服務器硬件及其操做系統基礎

計算機系統有硬件（Hardware）系統和軟件（Software）系統兩大部分組成
                                               運算器
                                中央處理器      
                      主機                   控制器

                                             ROM
                                內存儲器
                                             RAM
            硬件系統   

                                      外部存儲器————硬盤、軟盤、光盤、磁帶
                     外部設備    輸入設備————鍵盤、鼠標、掃描儀
                                      輸出設備————顯示器、打印機、繪圖儀
計算機系統                       其餘設備————調制解調器    
                          
                                      操做系統   
                     系統軟件    程序語言處理系統                  
                                      數據庫管理系統          
           軟件系統              程務程序————檢查、診斷、調試程序

                                      通用應用軟件————如Office辦公軟件包
                     應用軟件     

                                      專業應用軟件————用戶程序

計算機：能接收和存儲信息，並按照存儲在其內部的程序對海量數據進行自動、高速的處理，而後把處理結果輸出的現代化智能電子設備。按規模劃分又能夠分爲巨型計算機、大型計算機、小型計算機、微型計算機。
計算機的發展經歷了：電子管時代、晶體管時代、集成電路時代和大規模集成電路時代。
馮諾依曼體系描述了計算機的五大結構：運算器、控制器、存儲器、輸入設備、輸出設備。
服務器的定義：在網絡操做系統的控制下，將與其相連的硬盤、磁帶、打印機及昂貴的專用通信設備提供給網絡上的客戶站點共享，也能爲網絡用戶提供計算、信息發佈及數據管理等服務。
一.服務器按應用功能可分爲：
Web服務器、數據庫服務器、郵件服務器、文件服務器、中間件服務器、日誌服務器、監控服務器、程序版本控制服務器、虛擬機服務器、打印服務器、域控制服務器、多媒體服務器、通信服務器、ERP服務器等。
二.服務器按外形分類：
塔式服務器、機架式服務器、刀片式服務器
1.塔式服務器
早期的服務器形式
外形以及結構和平時使用的立式PC差很少
機箱空間大，主板擴展性較強，插槽較多
預留了足夠的內部空間以便往後進行硬盤和電源的冗餘擴展。設計通常都考慮降噪。
基於以上特色，塔式應用範圍很是廣，使用頻率較高
2.機架式服務器
按照統一標準設計，配合機櫃統一使用
便於統計管理，高密度，節省空間
機架服務器的寬度爲19英寸,高度爲42U（約2米）

單臺主機高度以U爲單位
1U=1.75英寸=44.45毫米，一般有1U，2U，3U，4U，5U，7U幾種標準的服務器。機櫃的尺寸也是採 用通用的工業標準
現階段銷售數量最多的服務器
機箱尺寸比較小巧
在機櫃中能夠同時放置多臺服務器
3.刀片式服務器
在標準高度的機架式機箱內可插裝多個卡式的服務器單元，實現高可用和高密度
更高的密度，集中管理，高性能，靈活擴展，按需配置
可使用系統軟件將這些母板集合成一個服務器集羣。在集羣模式下，全部的母板能夠鏈接起來  提供高速的網絡環境，並同時共享資源，爲相同的用戶羣服務

