計算基礎

服務器基礎

• 服務器也就是我們常提到的Server，B/S或者C/S業務模型的S端。服務器的概念很簡單，就是對外提供業務訪問的設備。咱們日常訪問的百度、Notes後端都是通過服務器來承載的。

• 主要的組成有處理器（CPU）、內存（RAM）、硬盤（Disk）、主板、系統總線、網卡、RAID卡、HBA卡、光模塊和光纖跳線等。和通用的計算機架構類似，但是由於需要提供高可靠的服務，因此在處理能力、穩定性、可靠性、安全性、可擴展性、可管理性等方面要求較高。
  如果你是計算機愛好者平時DIY過電腦，其實能發現這個和電腦的組件其實很像。

• 如果從外觀上把服務器做分類可以分爲這麼幾種：機架式、刀片、塔式和機櫃式。

服務器分類

• x86服務器：又稱CISC(複雜指令集) 架構服務器，即通常所講的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和Windows/Linux操作系統的服務器。

• 非x86服務器：包括大型機、小型機和UNIX服務器，它們是使用RISC（精簡指令集）或EPIC（並行指令代碼）處理器，並且主要採用UNIX和其它專用操作系統的服務器。

• 本質區別是CPU不同，指令集不同

• X86架構（The X86 architecture）
  是微處理器執行的計算機語言指令集，指一個intel通用計算機系列的標準編號縮寫，也標識一套通用的計算機指令集合。
  x86是一個intel通用計算機系列的標準編號縮寫，也標識一套通用的計算機指令集合。X與處理器沒有任何關係，它是一個對所有*86系統的簡單的通配符定義。
  Intel從8086開始，80286、80386、486、586、P1、P2、P3、P4都用的同一種CPU架構，統稱X86。

• UNIX服務器：非x86架構的服務器其實就是Unix服務器，也就是中國業內習慣上說的小型機，在服務器市場中處於中高端位置。小型機不是通用機，基本上，各廠家UNIX服務器使用自家的UNIX版本的操作系統和專屬的處理器。使用小型機的用戶一般是看中Unix操作系統和專用服務器的安全性、可靠性、縱向擴展性以及高併發訪問下的出色處理能力。小型機最引以爲傲的就是高RAS（Reliability，Availability，Serviceability）：高可靠性、高可用性、高服務性。隨着CPU和虛擬化技術的發展，x86服務器的可靠性和可用性早已不是問題，爲用戶提供了更多的選擇。業界主要的小型機廠商有IBM、HP和SUN。IBM和HP也做x86服務器現在在用戶端也能碰到，但是SUN被Oracle收購後基本上在服務器市場銷聲匿跡了。

CPU

中央處理器（CPU，Central Processing Unit）

• 是一塊超大規模的集成電路，是一臺計算機的運算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。
  

• VT（ Virtualization Technology）：虛擬化技術
  爲了適應信息化發展，Intel推出VT系列以滿足不同的上層操作系統對底層處理器的調用。如：VT-x、VT-d、VT-c。
  VT是Intel技術，AMD與之匹配的爲AMD-v技術

• IntelVT-x技術：增強處理器的VT虛擬化技術，包括IntelVTFlexPriority、IntelVTFlexMigration（Intel虛擬化靈活遷移技術）、ExtendedPageTables（IntelVT擴展頁表）。
  IntelVT-d技術：支持直接I/O訪問的IntelVT虛擬化技術。
  IntelVT-c技術：支持網絡連接的Intel虛擬化技術，包括虛擬機設備隊列（VMDq）、虛擬機直接互連（VMDc）。

內存

內存（Memory）

• 也被稱爲內存儲器，其作用是用於暫時存放CPU中的運算數據，以及與硬盤等外部存儲器交換的數據 。

• 內存的主要作用是用於存放CPU計算所需要的必要數據，所以處理速度也要足夠快纔行，同樣的內存也有頻率這麼一個概念，用來表示內存的處理速度。

• 內存主頻：內存主頻和CPU主頻一樣，習慣上被用來表示內存的速度，它代表着該內存所能達到的最高工作頻率。

• 內存主要分爲ROM（只讀掉電不丟數據），RAM（可讀寫掉電丟數據），Cache（可讀寫掉電丟數據）。主要用的是RAM和Cache。

• 內存發展變革總是跟隨者CPU腳步，當CPU推陳出新速度不斷提高後，內存的速度滿足不了CPU的需求就需要做一次改革。主要內存經歷了一下幾代的變革，現在市場上的內存以DDR3和DDR4爲主，馬上就會推出DDR5系列。

硬盤

硬盤（Disk）

• 硬盤主要是作爲數據的最終歸屬地。和內存相比速度沒內存塊，但數據存放後除了硬盤故障，不然都不會丟失的。
• 硬盤的分類比較多。從形態上可以分爲機械硬盤HDD和固態硬盤SSD。從接口上可以分爲SATA和SAS。從尺寸上可以分爲2.5寸和2.5寸。
• 機械硬盤主要由盤和指針組成，工作的時候盤在旋轉，指針所到之處就是所讀寫的數據。而SSD處理模式完全不同，是由芯片控制的，和內存比較像。因此機械盤處理的速度不及固態盤，但是固態盤容量普遍比機械盤小。現在這兩種盤在市場上都很常見。
• 硬盤的主要廠商有希捷、西數、三星和東芝。後面存儲的內容裏面也有硬盤，其實你會發現不管服務器上面的硬盤還是存儲上面的硬盤都是一樣的，都是由這麼幾個廠商做的。

