目錄

• Linux硬體基礎
  • 一、計算機的相關介紹
    • 1.主機、外部裝置
    • 2.主機：CPU儲存設備 光驅 記憶體 顯示卡 主機闆 電源
    • 3.外部裝置： 鍵盤 滑鼠 攝像頭 掃描器 列印機 顯示器 音響
    • 4.計算機工作原理
  • 二、運維的核心職責
  • 三、運維的平時工作内容
    • 1.日常伺服器的維護，緊急故障的處理
    • 2. 代碼上線，gitlab + jenkins，shell腳本
    • 3.項目：備份，遷移，更新，rsync
    • 4.日常伺服器監控，zabbix
    • 5.梳理總結文檔，畫圖
    • 6.上司的其他事情
  • 四、伺服器的相關介紹
    • 1.伺服器的尺寸
    • 2.伺服器的分類
    • 3.伺服器的常見品牌
    • 4.雲伺服器
    • 5.伺服器的常見型号
    • 6. 伺服器核心部件介紹
  • 五、企業案例：提升使用者體驗的網站解決方案
    • 1.中小企業案例
    • 2.小結

Linux硬體基礎

一、計算機的相關介紹

現在的人們幾乎無時無刻都在使用電腦！而且已經離不開電腦了。像桌上的台式電腦(桌機)、筆記本電腦(筆電)、平闆電腦、智能手機等等，這些東西都算是電腦。

• 桌上型電腦 電腦

  桌上型電腦電腦主要分為主機和顯示器兩個部分，一般用于家庭娛樂、日常辦公，例如：聽音樂、打遊戲、看電影、做圖表等。優點是可以配置獨立顯示卡、聲霸卡、顯示器等裝置，是以配置會更高一些，使用時更為的友善。缺點是裝置體積和重量太大，占地方且移動不友善

• 筆記本電腦

  筆記本電腦以其簡便、小巧、攜帶友善等優點被更多人選擇使用，早期多用于辦公，現在已經逐漸走進千家萬戶，成為國内計算機使用者的主流選擇、和早期不同的是，現在筆記本電腦的部件參數配置也可以很高，并且價格已經下降到普通使用者可以接受的程度了。

硬體是組成計算機的實體實體，它提供了計算機工作的物質基礎，人通過硬體向計算機系統釋出指令、輸入資料，并得到計算機的響應，計算機内部也必須通過硬體來完成資料存儲、計算及傳輸等各項任務。

無論是哪一種計算機和伺服器，一個完整的硬體系統從功能角度必須包括運算器、控制器、存儲器、輸入/輸出裝置5個核心部分，每個功能部件各盡其職、協調工作。根據計算機的特點，我們通常将硬體分為主機和外部裝置兩部分。

計算機主機内部結構如下圖所示：

計算機的硬體組成部件如下圖所示：

計算機工作原理圖如下：

圖-計算機硬體基本組成圖示

1.主機、外部裝置

2.主機：CPU儲存設備 光驅 記憶體 顯示卡 主機闆 電源

3.外部裝置： 鍵盤 滑鼠 攝像頭 掃描器 列印機 顯示器 音響

4.計算機工作原理

計算機原理由馮·諾依曼（Von Neumann）與莫爾小組于1943年—1946年提出。在人類科技史上還沒有一種科學可以與計算機的發展之快相提并論。計算機原理适用于科學計算、資訊管理等領域。

計算機的工作過程是将現實世界中的各種資訊轉換成計算機能夠了解的二進制代碼（資訊編碼），然後儲存在計算機的存儲器（資料存儲）中，再由運算器對資料進行處理（資料計算）。在資料存儲和計算過程中，需要通過線路将資料從一個部件傳輸到另外一個部件（資料傳輸）。資料處理完成後，再将資料轉換成人類能夠了解的資訊形式（資料解碼）。在以上工作過程中，資訊如何編碼和解碼，資料存儲在什麼位置，資料如何進行計算等，都由計算機能夠識别的機器指令（指令系統）控制和管理。

二、運維的核心職責

• 企業資料安全（不丢失、不洩露）

  企業資料是每個現代IT企業的生命線，作為linux運維人員，不但不能丢失任何資料，同時，也不能洩露公司的任何有用資料給外部人員。

• 業務7*24 小時運作，不當機

  網際網路企業甚至傳統企業（例如：銀行和電信），除了資料安全外，還需要業務有持續運作的能力，這對linux運維人員來說，增加了更高的要求。

• 企業業務服務效率高（使用者體驗好）

  企業一切工作的最終目的都是給使用者提供高效、舒心的服務，如果網站打開很慢，使用者的使用體驗就會很差，這樣的企業是沒有任何生命力的。是以，linux運維人員需要不斷的優化網站業務，讓使用者能夠高效的通路網站，這是決定linux運維人員是否能拿高薪的必備條件。

