Linux实战教学笔记02:计算机系统硬件核心知识

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，经常使用）
- HP
- IBM（百度在用）

• 浪潮
• 联想
• 航天联志

常见服务器品牌

1.1.1 Dell服务器品牌

• Dell服务器官网连接，点击便可
• 有疑问问销售
• DELL R720
  

加上盖子

• DELL R620
  

  1.1.2 IBM品牌

  1U 3550/m3 3550/m5
  2U 3650
  4U 3850
  8U 3950
  仅做了解，质量好，但价格贵，互联网公司不太经常使用
  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

至关于人体的心脏，保障电源供应，要选择质量好的电源。生产中通常单个服务器核心业务最好使用双电源AB线路。若是集群（一堆机器作一件事情）的状况能够不用双电源。

1.2.2CPU 处理器

至关于人体的大脑，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

• 通常的企业里的服务器，CPU颗数2-4颗，单颗CPU是4核。内存总量通常是16-256G（32G，64G）
• 作虚拟化的宿主机（eg：安装vmware的主机），CPU颗数4-8颗，内存总量通常是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。 通常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以后，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
• 看片放到内存里就至关于进程
• 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，而想要操做TCP／IP协议就须要用到计算机的底层语言C语言，可是C语言用起来很麻烦，一般要实现一个很小的功能都须要写上好几十甚至上百行代码，太繁琐。因而就有人想到，将一些能够实现某个功能的C语言代码封装起来，而后起一个新的名词，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。因而，慢慢的这类型的新词汇多了之后，渐渐组成了如今咱们常见的编程语言，好比：java，python，C#。而咱们知道若是咱们利用xshell来远程服务器的时候，须要经过ssh协议并访问服务器的22端口。之因此，可以联通，是由于服务器端始终有一个叫作sshd服务的进程在监听着22端口，这个服务就是经过python等相似语言继续封装出来的程序，因为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，因此咱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）。
经常使用的磁盘（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）性能比内存差不少，因此，在企业工做中，咱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：提高用户体验的网站解决方案 看具体需求，而后选择方案

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，积累必定的量后，而后再定时或者定量的写到磁盘（减小磁盘IO Input／Output 磁盘读写），最终仍是会把数据加载到内存中再对外提供访问。

特色：
a，优势：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尚未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）与主机相链接，经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，分别接不一样路的电，服务器要放到不一样的机柜，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，而后再经过程序把写到磁盘的数据读入到内存里，再对外经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，而后再定时或定量写到磁盘，最终仍是会加载到内存
特色：
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，而后再经过程序把数据读入到内存里，在对外提供访问服务
舒适提示：
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。
因为99%的网站都是以读取为主，写入为辅，读写比例至少10:1，因此并发写入通常不是问题。

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，常规正式工做场景（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特色：容量大，价格便宜，可是速度比较慢。
4，高并发访问，小数据量，能够选择SSD

问：既然SSD最好，那是否是都选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，由于SSD提供很好的读性能，咱们就让这些80%左右的这种读从SSD上产生，剩下的图片咱们把它放在传统那种SAS或者更低廉的一些SATA盘上，这样咱们整个节点的性能很是好，单机能够支撑三千到四千IO，这是咱们系统没有任何显示出访问慢，或者其余很差的表现。
• 由于每台机器的成本又降得很是低，若是能够，好比说追求一个大的存储，我能够用全SSD，可是我SSD的成本相对要高不少，我能够用比较廉价的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，这样总体上的性能就协调的很是好，成本也很是低。总体上能够这么说，咱们经过这样一年的优化，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。如今咱们整体的这种TCO是原来的1/4左右。

热点存储的思路很是好，在学习磁盘组成和原理的内容时，有关热点数据的内容，必需要仔细体会。现现在看来，对不少中小型公司仍是很新颖的存储方式。顺便说下，大公司不管作什么都要考虑性价比问题，而不光是要把问题解决，由于，设备的奇数太大，作一点点就会节省很是多的成本。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，不然，就没法推向市场，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！

这里作个了解便可

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）

基本做用：
你有不少土地。
单独管理不方便。
整合，而后管理。

• 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，就须要工具把全部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
• 另一大功能，多块盘放在一块儿能够有冗余（备份）。
  RAID有不少种整合方式，RAID 0 1 5 10
  有RAID卡后，通常磁盘就会插到RAID卡上，而不是直接插到主板上了
  
  互联网公司服务器通常都会购买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

不一样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，盘很少，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，若是没有太多数据的话，raid5，raid0（单盘）
• 有多台，监控／应用服务器，raid0，raid5.

2.3.1 raid0，1，5，10 简要特色描述

• 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，全部的数据都会损坏且没法修复

• 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，可是写入速度通常。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。可是磁盘利用率低，价格比较贵。

2.4光驱

当下主要做用装系统
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，提高用户体验的网站解决方案
4，buffer与cache的区别？
5，描述Raid0 1的特色？

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