Linux實戰教學筆記02:計算機系統硬件核心知識

第1章 互聯網企業常見服務器介紹

1.1 互聯網公司服務器品牌

- DELL（大多數公司，經常使用）
- HP
- IBM（百度在用）

• 浪潮
• 聯想
• 航天聯志

常見服務器品牌

1.1.1 Dell服務器品牌

• Dell服務器官網連接，點擊便可
• 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
  僅做了解，質量好，但價格貴，互聯網公司不太經常使用
  IOE（IBM oracle emc）

1.1.3 HP 品牌

DL380G7/G8（2u）

1.2 服務器主要零部件

1.2.1 電源

至關於人體的心臟，保障電源供應，要選擇質量好的電源。生產中通常單個服務器核心業務最好使用雙電源AB線路。若是集羣（一堆機器作一件事情）的狀況能夠不用雙電源。

1.2.2CPU 處理器

至關於人體的大腦，負責計算機的運算和控制，是服務器性能效率的最核心部件。 常見品牌：Intel，AMD

• 通常的企業裏的服務器，CPU顆數2-4顆，單顆CPU是4核。內存總量通常是16-256G（32G，64G）
• 作虛擬化的宿主機（eg：安裝vmware的主機），CPU顆數4-8顆，內存總量通常是48-128G，6-10個虛擬機。

1.2.3 內存

CPU和磁盤之間的緩衝設備，是臨時存儲器（存放數據），斷電數據丟失。 通常程序運行的時候會被調度到內存中執行，服務器關閉或程序關閉以後，數據自動從內存中釋放掉。

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

程序：c/php/java,代碼文件，靜態的，放在磁盤裏的數據。
進程：正在運行着的程序，進程運行就是系統把程序放在內存裏執行
守護進程（daemon）：持續保持運行着的程序。

程序和進程的區別：

• 電影放在磁盤裏就是程序
• 看片放到內存裏就至關於進程
• 計算機重啓，內存的數據會釋放掉

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計算機的底層協議TCP／IP協議，而想要操做TCP／IP協議就須要用到計算機的底層語言C語言，可是C語言用起來很麻煩，一般要實現一個很小的功能都須要寫上好幾十甚至上百行代碼，太繁瑣。因而就有人想到，將一些能夠實現某個功能的C語言代碼封裝起來，而後起一個新的名詞，那麼用這個新的名詞來告訴計算機自動執行封裝的那麼一大堆C代碼，這樣就方便多了。因而，慢慢的這類型的新詞彙多了之後，漸漸組成了如今咱們常見的編程語言，好比：java，python，C#。而咱們知道若是咱們利用xshell來遠程服務器的時候，須要經過ssh協議並訪問服務器的22端口。之因此，可以聯通，是由於服務器端始終有一個叫作sshd服務的進程在監聽着22端口，這個服務就是經過python等相似語言繼續封裝出來的程序，因爲它不斷的在服務器的後臺運行，始終守護且監聽着服務器的22端口，因此咱們就叫它們爲守護進程。

1.2.4 磁盤

磁盤就是永久存放數據的存儲器，磁盤上也是有緩存的（芯片）。
經常使用的磁盤（硬盤）都是3.5英寸的（ide，sas，sata），常規的機械硬盤，讀取（性能不高）性能比內存差不少，因此，在企業工做中，咱們纔會把大量的數據緩存到內存，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。

磁盤接口或類型：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

磁盤的大小
1byte=8bit 1K=1024byte 1M=1024K
1G=1024M 1T=1024G 1PB=1024T
字節（byte）：8個二進制位爲一個字節（B）
市面上賣硬盤的都是按1000計算，號稱500G硬盤=5001000B1000KB*1000MB

1.2.5【磁盤原理案例】

企業案例：提高用戶體驗的網站解決方案 看具體需求，而後選擇方案

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內存，積累必定的量後，而後再定時或者定量的寫到磁盤（減小磁盤IO Input／Output 磁盤讀寫），最終仍是會把數據加載到內存中再對外提供訪問。

特色：
a，優勢：寫數據到內存，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內存中尚未來得及存入磁盤的數據。
解決數據不丟的方法：
a，服務器主板上安裝蓄電池，在斷電瞬間把內存數據回寫磁盤
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（多爲鉛酸免維護蓄電池）與主機相鏈接，經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，分別接不一樣路的電，服務器要放到不一樣的機櫃，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盤，而後再經過程序把寫到磁盤的數據讀入到內存裏，再對外經過讀內存提供訪問服務。

