Linux實戰教學筆記02:電腦系統硬體核心知識

標簽（空格分隔）：Linux實戰教學筆記-陳思齊

第1章 互聯網企業常見伺服器介紹

1.1 互聯網公司伺服器品牌

- DELL（大多數公司，常用）
- HP
- IBM（百度在用）

• 浪潮
• 聯想
• 航天聯志

常見伺服器品牌

1.1.1 Dell伺服器品牌

• Dell伺服器官網鏈接，點擊即可
• 有疑問問銷售
• DELL R720
  

加上蓋子

• DELL R620
  

  1.1.2 IBM品牌

  1U 3550/m3 3550/m5
  2U 3650
  4U 3850
  8U 3950
  僅作瞭解，質量好，但價格貴，互聯網公司不太常用
  IOE（IBM oracle emc）

1.1.3 HP 品牌

DL380G7/G8（2u）

1.2 伺服器主要零部件

1.2.1 電源

相當於人體的心臟，保障電源供應，要選擇質量好的電源。生產中一般單個伺服器核心業務最好使用雙電源AB線路。如果集群（一堆機器做一件事情）的情況可以不用雙電源。

1.2.2CPU 處理器

相當於人體的大腦，負責電腦的運算和控制，是伺服器性能效率的最核心部件。 常見品牌：Intel，AMD

• 一般的企業里的伺服器，CPU顆數2-4顆，單顆CPU是4核。記憶體總量一般是16-256G（32G，64G）
• 做虛擬化的宿主機（eg：安裝vmware的主機），CPU顆數4-8顆，記憶體總量一般是48-128G，6-10個虛擬機。

1.2.3 記憶體

CPU和磁碟之間的緩衝設備，是臨時存儲器（存放數據），斷電數據丟失。 一般程式運行的時候會被調度到記憶體中執行，伺服器關閉或程式關閉之後，數據自動從記憶體中釋放掉。

• 片===硬碟===程式
• 播放片===被運行起來的程式===進程
• 沒完沒了播放片==（住院）==一直在運行的程式===守護進程

程式：c/php/java,代碼文件，靜態的，放在磁碟里的數據。
進程：正在運行著的程式，進程運行就是系統把程式放在記憶體里執行
守護進程（daemon）：持續保持運行著的程式。

程式和進程的區別：

• 電影放在磁碟里就是程式
• 看片放到記憶體里就相當於進程
• 電腦重啟，記憶體的數據會釋放掉

從開發角度對守護進程的解釋：

運行或者執行任何服務都脫離不開電腦的底層協議TCP／IP協議，而想要操作TCP／IP協議就需要用到電腦的底層語言C語言，但是C語言用起來很麻煩，通常要實現一個很小的功能都需要寫上好幾十甚至上百行代碼，太繁瑣。於是就有人想到，將一些可以實現某個功能的C語言代碼封裝起來，然後起一個新的名詞，那麼用這個新的名詞來告訴電腦自動執行封裝的那麼一大堆C代碼，這樣就方便多了。於是，慢慢的這類型的新辭彙多了以後，漸漸組成了現在我們常見的編程語言，比如：java，python，C#。而我們知道如果我們利用xshell來遠程伺服器的時候，需要通過ssh協議並訪問伺服器的22埠。之所以，能夠聯通，是因為伺服器端始終有一個叫做sshd服務的進程在監聽著22埠，這個服務就是通過python等類似語言繼續封裝出來的程式，由於它不斷的在伺服器的後臺運行，始終守護且監聽著伺服器的22埠，所以我們就叫它們為守護進程。

1.2.4 磁碟

磁碟就是永久存放數據的存儲器，磁碟上也是有緩存的（晶元）。
常用的磁碟（硬碟）都是3.5英寸的（ide，sas，sata），常規的機械硬碟，讀取（性能不高）性能比記憶體差很多，所以，在企業工作中，我們才會把大量的數據緩存到記憶體，寫入到緩衝區，這是當今互聯網網站的解決網站訪問速度慢的方案。

磁碟介面或類型：IDE，SCSI，SAS，SATA，SSD（電子的），IDE，SCSI退出歷史舞臺。
性能與價格：SSD（固態）>SAS>SATA

磁碟的大小
1byte=8bit 1K=1024byte 1M=1024K
1G=1024M 1T=1024G 1PB=1024T
位元組（byte）：8個二進位位為一個位元組（B）
市面上賣硬碟的都是按1000計算，號稱500G硬碟=5001000B1000KB*1000MB