三、運維的平時工作内容

1.日常伺服器的維護，緊急故障的處理

2. 代碼上線，gitlab + jenkins，shell腳本

3.項目：備份，遷移，更新，rsync

4.日常伺服器監控，zabbix

5.梳理總結文檔，畫圖

6.上司的其他事情

四、伺服器的相關介紹

又稱伺服器，提供計算和存儲的服務，功能搭建網站所使用的。伺服器的構成和通用的計算機結構類似，但是由于需要提供高可靠的服務，是以在處理能力、穩定性、可靠性、安全性、可擴充性、可管理性等方面要求較高。

簡單來講：伺服器就是一台特殊的電腦，它的配置更高，裝置更貴更好，主要用在企業的背景為使用者提供各種業務服務。

在網絡情況下，備份伺服器，資料庫庫伺服器，前端伺服器，檔案伺服器。

伺服器的功能：搭建網站（網際網路企業常見應用）等應用服務所使用的機器，相對于其他桌上型電腦或筆記本電腦來說，他更加的穩定和可靠。其硬體有7*24小時持續運作的能力。

圖-網際網路主流伺服器外觀

1.伺服器的尺寸

所使用的筆記本電腦的顯示器可以按照螢幕大小分為14英寸、15.6英寸等，同樣，伺服器也是有尺寸的，這個尺寸一般用來描述伺服器的高度，即U（unit）。

根據高度來計算的，機關u（unit）,1u=4.445cm=1.75英寸

常用伺服器的大小： 1u 、2u 、4u等

2.伺服器的分類

• 機架式伺服器

機架式伺服器的外形看來不像計算機，而像"抽屜"（如下圖所示），有1U、2U、4U等規格。機架式伺服器一般安裝在标準的19英寸機櫃裡面。這種類型是我們工作中使用最多的伺服器類型。

圖-機架式伺服器

• 刀片式伺服器

刀片式伺服器的外觀類似一個箱子裡擺放整齊的書（如下圖所示）。

刀片式伺服器是指在标準高度的機架式機箱内可插裝多個卡式的伺服器單元，實作高可用和高密度。每一塊"刀片"實際上就是一塊系統主機闆。它們可以通過"闆載"硬碟啟動自己的作業系統，如Windows NT/2000、Linux等，類似于一個個獨立的伺服器，在這種模式下，每一塊主機闆獨立運作自己的系統，服務于指定的不同使用者群，互相之間沒有關聯，是以相較于機架式伺服器和機櫃式伺服器，單片主機闆的性能較低。不過，管理者可以使用系統軟體将這些主機闆集合成一個伺服器叢集。在叢集模式下，所有的主機闆可以連接配接起來提供高速的網絡環境，并同時共享資源，為相同的使用者群服務。在叢集中插入新的"刀片"，就可以提高整體性能。而由于每塊"刀片"都是熱插拔的，是以，系統可以輕松地進行替換，并且将維護時間減少到最小。

刀片式伺服器如下圖所示：

• 塔式伺服器

塔式伺服器（Tower Server）應該是最容易了解的一種伺服器結構類型。因為它的外形以及結構都跟立式PC差不多（如下圖所示），當然，由于伺服器的主機闆擴充性較強、插槽也多出一堆，是以個頭比普通主機闆大一些，是以塔式伺服器的主機機箱也比标準的ATX機箱要大，一般都會預留足夠的内部空間以便日後進行硬碟和電源的備援擴充。但這種類型伺服器也有不少局限性，比如，在需要采用多台伺服器同時工作，以滿足較高的伺服器應用需求時，由于其個體比較大，占用空間多，也不友善管理，便顯得很不适合使用。

塔式伺服器如下圖所示：

3.伺服器的常見品牌

• DELL（戴爾） 網際網路公司應用最廣
• HP惠普 部分網際網路公司在用
• IBM 較高大上的伺服器，有些傳統企業在用，百度也在用。
• 浪潮 國産，傳統企業、學校用，總部在山東濟南
• 聯想 國産，部分企業在用。
• 航天聯志 國産，部分企業在用。
• 華為 國産，部分企業在用。

4.雲伺服器

雲伺服器(Elastic Compute Service, ECS)是一種簡單高效、安全可靠、處理能力可彈性伸縮的計算服務。其管理方式比實體伺服器更簡單高效。使用者無需提前購買硬體，即可迅速建立或釋放任意多台雲伺服器。

簡單了解就是：根據使用者的需求，進行按量配置設定。

網際網路公司常用的雲伺服器的品牌如下：

• 阿裡雲 适合人群：較廣泛。
• 騰訊雲 适合人群：遊戲客戶、開發者、APP使用者等。
• 西部數位 适合人群：中小企業或個人使用者，無需特别懂技術。
• AWS亞馬遜 國外品牌
• 百度雲、金山雲、華為雲、天翼雲、ucloud、世紀互聯、網宿科技、35互聯、華夏名網等衆多品牌。

