企业常见服务器介绍
1.1 互联网公司服务器品牌
- DELL（大多数公司，常用）- HP
- IBM（百度在用）
浪潮
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常见服务器品牌
1.1.1 Dell服务器品牌
Dell服务器官网链接，点击即可
有疑问问销售
DELL R720
加上盖子
DELL R620
1.1.2 IBM品牌
1U 3550/m3 3550/m52U 3650
4U 3850
8U 3950
仅作了解，质量好，但价格贵，互联网公司不太常用
IOE（IBM oracle emc）
1.1.3 HP 品牌
DL380G7/G8（2u）1.2 服务器主要零部件
1.2.1 电源
相当于人体的心脏，保障电源供应，要选择质量好的电源。生产中一般单个服务器核心业务最好使用双电源AB线路。如果集群（一堆机器做一件事情）的情况可以不用双电源。
1.2.2CPU 处理器
相当于人体的大脑，负责计算机的运算和控制，是服务器性能效率的最核心部件。 常见品牌：Intel，AMD
一般的企业里的服务器，CPU颗数2-4颗，单颗CPU是4核。内存总量一般是16-256G（32G，64G）
做虚拟化的宿主机（eg：安装vmware的主机），CPU颗数4-8颗，内存总量一般是48-128G，6-10个虚拟机。
1.2.3 内存
CPU和磁盘之间的缓冲设备，是临时存储器（存放数据），断电数据丢失。 一般程序运行的时候会被调度到内存中执行，服务器关闭或程序关闭之后，数据自动从内存中释放掉。片===硬盘===程序
播放片===被运行起来的程序===进程
没完没了播放片==（住院）==一直在运行的程序===守护进程
程序：c/php/java,代码文件，静态的，放在磁盘里的数据。
进程：正在运行着的程序，进程运行就是系统把程序放在内存里执行
守护进程（daemon）：持续保持运行着的程序。
程序和进程的区别：
电影放在磁盘里就是程序
看片放到内存里就相当于进程
计算机重启，内存的数据会释放掉
从开发角度对守护进程的解释：
运行或者执行任何服务都脱离不开计算机的底层协议TCP／IP协议，而想要操作TCP／IP协议就需要用到计算机的底层语言C语言，但是C语言用起来很麻烦，通常要实现一个很小的功能都需要写上好几十甚至上百行代码，太繁琐。于是就有人想到，将一些可以实现某个功能的C语言代码封装起来，然后起一个新的名词，那么用这个新的名词来告诉计算机自动执行封装的那么一大堆C代码，这样就方便多了。于是，慢慢的这类型的新词汇多了以后，渐渐组成了现在我们常见的编程语言，比如：java，python，C#。而我们知道如果我们利用xshell来远程服务器的时候，需要通过ssh协议并访问服务器的22端口。之所以，能够联通，是因为服务器端始终有一个叫做sshd服务的进程在监听着22端口，这个服务就是通过python等类似语言继续封装出来的程序，由于它不断的在服务器的后台运行，始终守护且监听着服务器的22端口，所以我们就叫它们为守护进程。
1.2.4 磁盘
磁盘就是永久存放数据的存储器，磁盘上也是有缓存的（芯片）。常用的磁盘（硬盘）都是3.5英寸的（ide，sas，sata），常规的机械硬盘，读取（性能不高）性能比内存差很多，所以，在企业工作中，我们才会把大量的数据缓存到内存，写入到缓冲区，这是当今互联网网站的解决网站访问速度慢的方案。
磁盘接口或类型：IDE，SCSI，SAS，SATA，SSD（电子的），IDE，SCSI退出历史舞台。
性能与价格：SSD（固态）>SAS>SATA
磁盘的大小
1byte=8bit 1K=1024byte 1M=1024K
1G=1024M 1T=1024G 1PB=1024T
字节（byte）：8个二进制位为一个字节（B）
市面上卖硬盘的都是按1000计算，号称500G硬盘=5001000B1000KB*1000MB
1.2.5【磁盘原理案例】
企业案例：提升用户体验的网站解决方案 看具体需求，然后选择方案
1，门户（大网站）极端案例：
大并发写入案例（抢红包，微博）
高并发，大数据量，写数据会把数据写到内存，积累一定的量后，然后再定时或者定量的写到磁盘（减少磁盘IO Input／Output 磁盘读写），最终还是会把数据加载到内存中再对外提供访问。
特点：
a，优点：写数据到内存，性能高速度块（微博，微信，SNS，秒杀）
b，缺点：可能会丢失一部分在内存中还没有来得及存入磁盘的数据。
解决数据不丢的方法：
a，服务器主板上安装蓄电池，在断电瞬间把内存数据回写磁盘
b，UPS（一组蓄电池）不间断供电（持续供电10分钟，IDC数据IPS 1小时）。UPS （Uninterruptible Power
System／Uninterruptible Power
Supply），即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。
c，选双路电的机房，使用双电源，分别接不同路的电，服务器要放到不同的机柜，地区。
2，中小企业案例
对于并发不是很大，数据也不是特别大的网站，读多写少的业务，会先把数据写入到磁盘，然后再通过程序把写到磁盘的数据读入到内存里，再对外通过读内存提供访问服务。
小结：
门户极端案例：高并发，大数据
先把数据写到内存，然后再定时或定量写到磁盘，最终还是会加载到内存
特点：
a，高并发写入性能高
b，可能会丢失一部分在内存中还没来得及存入磁盘的数据
中小企业案例：
并发时很大的网站会先把数据存到磁盘，然后再通过程序把数据读入到内存里，在对外提供访问服务
温馨提示：