1.2.5【磁碟原理案例】

企業案例：提升用戶體驗的網站解決方案 看具體需求，然後選擇方案

1，門戶（大網站）極端案例：
大併發寫入案例（搶紅包，微博）
高併發，大數據量，寫數據會把數據寫到記憶體，積累一定的量後，然後再定時或者定量的寫到磁碟（減少磁碟IO Input／Output 磁碟讀寫），最終還是會把數據載入到記憶體中再對外提供訪問。

特點：
a，優點：寫數據到記憶體，性能高速度塊（微博，微信，SNS，秒殺）
b，缺點：可能會丟失一部分在記憶體中還沒有來得及存入磁碟的數據。
解決數據不丟的方法：
a，伺服器主板上安裝蓄電池，在斷電瞬間把記憶體數據回寫磁碟
b，UPS（一組蓄電池）不間斷供電（持續供電10分鐘，IDC數據IPS 1小時）。UPS （Uninterruptible Power
System／Uninterruptible Power
Supply），即不間斷電源，是將蓄電池（多為鉛酸免維護蓄電池）與主機相連接，通過主機逆變器等模塊電路將直流電轉換成市電的系統設備。
c，選雙路電的機房，使用雙電源，分別接不同路的電，伺服器要放到不同的機櫃，地區。

2，中小企業案例

對於併發不是很大，數據也不是特別大的網站，讀多寫少的業務，會先把數據寫入到磁碟，然後再通過程式把寫到磁碟的數據讀入到記憶體里，再對外通過讀記憶體提供訪問服務。

小結：
門戶極端案例：高併發，大數據
先把數據寫到記憶體，然後再定時或定量寫到磁碟，最終還是會載入到記憶體
特點：
a，高併發寫入性能高
b，可能會丟失一部分在記憶體中還沒來得及存入磁碟的數據
中小企業案例：
併發時很大的網站會先把數據存到磁碟，然後再通過程式把數據讀入到記憶體里，在對外提供訪問服務
溫馨提示：
網站優化的核心就是想辦法把數據放入記憶體提供服務，或者讓用戶寫數據寫到記憶體（這樣最快）

3，企業面試題：buffer和cache什麼區別？
看視頻===>buffering把視頻數據緩存到磁碟===>寫數據到磁碟上或者寫數據到記憶體中
cache===>從磁碟或者記憶體讀取數據
簡單解答：
寫入數據到記憶體里，這個數據的記憶體空間稱為緩衝區（buffer），寫入緩衝區。
從內存讀取數據，這個存數據的記憶體空間稱為緩存區（cache），讀取緩存區。
由於99%的網站都是以讀取為主，寫入為輔，讀寫比例至少10:1，所以併發寫入一般不是問題。

提醒： 這裡提到的記憶體和磁碟，是由多台機器組成的集群架構環境memcached（純記憶體）／redis（記憶體加磁碟）

2.1 企業級伺服器應用

1，常規正式工作場景（線上的生產環境）主選SAS（結合SATA和15000轉／分，機械磁碟轉數高的性能好）
2，比較核心的業務SAS
生產環境===>已經對外提供服務的環境
3，不對外提供訪問的伺服器，例如，線下的數據備份，可選SATA（7200-10000轉／分）
SATA特點：容量大，價格便宜，但是速度比較慢。
4，高併發訪問，小數據量，可以選擇SSD

問：既然SSD最好，那是不是都選SSD？

淘寶網企業案例：

伺服器會把sata和ssd結合起來用，熱點存儲，程式動態調度。

• 開發團隊發明瞭一套演算法，把那些訪問很集中的一些東西放在那個SSD盤上，因為SSD提供很好的讀性能，我們就讓這些80%左右的這種讀從SSD上產生，剩下的圖片我們把它放在傳統那種SAS或者更低廉的一些SATA盤上，這樣我們整個節點的性能非常好，單機可以支撐三千到四千IO，這是我們系統沒有任何顯示出訪問慢，或者其他不好的表現。
• 因為每台機器的成本又降得非常低，如果可以，比如說追求一個大的存儲，我可以用全SSD，但是我SSD的成本相對要高很多，我可以用比較廉價的SAS或者SATA來存一些訪問頻度不是很高的，用SSD存訪問頻度高的文件，這樣整體上的性能就協調的非常好，成本也非常低。整體上可以這麼說，我們通過這樣一年的優化，在原來硬體基礎上投資50%實現了性能是原來兩倍的一個架構。現在我們總體的這種TCO是原來的1/4左右。