5.伺服器的常見型号

dell伺服器：

主流應用時間段	1U的主流型号	2U的主流型号
2010年以前	1850、1950	2850、2950
2010-2013年	R410、R610	R710
2014-2016年	R420、R430、R620、R630	R720、R730
新産品	R6415	R740/R740xd/R7425

• Dell伺服器官網：http://china.dell.com/cn/business/p/servers

• 銷售：看伺服器到官網，買伺服器找銷售。

  部分産品圖檔

  • Dell R720
  加上蓋子。
  • Dell R6415
  • Dell R740
  • Dell R7425

Dell伺服器部分型号的含義：

例：R720

R 代表的是機架式伺服器

（T=塔式，M=刀片式）

7 代表路數，1-3是單路，4-7是雙路，8可以說是雙路也可以是四路，9是四路

2 代表是伺服器的代數，0是十代，2代表第十二代。依次類推

0 代表CPU的品牌，0=Intel ,5=AMD

IBM伺服器

1U伺服器	3550/m3 3550/m5
2U伺服器	3650
4U伺服器	3850
8U伺服器	3950

IBM伺服器品質好，但價格貴，網際網路公司不太常用，僅作了解即可

6. 伺服器核心部件介紹

伺服器的内部結構和桌上型電腦電腦大同小異，基本零部件和台式電腦一樣，例如有CPU處理器、記憶體、磁盤。所不同的是，伺服器可以容納的CPU處理器數量更多，風扇也更多，可插拔的硬碟數量也可以多很多。下圖為伺服器的内部結構：

圖-伺服器内部結構

• 電源

  電源相當于人體的心髒，保障伺服器的電力供應，如果要買伺服器，請選擇品質好的電源。

  伺服器電源就是指使用在伺服器上的電源（POWER），它和PC（個人電腦）電源一樣，都是一種開關電源。

  伺服器電源按照标準可以分為ATX電源和SSI電源兩種。ATX電源使用較為普遍，主要用于桌上型電腦、工作站和低端伺服器；而SSI電源是随着伺服器技術的發展而産生的，适用于各種檔次的伺服器。

  在生産環境當中，若是單個伺服器核心業務，最好使用雙電源，分别接機房A、B線路。如果叢集（一堆機器做一件事）的情況下可以不使用雙電源。除此之外，運維工作就不用過多考慮電源的其他問題了。

典型的電源圖檔如下圖：

• CPU處理器

CPU處理器相當于人體的大腦，負責整個計算機的運算和控制，是伺服器性能效率的最核心部件。（如下圖所示）

圖-伺服器CPU外形示例**

CPU常見的種類分為精簡指令集和複雜指令集兩類：

精簡指令集的CPU設計代表有Sun公司的Sparc系列和ARM系列等，這類CPU的設計特點是指令集精簡，每個指令執行的時間很短，操作簡單、效率高。

複雜指令集的設計代表有大家熟知的Intel志強系列（XEON）（應用廣泛）和AMD系列（應用不多）等。這類CPU的設計特點是指令數量多，指令集複雜且執行的時間較長，但可以處理的事物更多、更豐富。目前我們所用的電腦和伺服器都是使用這類的CPU。

Intel、AMD被稱為x86架構的CPU，主要用于PC或Dell等常見品牌的系列伺服器上。

伺服器CPU的顆數，我們稱為路數。例：Dell-R630雙路1U伺服器、Dell-R720雙路2U伺服器、Dell-R830四路2U伺服器。

CPU一般通過頻率（GHz）表示性能的好壞，頻率越高速度越快，簡單來說，CPU頻率就是用來表示CPU每秒鐘工作次數的，例如我用的電腦CPU是如下圖所示：

企業級常見實體伺服器配置：

一般企業裡的伺服器，CPU個（顆）數為2-4顆，單個（顆）CPU是四核，記憶體總量一般是16G-256G（32G，64G較常見）。

做虛拟化的主控端（例如：應用虛拟化軟體（VMware）、KVM的主機），CPU顆數可達4-8顆，記憶體總量一般是48G-128G，正常企業可以同時啟動6-10個虛拟機，甚至更多，主要是根據業務需求決定虛拟機的配置大小的。