小結：
門戶極端案例：高併發，大數據
先把數據寫到內存，而後再定時或定量寫到磁盤，最終仍是會加載到內存
特色：
a，高併發寫入性能高
b，可能會丟失一部分在內存中還沒來得及存入磁盤的數據
中小企業案例：
併發時很大的網站會先把數據存到磁盤，而後再經過程序把數據讀入到內存裏，在對外提供訪問服務
舒適提示：
網站優化的核心就是想辦法把數據放入內存提供服務，或者讓用戶寫數據寫到內存（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盤===>寫數據到磁盤上或者寫數據到內存中
cache===>從磁盤或者內存讀取數據
簡單解答：
寫入數據到內存裏，這個數據的內存空間稱爲緩衝區（buffer），寫入緩衝區。
從內存讀取數據，這個存數據的內存空間稱爲緩存區（cache），讀取緩存區。
因爲99%的網站都是以讀取爲主，寫入爲輔，讀寫比例至少10:1，因此併發寫入通常不是問題。

提醒： 這裏提到的內存和磁盤，是由多臺機器組成的集羣架構環境memcached（純內存）／redis（內存加磁盤）

2.1 企業級服務器應用

1，常規正式工做場景（線上的生產環境）主選SAS（結合SATA和15000轉／分，機械磁盤轉數高的性能好）
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，不對外提供訪問的服務器，例如，線下的數據備份，可選SATA（7200-10000轉／分）
SATA特色：容量大，價格便宜，可是速度比較慢。
4，高併發訪問，小數據量，能夠選擇SSD

問：既然SSD最好，那是否是都選SSD？

淘寶網企業案例：

服務器會把sata和ssd結合起來用，熱點存儲，程序動態調度。

• 開發團隊發明了一套算法，把那些訪問很集中的一些東西放在那個SSD盤上，由於SSD提供很好的讀性能，咱們就讓這些80%左右的這種讀從SSD上產生，剩下的圖片咱們把它放在傳統那種SAS或者更低廉的一些SATA盤上，這樣咱們整個節點的性能很是好，單機能夠支撐三千到四千IO，這是咱們系統沒有任何顯示出訪問慢，或者其餘很差的表現。
• 由於每臺機器的成本又降得很是低，若是能夠，好比說追求一個大的存儲，我能夠用全SSD，可是我SSD的成本相對要高不少，我能夠用比較廉價的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，這樣總體上的性能就協調的很是好，成本也很是低。總體上能夠這麼說，咱們經過這樣一年的優化，在原來硬件基礎上投資50%實現了性能是原來兩倍的一個架構。如今咱們整體的這種TCO是原來的1/4左右。

熱點存儲的思路很是好，在學習磁盤組成和原理的內容時，有關熱點數據的內容，必需要仔細體會。現現在看來，對不少中小型公司仍是很新穎的存儲方式。順便說下，大公司不管作什麼都要考慮性價比問題，而不光是要把問題解決，由於，設備的奇數太大，作一點點就會節省很是多的成本。阿里，聯想的大規模雲計算其實歸根結底都在解決性價比問題，不然，就沒法推向市場，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，電腦硬件，網站集羣！

這裏作個瞭解便可

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）

基本做用：
你有不少土地。
單獨管理不方便。
整合，而後管理。

• 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，就須要工具把全部的盤整合成一個大磁盤，再在這個大磁盤上在分區（虛擬磁盤）方數據
• 另一大功能，多塊盤放在一塊兒能夠有冗餘（備份）。
  RAID有不少種整合方式，RAID 0 1 5 10
  有RAID卡後，通常磁盤就會插到RAID卡上，而不是直接插到主板上了
  
  互聯網公司服務器通常都會購買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

不一樣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

• 單臺服務器，很重要，盤很少，系統盤raid1
• 數據庫／存儲服務器，主庫raid10，從庫raid5/raid0（爲了維護成本，raid10）
• web服務器，若是沒有太多數據的話，raid5，raid0（單盤）
• 有多臺，監控／應用服務器，raid0，raid5.

2.3.1 raid0，1，5，10 簡要特色描述

• Raid 0:追求極致的數據傳輸速度的磁盤存儲解決方案（最快）

速度最快，但安全性最低，一塊磁盤出了問題，全部的數據都會損壞且沒法修復

• Raid 1:追求極致的數據安全的磁盤存儲解決方案（最安全）

安全性最高，但磁盤利用率最低，只有50%。

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

數據讀取比較快，可是寫入速度通常。磁盤利用率高於Raid1

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

Raid10是Raid0和Raid1的組合體。Raid1這裏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。可是磁盤利用率低，價格比較貴。

2.4光驅

當下主要做用裝系統
企業應用：
建議淘汰光驅，爲老闆省錢
U盤安裝系統，網絡安裝（ftp，http），無人值守批量安裝系統（pxe+kickstart）

2.5 主板

2.5.1 機房機櫃裏的服務器擺放

標籤===>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，你用過的服務器型號有哪些？配置如何？
2，程序和進程（守護進程）的區別？
3，提高用戶體驗的網站解決方案
4，buffer與cache的區別？
5，描述Raid0 1的特色？

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