计算基础

服务器基础

• 服务器也就是我们常提到的Server，B/S或者C/S业务模型的S端。服务器的概念很简单，就是对外提供业务访问的设备。咱们日常访问的百度、Notes后端都是通过服务器来承载的。

• 主要的组成有处理器（CPU）、内存（RAM）、硬盘（Disk）、主板、系统总线、网卡、RAID卡、HBA卡、光模块和光纤跳线等。和通用的计算机架构类似，但是由于需要提供高可靠的服务，因此在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。
  如果你是计算机爱好者平时DIY过电脑，其实能发现这个和电脑的组件其实很像。

• 如果从外观上把服务器做分类可以分为这么几种：机架式、刀片、塔式和机柜式。

服务器分类

• x86服务器：又称CISC(复杂指令集) 架构服务器，即通常所讲的PC服务器，它是基于PC机体系结构，使用Intel或其它兼容x86指令集的处理器芯片和Windows/Linux操作系统的服务器。

• 非x86服务器：包括大型机、小型机和UNIX服务器，它们是使用RISC（精简指令集）或EPIC（并行指令代码）处理器，并且主要采用UNIX和其它专用操作系统的服务器。

• 本质区别是CPU不同，指令集不同

• X86架构（The X86 architecture）
  是微处理器执行的计算机语言指令集，指一个intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。
  x86是一个intel通用计算机系列的标准编号缩写，也标识一套通用的计算机指令集合。X与处理器没有任何关系，它是一个对所有*86系统的简单的通配符定义。
  Intel从8086开始，80286、80386、486、586、P1、P2、P3、P4都用的同一种CPU架构，统称X86。

• UNIX服务器：非x86架构的服务器其实就是Unix服务器，也就是中国业内习惯上说的小型机，在服务器市场中处于中高端位置。小型机不是通用机，基本上，各厂家UNIX服务器使用自家的UNIX版本的操作系统和专属的处理器。使用小型机的用户一般是看中Unix操作系统和专用服务器的安全性、可靠性、纵向扩展性以及高并发访问下的出色处理能力。小型机最引以为傲的就是高RAS（Reliability，Availability，Serviceability）：高可靠性、高可用性、高服务性。随着CPU和虚拟化技术的发展，x86服务器的可靠性和可用性早已不是问题，为用户提供了更多的选择。业界主要的小型机厂商有IBM、HP和SUN。IBM和HP也做x86服务器现在在用户端也能碰到，但是SUN被Oracle收购后基本上在服务器市场销声匿迹了。

CPU

中央处理器（CPU，Central Processing Unit）

• 是一块超大规模的集成电路，是一台计算机的运算核心（Core）和控制核心（ Control Unit）。
  

• VT（ Virtualization Technology）：虚拟化技术
  为了适应信息化发展，Intel推出VT系列以满足不同的上层操作系统对底层处理器的调用。如：VT-x、VT-d、VT-c。
  VT是Intel技术，AMD与之匹配的为AMD-v技术

• IntelVT-x技术：增强处理器的VT虚拟化技术，包括IntelVTFlexPriority、IntelVTFlexMigration（Intel虚拟化灵活迁移技术）、ExtendedPageTables（IntelVT扩展页表）。
  IntelVT-d技术：支持直接I/O访问的IntelVT虚拟化技术。
  IntelVT-c技术：支持网络连接的Intel虚拟化技术，包括虚拟机设备队列（VMDq）、虚拟机直接互连（VMDc）。

内存

内存（Memory）

• 也被称为内存储器，其作用是用于暂时存放CPU中的运算数据，以及与硬盘等外部存储器交换的数据 。

• 内存的主要作用是用于存放CPU计算所需要的必要数据，所以处理速度也要足够快才行，同样的内存也有频率这么一个概念，用来表示内存的处理速度。

• 内存主频：内存主频和CPU主频一样，习惯上被用来表示内存的速度，它代表着该内存所能达到的最高工作频率。

• 内存主要分为ROM（只读掉电不丢数据），RAM（可读写掉电丢数据），Cache（可读写掉电丢数据）。主要用的是RAM和Cache。

• 内存发展变革总是跟随者CPU脚步，当CPU推陈出新速度不断提高后，内存的速度满足不了CPU的需求就需要做一次改革。主要内存经历了一下几代的变革，现在市场上的内存以DDR3和DDR4为主，马上就会推出DDR5系列。

硬盘

硬盘（Disk）

• 硬盘主要是作为数据的最终归属地。和内存相比速度没内存块，但数据存放后除了硬盘故障，不然都不会丢失的。
• 硬盘的分类比较多。从形态上可以分为机械硬盘HDD和固态硬盘SSD。从接口上可以分为SATA和SAS。从尺寸上可以分为2.5寸和2.5寸。
• 机械硬盘主要由盘和指针组成，工作的时候盘在旋转，指针所到之处就是所读写的数据。而SSD处理模式完全不同，是由芯片控制的，和内存比较像。因此机械盘处理的速度不及固态盘，但是固态盘容量普遍比机械盘小。现在这两种盘在市场上都很常见。
• 硬盘的主要厂商有希捷、西数、三星和东芝。后面存储的内容里面也有硬盘，其实你会发现不管服务器上面的硬盘还是存储上面的硬盘都是一样的，都是由这么几个厂商做的。