网站优化的核心就是想办法把数据放入内存提供服务，或者让用户写数据写到内存（这样最快）
3，企业面试题：buffer和cache什么区别？
看视频===>buffering把视频数据缓存到磁盘===>写数据到磁盘上或者写数据到内存中
cache===>从磁盘或者内存读取数据
简单解答：
写入数据到内存里，这个数据的内存空间称为缓冲区（buffer），写入缓冲区。
从内存读取数据，这个存数据的内存空间称为缓存区（cache），读取缓存区。
由于99%的网站都是以读取为主，写入为辅，读写比例至少10:1，所以并发写入一般不是问题。
提醒： 这里提到的内存和磁盘，是由多台机器组成的集群架构环境memcached（纯内存）／redis（内存加磁盘）
2.1 企业级服务器应用
1，常规正式工作场景（线上的生产环境）主选SAS（结合SATA和15000转／分，机械磁盘转数高的性能好）2，比较核心的业务SAS
生产环境===>已经对外提供服务的环境
3，不对外提供访问的服务器，例如，线下的数据备份，可选SATA（7200-10000转／分）
SATA特点：容量大，价格便宜，但是速度比较慢。
4，高并发访问，小数据量，可以选择SSD
问：既然SSD最好，那是不是都选SSD？
淘宝网企业案例：
服务器会把sata和ssd结合起来用，热点存储，程序动态调度。
开发团队发明了一套算法，把那些访问很集中的一些东西放在那个SSD盘上，因为SSD提供很好的读性能，我们就让这些80%左右的这种读从SSD上产生，剩下的图片我们把它放在传统那种SAS或者更低廉的一些SATA盘上，这样我们整个节点的性能非常好，单机可以支撑三千到四千IO，这是我们系统没有任何显示出访问慢，或者其他不好的表现。
因为每台机器的成本又降得非常低，如果可以，比如说追求一个大的存储，我可以用全SSD，但是我SSD的成本相对要高很多，我可以用比较廉价的SAS或者SATA来存一些访问频度不是很高的，用SSD存访问频度高的文件，这样整体上的性能就协调的非常好，成本也非常低。整体上可以这么说，我们通过这样一年的优化，在原来硬件基础上投资50%实现了性能是原来两倍的一个架构。现在我们总体的这种TCO是原来的1/4左右。
热点存储的思路非常好，在学习磁盘组成和原理的内容时，有关热点数据的内容，必须要仔细体会。现如今看来，对很多中小型公司还是很新颖的存储方式。顺便说下，大公司无论做什么都要考虑性价比问题，而不光是要把问题解决，因为，设备的奇数太大，做一点点就会节省非常多的成本。阿里，联想的大规模云计算其实归根结底都在解决性价比问题，否则，就无法推向市场，真正的应用到商业市场中。
2.2 缓存
记住一句话：缓存无处不在，电脑硬件，网站集群！这里做个了解即可
ns 纳秒 1s = 10^9 ns
us 微妙 1s = 10^6 us
ms 毫秒 1s = 1000ms
2.3 DELL阵列卡（RAID卡）
基本作用：
你有很多土地。
单独管理不方便。
整合，然后管理。
网站数据量很大的时候，单块盘装不下了，购买多块盘，又不想单个盘存放数据，就需要工具把所有的盘整合成一个大磁盘，再在这个大磁盘上在分区（虚拟磁盘）方数据
另外一大功能，多块盘放在一起可以有冗余（备份）。
RAID有很多种整合方式，RAID 0 1 5 10
有RAID卡后，一般磁盘就会插到RAID卡上，而不是直接插到主板上了
互联网公司服务器一般都会购买RAID卡（主板自带，独立RAID卡），RAID卡上也是有缓存的。
冗余从好到坏：raid1，raid10，raid5，raid0
性能从好到坏：raid0，raid10，raid5，raid1
成本从低到高：raid0，raid5，raid1，raid10
不同RAID级别的企业应用举例：
根据数据的存储和访问的需求，去匹配对应的RAID级别。====>适用于互联网公司
单台服务器，很重要，盘不多，系统盘raid1
数据库／存储服务器，主库raid10，从库raid5/raid0（为了维护成本，raid10）
web服务器，如果没有太多数据的话，raid5，raid0（单盘）
有多台，监控／应用服务器，raid0，raid5.
2.3.1 raid0，1，5，10 简要特点描述
Raid 0:追求极致的数据传输速度的磁盘存储解决方案（最快）速度最快，但安全性最低，一块磁盘出了问题，所有的数据都会损坏且无法修复
Raid 1:追求极致的数据安全的磁盘存储解决方案（最安全）
安全性最高，但磁盘利用率最低，只有50%。
Raid 5:追求数据安全和存储成本兼顾的磁盘存储解决方案（比Raid10成本低）
数据读取比较快，但是写入速度一般。磁盘利用率高于Raid1
Raid 10:追求数据传输和数据安全兼顾的磁盘存储解决方案（比Raid5性能高）
Raid10是Raid0和Raid1的组合体。Raid1这里就是一个冗余的备份阵列，而Raid0则负责数据的读写阵列。拥有极高的读写效率和数据安全保护。但是磁盘利用率低，价格比较贵。
2.4光驱
当下主要作用装系统企业应用：
建议淘汰光驱，为老板省钱
U盘安装系统，网络安装（ftp，http），无人值守批量安装系统（pxe+kickstart）
2.5 主板
2.5.1 机房机柜里的服务器摆放
标签===>标记出每根线的用途专业布线：什么是专业的，请看图
2.6 小结：
企业面试题1，你用过的服务器型号有哪些？配置如何？
2，程序和进程（守护进程）的区别？
3，提升用户体验的网站解决方案
4，buffer与cache的区别？
5，描述Raid0 1的特点？
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