三.服務器硬件組成：
1.CPU

CPU（Central Processing Unit）即中央處理器。主要由控制器和運算器構成，此外還有寄存器和高速緩存，是整個計算機系統最重要的部分。

生產廠家：Intel（Xeon志強、Itanium安騰）、AMD（Althlon MP）、IBM（PowerPC）。

主要參數：

主頻：主頻是CPU的時鐘頻率(CPU Clock Speed)即系統總線的工做頻率。通常說來，主頻越              高，CPU的速度越快。因爲內部結構不一樣，並不是全部的時鐘頻率相同的CPU的性能都同樣。
外頻：外頻即系統總線的工做頻率
倍頻：倍頻則是指CPU外頻與主頻相差的倍數
（三者關係是：主頻=外頻x倍頻。 CPU的倍頻一般被鎖定，所謂超頻改變的是外頻，如今CPU的自動變頻技術也是如此。）
高速緩存（cache）：能夠高速交換的存儲器，由靜態RAM組成，結構較複雜，在CPU管芯面積不能太大的狀況下，高速緩存的容量不可能作得太大。CPU緩存分爲一級，二級，三級緩存，即L1，L2，L3
內存總線速度(Memory-Bus Speed): 指CPU與二級(L2)高速緩存和內存之間的通訊速度（用頻率Hz表示），與總線寬度（用位bit表示）的乘積決定了CPU能夠訪問的物理地址空間 。

按照CPU體系架構來區分，服務器主要分爲兩類：
非x86服務器：使用RISC （精簡指令集）或EPIC （並行指令代碼） 處理器，而且主要採用UNIX和其它專用操做系統的服務器，指令系統相對簡單，它只要求硬件執行頗有限且最經常使用的那部分執令，CPU主要有HP的Alpha、IBM的Power PC、MIPS的MIPS和SUN的Sparc、Intel研發的EPIC安騰處理器等。這種服務器價格昂貴，體系封閉，可是穩定性好，性能強，主要用在金融、電信等大型 企業的核心繫統。
x86服務器：又稱CISC （複雜指令集）架構服務器，即一般所講的PC服務器，它是基於PC機體系結構，使用Intel或其它兼容x86指令集的處理器芯片的服務器。目前主要爲Intel的Xeon E3，E5，E7系列，價格相對便宜、兼容性好、穩定性較差、安全性不算過高。
按CPU個數來分：4路及4路以上服務器（企業級服務器），2路服務器（部門級服務器），1路服務器（入門級服務器）

2.主板
主板mainboard、系統板systemboard或母板(motherboard)它安裝在機箱內，是計算機最基本的也是最重要的部件之一
主板通常爲矩形電路板，上面安裝了組成計算機的主要電路系統，通常有BIOS芯片、I/O控制芯片、鍵盤和麪板控制開關接口、指示燈插接件、擴充插槽、主板及插卡的直流電源供電接插件等元件。

3.內存
內存（memory）是介於CPU 和外部存儲之間，是CPU 對外部存儲中程序與數據進行高速運算時存放程序指令、數據和中間結果的臨時場所，它的物理實質就是一組具有數據輸入輸出和數據存儲功能的高速集成電路。
內存是CPU能直接尋址的存儲空間，由半導體器件製成。內存的特色是存取速度快。
計算機中全部程序的運行都是在內存中進行的，所以內存的性能對計算機的影響很是大。
外存：硬盤，U盤，軟盤，光盤，磁帶。
內存和外存的區別：內存斷電後數據丟失， 外存斷電後數據能夠保存。

容量：即該內存的存儲容量，單位通常爲「MB」或「GB」
內存帶寬： 內存帶寬是指內存與北橋芯片之間的數據傳輸率，單位通常爲「MB/s」或「GB/s」。如今的單通道內存控制器通常都是64bit的。

計算公式以下：內存帶寬=內存總線頻率×數據總線位數/8 （雙通道時應再乘2）

服務器內存技術
在線備用內存技術                               
當主內存或者是擴展內存中的內存出現多位錯誤時或者出現物理內存故障時，服務器仍繼續運行 由備用內存接替出現故障內存的工做
備用的內存區域必須比其它區域的內                
存容量要大或相同                                

內存鏡像                                               
鏡像爲系統在出現多位錯或內存物理故障時提供數據保護功能，以保證系統仍能正常的運行     數據同時寫入兩個鏡像的內存區域  
從一個區域進行數據的讀取

4.硬盤
HDD機械硬盤
存儲介質——盤片的基板是金屬或玻璃材質製成，爲達到高密度高穩定的質量，基板要求表面光滑平整，不可有任何暇疵。
讀寫頭——磁頭是硬盤讀取數據的關鍵部件，它的主要做用就是將存儲在硬盤盤片上的磁信息轉化爲電信號向外傳輸。