由于CPU長時間運作會發熱，是以需要降溫的裝置，即CPU風扇或散熱片（如下圖所示），散熱片主要是金屬銅或者鋁制的，目的就是将熱量快速傳導出去。

圖-伺服器CPU風扇

在企業級系統運維中，選擇CPU硬體配置，以及監測和優化伺服器系統CPU性能是運維人員的常見工作之一。CPU的優化是一個複雜的工作，需要長期的實踐和反複觀察。

• 記憶體

  記憶體（RAM）（如圖所示）是伺服器中的一個臨時存儲器，它隻負責資料的中轉而不能永久儲存。若斷電，則資料就會丢失。

  作用：記憶體是CPU和磁盤之間的緩沖裝置，一般程式運作的時候會被排程到記憶體中執行，伺服器關閉或程式關閉之後，資料自動從記憶體中釋放掉。

  特點：記憶體的容量和處理速度直接決定了電腦資料傳輸的快慢。記憶體和CPU、硬碟一起并稱為電腦的三大件。

  圖-記憶體條

  程式、程序和守護程序的基本概念：

  程式： c/php/java，代碼檔案，放在磁盤中的資料。

  程序： 正在運作的各類程式，程序運作就是把程式放在記憶體裡執行。

  守護程序（daemon）： 持續保持運作着的程式。

五、企業案例：提升使用者體驗的網站解決方案

1.門戶（大網站

）極端案例：大并發寫入案例（例如：過年搶紅包、淘寶的雙十一、電商的促銷活動）

首先會把使用者的資料先寫到記憶體，積累一定的量後，然後再定時或者定量的寫入到磁盤（減輕磁盤的壓力，減少磁盤I/O （Input/Output））中，最終還是會把資料加載到記憶體中再對外提供通路。目的還是減輕對磁盤的通路壓力，相關流程圖如下：

​ 圖-高并發企業業務寫入流程圖

• 這種狀況的特點如下：

優點是寫資料到記憶體時，性能高、速度快。

缺點是可能會丢失一部分在記憶體中還沒有來得及存入到磁盤的資料。

• 解決資料不丢的方法：

①.在伺服器主機闆上安裝蓄電池，在斷電後當機前的瞬間把記憶體中的資料寫回到磁盤。

②.使用UPS電池組不間斷供電（持續供電10分鐘，IDC資料中心機房-UPS 1小時）。 UPS（Uninterruptible Power System/Uninterruptible Power Supply），即不間斷電源，是将蓄電池（多為鉛酸免維護蓄電池）與主機相連接配接，通過主機逆變器等子產品電路将直流電轉換成市電的系統裝置。可以把它了解為充電寶。

③.選有雙路電的機房，使用雙電源、分别接不同路的電，以及将伺服器放到不同的機櫃，将企業的業務放置到不同的地區（異地）。

④.柴油發電機+油罐，一般機房會和附近的加油站簽訂緊急供油協定。

1.中小企業案例

對于并發通路（可以了解為同時通路數量）不是很大、資料量也不是特别大的網站，若是讀多寫少的業務，會先把資料寫入到磁盤，然後再通過程式把寫到磁盤的資料讀入到記憶體裡，再通過記憶體對外提供通路服務（如圖所示）。絕大多數企業的業務邏輯中讀請求（例如：浏覽頁面）是高于寫請求（例如：寫文章、發朋友圈）的。

​ 圖-中小企業通路量低的讀寫流程示意圖

• 注意：由于99%的網站以及企業都是以讀取為主，寫入為輔的，讀寫比例一般可能大于10:1，是以并發寫入一般都不是大問題。這裡提到的把資料寫入到記憶體，一般是由Memcache或Redis等高效的記憶體級别軟體來實作的，各類關系型資料庫一般也都有讀寫緩存的功能。

2.小結

看企業的具體的需求，然後選擇對應的方案。

企業linux面試題：計算機作業系統中的buffer與cache有什麼差別？

對于新手，可以參考如下說明來了解或解答。

①.緩沖區（buffer）

将資料寫入到記憶體中，這個存放資料的記憶體空間在linux系統中一般被稱為緩沖區（buffer），例如：寫入到記憶體緩沖區，即寫緩沖。

為了提高寫操作性能，資料在寫入最終媒體或下一層級媒體前，會合并放在緩沖區中。這樣會增加資料持久寫的延時，因為第一次寫入緩沖區後，在向下寫入資料之前，還要等待後續的寫入，以便湊夠資料或者定時寫入到永久存儲媒體中。

②.緩存區（cache）

從記憶體裡讀取資料，這個存放資料的記憶體空間在linux系統中一般被稱為緩存區（cache），例如：從記憶體讀取，即讀緩存。

作業系統用緩存來提高檔案系統的讀性能和記憶體配置設定性能，應用程式使用緩存也是為了提升讀的通路效率。将經常通路的操作結果儲存在緩存中可備随時使用，進而避免了總是執行讀磁盤取資料等的一些操作，進而減輕了磁盤的壓力。

圖-緩沖與緩存對比

• 小提示：緩存無處不在，無論是電腦硬體、作業系統，還是企業網站叢集及其他業務系統