网卡、存储卡和RAID卡

• 服务器另外一个很重要的东西是卡，各种类型的卡。

• 这里面主要提三种常用的卡。

网卡：接网络设备，通过网络连接线与网络交换机连接。
存储卡：一般称为HBA卡，接存储设备，通过网络连接线和存储设备对接。
RAID卡：通过总线和硬盘连接。

• 网卡现在主要是以太网卡，分为电口和光口。
  

• 同样的存储卡也分为电口和存储，不过他们的协议不是以太网，电口的存储卡一般是iSCSI协议，光口的是FC协议。
  

• RAID卡就比较简单了，连接磁盘后可做磁盘阵列
  

• 这几个卡都是要接在主板上，所以除了对外的口以外还有他们本身的接口，常见的有PCI、PCI-X和PCI-E。其中PCI-E卡近几年发展迅猛，凭借着其超群的处理能力衍生出各类的产品，如PCI-E SSD。

光模块

• 光模块的作用就是光电转换，发送端把电信号转换成光信号，通过光纤传送后，接收端再把光信号转换成电信号。

• 交换机和服务器上的光口通常都是空的，是不能直接插线，需要加配一个光模块，光模块才能接上对应的线。

光模块的分类很复杂，

• 根据封装类型就可以分为：GBIC（1G）、SFP（1G）、SFP+（10G）、QSFP+（40G）、XFP（10G）。现在常用的是SFP、SFP+。

• 根据接口类型又可以分为：SC、LC、FC和ST。GBIC光模块通常采用SC光纤接口，而SFP和XFP通常采用LC光纤接口。

• 根据传输距离可以分为单模、多模，单模的传输距离远，多模的传输距离近。一般2KM以内都可以用多模连接。

• 这里展示的图就是LC接口的SFP+光模块，我们来看一下他的参数。这两个参数图我们主要看一下，SFP通常是千兆，SFP+是万兆，SFP的接口可以是LC也可以是RJ45，而SFP+模块多为LC。
  

光纤跳线

• 光纤跳线用来做从设备到光纤布线链路的跳接线，用于连接两个光模块。
• 通常根据接口分类，分为ST、SC、LC和FC。
• 其中，常用的LC接口光模块有：SFP、SFP+和XFP；SC接口的典型光模块是GBIC；FC和ST接口很少连接光模块，通常都用于光纤配线架用于连接尾纤。
• 光模块和对应的接口其实没有必然的关系，但是业界常见的SFP和SFP+都是LC接口的。这个也是我们销售系统里面常用的光模块和光纤跳线。
• 需要注意的两点是

1. 配光纤跳线的时候，接口一定要和光模块接口一致
2. 光纤跳线两边的光模块也要完全一致。

操作系统基础

操作系统

操作系统（Operating System，简称OS）

• 是管理和控制计算机硬件与软件资源的计算机程序，是直接运行在“裸机”上的最基本的系统软件，任何其他软件都必须在操作系统的支持下才能运行。
• 操作系统在整个服务器上应该是这么一个架构：最底层是硬件，上层是操作系统，再上层是应用程序。
  
• 可以说操作系统是一个承下启上的作用。

启上：有效管理系统资源，为应用软件提供基础的底层环境，提高系统资源使用效率。

承下：屏蔽硬件物理特性和操作细节，为用户使用计算机提供了便利。

主流分类

操作系统主要可以分为三大类：

• Windows，最常用的操作系统，包含最早的98、Win7、Win10和运行在服务器端的WinSer系列。
• Linux，是Unix的开源版，苹果电脑的MacOS就是Linux中的一种，还有红帽的RHEL、Centos等等。
• Unix，前面提到的小型机的操作系统。如IBM的AIX，HP的HPUX，以及SUN的Solaris。

前面两种是x86服务器和终端常用的，后面一个是小型机专用的。

计算虚拟化基础

计算虚拟化概念

• 计算虚拟化：指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。
• 在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
  

计算虚拟化分类

从架构角度切入，可分为：

• 寄居架构（Hosted Architecture）
  在操作系统之上安装和运行虚拟化程序，依赖于主机操作系统对设备的支持和物理资源的管理;常见的有Workstation和PD
  
• 裸金属架构 (“Bare Metal” Architecture)
  直接在硬件上面安装虚拟化软件，再在其上安装操作系统和应用，依赖虚拟层内核和服务器控制台进行管理。常见的就是VMware的vSphere和Microsoft的Hyper-V。
  

计算虚拟化技术流派

• 从技术流派上，又可将虚拟化分为全虚拟化、半虚拟化和硬件辅助虚拟化。

• 全虚拟化（Full Virtulization）：所有操作均通过虚拟化，效率在一定层面上受到影响

• 半虚拟化（Parairtulization）：部分虚拟机可不用过虚拟化层，效率上有提升，但是因为修改了操作系统移植性就差了点

• 硬件辅助虚拟化（Hardware Assisted Virtualization）：采用Intel VT-x/AMD-v等技术辅助虚拟机正常运转。其原理是利用我们前面提到的CPU VT的特性，让操作系统和虚拟化系统交互的时候虽然都经过了虚拟化系统，但是也能有很好的处理效率7

• 主要的技术有：KVM、ESXi、XEN和Hyper-V