機械臂——帶動磁頭在盤片上讀取數據。

驅動馬達——馬達上裝有一至多片盤片，爲保持其平衡不可抖動，因此其質量要求嚴謹，不產生高溫躁音。

緩存——爲了解決系統先後級讀寫速度不匹配的問題，將磁盤上經常使用文件放置在緩存內，以提升硬盤的讀寫速度。

SSD 固態磁盤

SSD(Solid State Disk)泛指使用NAND Flash組成的固態硬盤。其特別之處在於沒有機械結構，以區塊寫入和抹除的方式做讀寫的功能，所以在讀寫的效率上，很是依賴讀寫技術上的設計。
SSD讀寫存取速度快，性能穩定，防震性高，發熱低，耐低溫，電耗低，無噪音。由於沒有機械部分，因此長時間使用也出現故障概率也較小。缺點:價格高，容量小，在普通硬盤前毫無性價比優點。其特別之處在於沒有機械結構，以區塊寫入和抹除的方式做讀寫的功能，所以在讀寫的效率上，很是依賴讀寫技術上的設計。
SSD讀寫存取速度快，性能穩定，防震性高，發熱低，耐低溫，電耗低，無噪音。由於沒有機械部分，因此長時間使用也出現故障概率也較小。缺點:價格高，容量小，在普通硬盤前毫無性價比優點。

 基本參數：
容量是硬盤最主要的參數。單位有MB、GB、TB 。1TB=1024GB  1GB=1024MB。
轉速是指硬盤盤片每分鐘轉動的圈數，單位爲rpm。如今硬盤的轉速已經達到10000rpm，15000rpm
傳輸速率指硬盤的數據傳輸率是指硬盤讀寫數據的速度，單位爲兆字節每秒（MB/s） （固態硬盤沒有該參數）。

緩存將磁盤上經常使用文件放置在緩存內，大小以M位單位。

硬盤接口類型： ST506/412接口，ESDI接口，IEEE 1394接口
IDE接口--------硬盤接口規範，採用ATA技術規範。
SCSI接口------應用於小型機上的高速數據傳輸技術。
SATA接口----- Serial ATA，提升傳輸速率，支持熱插拔。
SAS接口------- Serial Attached SCSI，兼容SATA。
目前主流的硬盤接口爲SATA和SAS接口，所以，硬盤按接口類型可分爲SATA硬盤和SAS硬盤。

硬盤附件磁盤陣列（Raid）卡：
用來實現RAID的創建和重建，檢測和修復多位錯誤，錯誤磁盤自動檢測等功能。RAID芯片使CPU的資源得以釋放。
陣列卡的做用：把若干硬盤驅動器按照必定要求組成一個總體、由陣列控制器管理的系統，用來提升磁盤子系統的性能及可靠性。
陣列卡參數 ：支持的RAID級別（常見0、一、五、六、0一、10），陣列卡緩存，電池保護

5.電源和風扇
支持服務器的電力負載、支持冗餘，防止電源故障、故障預警，保證服務器持續運行
電源子系統包括：智能電源和風扇，冗餘電源和風扇

6.顯卡
服務器都在主板上集成了顯卡，可是顯存容量不高，通常爲16M或32M。
GPU ：Graphic Processing Unit，即「圖形處理器」
                                              
7.網卡
服務器都在主板上集成了網卡，傳輸速率爲1GB/s，即千兆網卡特殊應用須要高端網卡，如光纖網卡，Infiniband網卡等，傳輸速率能達到10GB/s、20GB/s，即萬兆網卡。

熱插拔技術
又稱爲熱交換技術（Hot Swap），容許在不關機的狀態下更換故障熱插拔設備。
常見的熱插拔設備：硬盤，電源，PCI設備，風扇等。
熱插拔硬盤技術與RAID技術配合起來，可使服務器在不關機的狀態下恢復故障硬盤上的數據，同時並不影響網絡用戶對數據的使用。