網卡、存儲卡和RAID卡

• 服務器另外一個很重要的東西是卡，各種類型的卡。

• 這裏面主要提三種常用的卡。

網卡：接網絡設備，通過網絡連接線與網絡交換機連接。
存儲卡：一般稱爲HBA卡，接存儲設備，通過網絡連接線和存儲設備對接。
RAID卡：通過總線和硬盤連接。

• 網卡現在主要是以太網卡，分爲電口和光口。
  

• 同樣的存儲卡也分爲電口和存儲，不過他們的協議不是以太網，電口的存儲卡一般是iSCSI協議，光口的是FC協議。
  

• RAID卡就比較簡單了，連接磁盤後可做磁盤陣列
  

• 這幾個卡都是要接在主板上，所以除了對外的口以外還有他們本身的接口，常見的有PCI、PCI-X和PCI-E。其中PCI-E卡近幾年發展迅猛，憑藉着其超羣的處理能力衍生出各類的產品，如PCI-E SSD。

光模塊

• 光模塊的作用就是光電轉換，發送端把電信號轉換成光信號，通過光纖傳送後，接收端再把光信號轉換成電信號。

• 交換機和服務器上的光口通常都是空的，是不能直接插線，需要加配一個光模塊，光模塊才能接上對應的線。

光模塊的分類很複雜，

• 根據封裝類型就可以分爲：GBIC（1G）、SFP（1G）、SFP+（10G）、QSFP+（40G）、XFP（10G）。現在常用的是SFP、SFP+。

• 根據接口類型又可以分爲：SC、LC、FC和ST。GBIC光模塊通常採用SC光纖接口，而SFP和XFP通常採用LC光纖接口。

• 根據傳輸距離可以分爲單模、多模，單模的傳輸距離遠，多模的傳輸距離近。一般2KM以內都可以用多模連接。

• 這裏展示的圖就是LC接口的SFP+光模塊，我們來看一下他的參數。這兩個參數圖我們主要看一下，SFP通常是千兆，SFP+是萬兆，SFP的接口可以是LC也可以是RJ45，而SFP+模塊多爲LC。
  

光纖跳線

• 光纖跳線用來做從設備到光纖佈線鏈路的跳接線，用於連接兩個光模塊。
• 通常根據接口分類，分爲ST、SC、LC和FC。
• 其中，常用的LC接口光模塊有：SFP、SFP+和XFP；SC接口的典型光模塊是GBIC；FC和ST接口很少連接光模塊，通常都用於光纖配線架用於連接尾纖。
• 光模塊和對應的接口其實沒有必然的關係，但是業界常見的SFP和SFP+都是LC接口的。這個也是我們銷售系統裏面常用的光模塊和光纖跳線。
• 需要注意的兩點是

1. 配光纖跳線的時候，接口一定要和光模塊接口一致
2. 光纖跳線兩邊的光模塊也要完全一致。

操作系統基礎

操作系統

操作系統（Operating System，簡稱OS）

• 是管理和控制計算機硬件與軟件資源的計算機程序，是直接運行在“裸機”上的最基本的系統軟件，任何其他軟件都必須在操作系統的支持下才能運行。
• 操作系統在整個服務器上應該是這麼一個架構：最底層是硬件，上層是操作系統，再上層是應用程序。
  
• 可以說操作系統是一個承下啓上的作用。

啓上：有效管理系統資源，爲應用軟件提供基礎的底層環境，提高系統資源使用效率。

承下：屏蔽硬件物理特性和操作細節，爲用戶使用計算機提供了便利。

主流分類

操作系統主要可以分爲三大類：

• Windows，最常用的操作系統，包含最早的98、Win7、Win10和運行在服務器端的WinSer系列。
• Linux，是Unix的開源版，蘋果電腦的MacOS就是Linux中的一種，還有紅帽的RHEL、Centos等等。
• Unix，前面提到的小型機的操作系統。如IBM的AIX，HP的HPUX，以及SUN的Solaris。

前面兩種是x86服務器和終端常用的，後面一個是小型機專用的。

計算虛擬化基礎

計算虛擬化概念

• 計算虛擬化：指通過虛擬化技術將一臺計算機虛擬爲多臺邏輯計算機。
• 在一臺計算機上同時運行多個邏輯計算機，每個邏輯計算機可運行不同的操作系統，並且應用程序都可以在相互獨立的空間內運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。
  

計算虛擬化分類

從架構角度切入，可分爲：

• 寄居架構（Hosted Architecture）
  在操作系統之上安裝和運行虛擬化程序，依賴於主機操作系統對設備的支持和物理資源的管理;常見的有Workstation和PD
  
• 裸金屬架構 (“Bare Metal” Architecture)
  直接在硬件上面安裝虛擬化軟件，再在其上安裝操作系統和應用，依賴虛擬層內核和服務器控制檯進行管理。常見的就是VMware的vSphere和Microsoft的Hyper-V。
  

計算虛擬化技術流派

• 從技術流派上，又可將虛擬化分爲全虛擬化、半虛擬化和硬件輔助虛擬化。

• 全虛擬化（Full Virtulization）：所有操作均通過虛擬化，效率在一定層面上受到影響

• 半虛擬化（Parairtulization）：部分虛擬機可不用過虛擬化層，效率上有提升，但是因爲修改了操作系統移植性就差了點

• 硬件輔助虛擬化（Hardware Assisted Virtualization）：採用Intel VT-x/AMD-v等技術輔助虛擬機正常運轉。其原理是利用我們前面提到的CPU VT的特性，讓操作系統和虛擬化系統交互的時候雖然都經過了虛擬化系統，但是也能有很好的處理效率7

• 主要的技術有：KVM、ESXi、XEN和Hyper-V