熱點存儲的思路非常好，在學習磁碟組成和原理的內容時，有關熱點數據的內容，必須要仔細體會。現如今看來，對很多中小型公司還是很新穎的存儲方式。順便說下，大公司無論做什麼都要考慮性價比問題，而不光是要把問題解決，因為，設備的奇數太大，做一點點就會節省非常多的成本。阿裡，聯想的大規模雲計算其實歸根結底都在解決性價比問題，否則，就無法推向市場，真正的應用到商業市場中。

2.2 緩存

記住一句話：緩存無處不在，電腦硬體，網站集群！

這裡做個瞭解即可

ns 納秒 1s = 10^9 ns
us 微妙 1s = 10^6 us
ms 毫秒 1s = 1000ms

2.3 DELL陣列卡（RAID卡）

基本作用：
你有很多土地。
單獨管理不方便。
整合，然後管理。

• 網站數據量很大的時候，單塊盤裝不下了，購買多塊盤，又不想單個盤存放數據，就需要工具把所有的盤整合成一個大磁碟，再在這個大磁碟上在分區（虛擬磁碟）方數據
• 另外一大功能，多塊盤放在一起可以有冗餘（備份）。
  RAID有很多種整合方式，RAID 0 1 5 10
  有RAID卡後，一般磁碟就會插到RAID卡上，而不是直接插到主板上了
  
  互聯網公司伺服器一般都會購買RAID卡（主板自帶，獨立RAID卡），RAID卡上也是有緩存的。

• 冗餘從好到壞：raid1，raid10，raid5，raid0
• 性能從好到壞：raid0，raid10，raid5，raid1
• 成本從低到高：raid0，raid5，raid1，raid10

不同RAID級別的企業應用舉例：
根據數據的存儲和訪問的需求，去匹配對應的RAID級別。====>適用於互聯網公司

• 單台伺服器，很重要，盤不多，系統盤raid1
• 資料庫／存儲伺服器，主庫raid10，從庫raid5/raid0（為了維護成本，raid10）
• web伺服器，如果沒有太多數據的話，raid5，raid0（單盤）
• 有多台，監控／應用伺服器，raid0，raid5.

2.3.1 raid0，1，5，10 簡要特點描述

• Raid 0:追求極致的數據傳輸速度的磁碟存儲解決方案（最快）

速度最快，但安全性最低，一塊磁碟出了問題，所有的數據都會損壞且無法修複

• Raid 1:追求極致的數據安全的磁碟存儲解決方案（最安全）

安全性最高，但磁碟利用率最低，只有50%。

• Raid 5:追求數據安全和存儲成本兼顧的磁碟存儲解決方案（比Raid10成本低）

數據讀取比較快，但是寫入速度一般。磁碟利用率高於Raid1

• Raid 10:追求數據傳輸和數據安全兼顧的磁碟存儲解決方案（比Raid5性能高）

Raid10是Raid0和Raid1的組合體。Raid1這裡就是一個冗餘的備份陣列，而Raid0則負責數據的讀寫陣列。擁有極高的讀寫效率和數據安全保護。但是磁碟利用率低，價格比較貴。

2.4光碟機

當下主要作用裝系統
企業應用：
建議淘汰光碟機，為老闆省錢
U盤安裝系統，網路安裝（ftp，http），無人值守批量安裝系統（pxe+kickstart）

2.5 主板

2.5.1 機房機櫃里的伺服器擺放

標簽===>標記出每根線的用途

專業佈線：什麼是專業的，請看圖

2.6 小結：

企業面試題
1，你用過的伺服器型號有哪些？配置如何？
2，程式和進程（守護進程）的區別？
3，提升用戶體驗的網站解決方案
4，buffer與cache的區別？
5，描述Raid0 1的特點？