系統運維常見硬件知識

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CPU:中央處理器,是一個計算機的運算核心和控制核心,他的主要功能是解釋計算機指令以及處理計算機軟件中的數據。中央處理器主要包括:運算器   高速緩衝存儲器

                (ALU)     cache     

 

內存:內存(內存儲器)可用於存儲數據,由於是電子部件,內存中數據會在斷電後消失,存取速度快,容量相對較小。

 

硬盤:是計算機的主要外部存儲器,可分爲機械硬盤和固態硬盤,可以永久的保留數據,但是速度相對較慢,容量大

 

硬件知識深度理解

內存部分(以具體案例爲爲前提)

1.高併發寫入

     將需要寫入的數據優先存在內存之中,當內存中的數據達到一定數量時,再將數據全部寫入到磁盤之中

     優點:利用內存的速度優勢,可以加快寫入速度,提高用戶體驗,在高併發的情況下十分適用

     缺點:內存只能臨時存儲數據,如果斷電,數據全部丟失

     解決方案:

              1.主板裝電池,在斷電後支持快速將數據寫入硬盤,                                 

         以便恢復

              2.使用(不間斷電源)UPS電源

              3.選用雙電路機房

2高讀取

     將硬盤中熱點數據寫入內存之中,方便用戶讀取,提高訪問友好度。

     將需要存儲的外部數據直接存入硬盤之中,再讀取到內存之中,以備訪問之用。

      

     優點:熱點數據在內存之中,用戶讀取速度快,增加了用戶體驗,同時也減小了服務                                

           器的IO壓力。

 

     Tips:將數據寫入內存,這部分被使用的內存稱之爲 緩衝區(Buffer

         從內存中讀取預存的數據,這部分被使用的內存稱之爲 緩存區(cache

3.目前大部分網站的IO比例   Input : Output = 1 : 10,即大部分網站均是以用戶讀取其內容爲主,寫入數據的比例不大,在架構及優化時,應以高讀取的方案進行,具體案例具體分析。


4.多臺機器集羣內存緩存架構(以軟件形式) memcache (純內存)  redis(內存與磁盤結合)


硬盤部分

  

1.分類 機械硬盤 ,固態硬盤


2.接口類型IDE , SCSI

          SAS  價格較貴轉速相對較高,同等價位容量較小。

          SATA :價格最低,同等價位容量最大,速度慢。

          SSD(固態硬盤):價格最貴,同等價位容量最小,速度最快。


3.按照工作環境的硬盤選擇

     1)常規工作環境: SAS   速度,容量與價格兼顧的良好選擇

     2)線下備份或內部工作環境: SATA  容量大,且對硬盤速度要求不高。

     3高併發,且數據量少: SDD  速度快,但價格貴,適用於極端生產環境。


4.RATD

   磁盤陣列(Redundant Arrays of IndependentDisks有‘獨立磁盤構成的具有榮譽能力的陣列’之意。

   磁盤陣列是由很多價格便宜的磁盤,組成一個容量爲所有磁盤之和的大磁盤,利用個別磁盤提供數據所產生加成效果提升整個磁盤的系統效能。

   1)實現形式  RAID  :通過 RAID 實現,價格較貴,效率高,安全

             RAID  :通過軟件模擬實現,價格低廉,對降低系統效率,並且      

                              在軟件出現問題時,會影響數據安全

   2RAID 分類 

   

       RAID 0    條帶化(Data Stripping 將多個磁盤整合爲一個磁盤。

                  

       在整合後單個磁盤的讀取數據方式並沒有發生變化,但是整個磁盤陣列的數據讀取方式變得十分有趣。首先,每個磁盤都被以合理的大小分割爲很多個block,且每個磁盤的分割情況必須一樣。在數據寫入的時候將數據依次寫入三個磁盤,即三個數據塊 [block1]

[block2] [block3] ,第一塊磁盤寫入[1],第二塊磁盤寫入[2],第三塊寫入[3],依次類推,直至數據寫完。

       在從磁盤陣列讀取數據時,同時讀取磁盤陣列中的第一個block,那麼用了讀取一個block的時間,讀取了Nblock (N  爲磁盤陣列中的磁盤數量) 這樣數據的讀取速度就加快了N陪。

       

        由於RAID 0 只是多個硬盤進行了整合,沒有做冗餘處理,那麼其中一塊硬盤出錯,整個陣列就會出現問題。所以RAID 0 的可靠性爲一塊磁盤的1/N ,可靠性大大降低

      

         速度:單個磁盤的N

         容量:單個磁盤的N

         可靠性:單個磁盤的1/N

         適用場景:只是在對那些對數據安全性要求不高的場景使用

 

       RAID 1      鏡像   把一個磁盤的數據鏡像到另一個磁盤上,作爲冗餘

          

        RAID 1中,數據進行寫入一塊磁盤時,也會同時寫入另一塊作爲鏡像的磁盤中。當正在被使用的磁盤發生問題,系統會拋棄他,轉而去它的鏡像磁盤讀取數據,這是將壞掉的磁盤更換即可。這樣數據的安全性大大增加,但是成本也隨之增加,磁盤利用率爲50%,下降一半。

         在更換磁盤後,系統會對原有數據進行同步,需要一定時間,在同步期間會影響系統的IO效率。 

         速度 :不變

         容量 :所有磁盤的50%

         可靠性: 大大增加

         使用場景: 數據重要,數據量不大

 

       RAID 5      分佈式奇偶校驗的獨立磁盤結構

          RAID 5 在結構上與RAID 0 類似,將磁盤條帶化,有很高的讀取速度。在寫入數據時,會在每塊磁盤上都寫入奇偶校驗信息,因此會造成寫損失。在從磁盤陣列讀取信息的時候會進行校驗數據是否出錯。當一塊磁盤出錯的時候,更換新磁盤後,可以通過其他磁盤的數據和奇偶校驗信息,經過計算恢復其數據。

          速度:N塊磁盤之和

          容量: 略小於N塊磁盤

          可靠度: 在一塊磁盤出錯時,可修復:有奇偶校驗碼,可糾錯

       

      RAID 10 (先 0   先鏡像,再條帶化

         RAID 10既是RAID 1  RAID 0 的結合產物。先對每一塊磁盤進行鏡像處理(RAID 1),然後將每個形成的RAID 1 做條帶化(RAID 0)。這樣總體來看整個磁盤陣列是 RAID 0的形式,而且每一塊磁盤都有做鏡像處理。那麼即擁有了RAID 0 高速的讀取速度,又擁有了RAID 1 的高數據安全性。RAID 10的不足之處也顯而易見,磁盤利用率低,導致價格較高。

          速度:N塊硬盤之和

          容量:50%

          可靠度 RAID 0的支持,可高度高

 

5.企業中PC服務器主要品牌

  DELL(大部分企業),HP,IBM(IOE 估計不會再有人用了)

 

  DELL  PC服務器型號

         2010-2013:1u  R410  R610

                   2u  R710

         2014-2015:1u  R420  R430  R620 R630

                   2u  R720  


對於這部分內容 我會在之後的過程中關注,《大型網站技術架構分析》《淘寶這10年》這2本書將會作爲我的參考書籍。


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