四.存儲網絡

用於存放數據信息的設備和介質，是計算機系統的外部存儲，數據可安全存放，長期駐留。 DAS----直接鏈接存儲 NAS-----網絡鏈接存儲 SAN-----存儲區域網絡DAS直接存儲(Direct Attached Storage)。存儲設備與主機的緊密相連。 管理成本較低，實施簡單。 儲時直接依附在服務器上，所以存儲共享受到限制。CPU必須同時完成磁盤存取和應用運行的雙重任務，因此不利於CPU的指令週期的優化，增長系統負擔。 NAS網絡鏈接存儲(Network Attached Storage)。（ NFS、 SMB/CIFS ），實現文件共享。集中管理數據，從而釋放帶寬、提升性能。可提供跨平臺文件共享功能。可靠性較差，適用於局域網或較小的網絡。SAN存儲區域網絡(Storage Area Networks，SAN)利用高速的光纖網絡連接服務器與存儲設備，基於SCSI，IP ，ATM等多種高級協議，實現存儲共享。服務器跟儲存裝置二者各司其職。利用光纖信道來傳輸數據 ﹐以達到一個服務器與儲存裝置之間多對多的高效能、高穩定度的存儲環境。實施複雜，管理成本高。五.操做系統 OS: Operating System，主要負責硬件驅動、進程管理、內存管理、網絡管理、安全管理、文件管理 分類： 服務器OS：RHEL, CentOS,Windows Server,AIX 桌面OS：windows 10,windows 7,Mac OS，fedora 移動設備OS：Andriod,IOS,YunOS 開發接口標準 ABI（Application Binary Interface）描述了應用程序與OS之間的底層接口,容許編譯好的目標代碼在使用兼容ABI的系統中無需改動就能運行。 API（Application Programming InterfaceAPI定義了源代碼和庫之間的接口，所以一樣的源代碼能夠在支持這個API的任何系統中編譯。 POSIX（Portable Operating System Interface）IEEE在操做系統上定義的一系列API標準 POSIX兼容的程序可在其它POSIX操做系統編譯執行 運行程序格式： Windows: EXE,dll(dynamic link library)，libLinux: ELF,so(shared object),a編程語言 低級語言     機器語言：0和1     彙編語言：和機器語言一一對應，與硬件相關的特有代碼、驅動程序開發 中級語言：C     系統級應用、驅動程序 高級語言：java, Objective-C,C#,python, php應用級程序開發 服務器三大操做系統 Windows： Linux：GNU/Linux Unix：   System: （Bell Lab）                    AIX  （IBM）                    Solaris (SUN)                    HP-UX (HP)   BSD:  （BSRG）Berkeley System Distribution                    NetBSD                    OpenBSD                    FreeBSD Linux內核下載：www.kernel.org Linux操做系統：Linux內核+ GNU工具=完整的類UNIX操做系統           Linux發行版 slackware：SUSE Linux Enterprise Server (SLES)，opensuse桌面 debian：ubuntu，mint redhat：rhel（redhat enterprise linux ）每18個月發行一個新版本              CentOS：兼容rhel的格式              中標麒麟：中標軟件              fedora：每6個月發行一個新版本 ArchLinux：輕量簡潔 Gentoo：極致性能，不提供傳統意義的安裝程序 LFS: Linux From scratch  自制Linux Android: kernel+busybox （工具集）+java虛擬機 http://futurist.se/gldt/ 開源：軟件和源代碼提供給全部人自由分發軟件和源代碼可以修改和建立衍生做品做者的代碼完善 軟件分類：商業，共享，自由 開源協議 GPLv2, GPLv3, LGPL(lesser) ：copyleft，WordPress Apache: apache BSD: bsd Mozilla Apache MITLinux哲學思想 一切都是一個文件（包括硬件） 小型，單一用途的程序 連接程序，共同完成複雜的任務 避免使人困惑的用戶界面 配置數據存儲在文本中 獲取發行版 CentOS https://wiki.centos.org/Download http://mirrors.aliyun.com http://mirrors.sohu.com http://mirrors.163.com