服务器硬件知识

计算机硬件组成

计算机介绍

计算机（computer）俗称电脑，是现代一种用于高速计算的电子计算机器，可以进行数值计算，又可以进行逻辑计算，还具有存储记忆功能。是能够按照程序运行，自动、高速处理海量数据的现代化智能电子设备。由硬件系统和软件系统所组成，没有安装任何软件的计算机称为裸机

一.计算机的分类

1.个人PC

• 家用台式电脑

# 一般用来家庭娱乐使用，游戏，电影之类。

• 笔记本电脑

# 携带方便快捷，大部分用来办公使用。

2.服务器

通常用于运行商业软件，服务器，也称伺服器(台湾)，互联网公司开发的商业软件都是运行与服务器上的。服务器的组成与个人PC总体一致，但因为运行商业软件的缘故，服务器在在处理能力、稳定性、可靠性、安全性、可扩展性、可管理性等方面要求较高。

• 机架式服务器

机架式服务器的外形看起来不像计算机,而像交换机.尺寸有1U(1U=1.75英寸), 2U , 4U等规格.机架式服务器安装在标准的19英寸的机柜里面,这种结构的多为功能型服务器

• 机柜

很多人把机柜看作是用来装IT设备的柜子，机柜是柜子，但并不仅仅如此。对于计算机本身而言: 机柜同样有着和UPS电源重要的辅助作用 一个好的机柜意味着保证计算机可以在良好的环境里运行,所以,机柜所起到的作用同样重要 机柜系统性的解决了计算机应用中的高密度散热,大量线缆附设和管理大容量配电及全面兼容不同厂商机架式设备的难题，从而使数据中心能够在高稳定性的环境下运行。

在各大机房都能看到各种款式的机柜，随着计算机产业的不断突破，机柜所体现的功能也越来越大。机柜一般用在网络布线间，楼层配线间，中心机房，数据机房，控制中心，监控室，监控中心等。

• 刀片服务器

所谓刀片服务器(准确的说应叫做刀片式服务器)是指在标准高度的机架式机箱内可插装多个卡式的服务器单元，实现高可用和高密度。每一块"刀片"实际上就是一块系统主板。

它们可以通过"板载"硬盘启动自己的操作系统，如Windows NT/2000、Linux等，类似于一个个独立的服务器，在这种模式下，每一块母板运行自己的系统，服务于指定的不同用户群，相互之间没有关联，因此相较于机架式服务器和机柜式服务器，单片母板的性能较低。

不过，管理员可以使用系统软件将这些母板集合成一个服务器集群。在集群模式下，所有的母板可以连接起来提供高速的网络环境，并同时共享资源，为相同的用户群服务。在集群中插入新的"刀片"，就可以提高整体性能。而由于每块"刀片"都是热插拔的，所以，系统可以轻松地进行替换，并且将维护时间减少到最小。

3.服务器的品牌

常见的品牌有：

- dell（性价比高）

  Dell服务器的配置官网：https://www.dell.com/zh-cn

- IBM（高端，比较贵）：https://www.ibm.com/cn-zh

4.去IOE运动

2013年5月17日。阿里集团最后一台IBM小机在支付宝下线。这是自2009年“去IOE”战略透露以来，“去IOE”非常重要的一个节点。

• 什么是去IOE？

I -- IBM公司  ==> 服务器
O -- Oracle公司  ==>数据库管理软件
E -- EMC公司  ==>存储设备

# 企业的数据库架构有三个不可或缺的部分： 数据库服务器、数据库软件、数据存储设备。
而IOE这三家公司恰恰分别在这三个领域实现了垄断，造成的结果就是由这三驾马车构成的数据库系统占领了全球数据库市场的很大份额。牵扯到数据安全以及数据设备成本的问题，有公司提出了"去IOE"运动：用PC服务器代替IBM服务器，用mysql替代Oracle。

二 .计算机五大组成部分

计算机硬件由五大部分组成:

1.控制器

​取指令==>分析指令==>发送操作控制信号，将有关操作控制信号按照时序安排发送到相关部件，然后相关部件在在规定的皆拍中完成规定的操作。

2.运算器

它的主要功能是进行算术运算和逻辑运算。

• 控制器+运算器==>cpu

3.存储器

是计算机用来存放所有数据和程序的记忆部件。它的基本功能是按指定的地址存（写）入或者取（读）出信息。 计算机中的存储器可分成两大类：一类是内存储器，简称内存或主存；另一类是外存储器（辅助存储器），简称外存或辅存。 存储器由若干个存储单元组成，每个存储单元都有一个地址，计算机通过地址对存储单元进行读写。一个存储器所包含的字节数称为存储容量，单位有B、KB、MB、GB、TB等。

内存：基于点存取数据，断电数据全部丢失。
	 用于临时保存数据，存取速度快。
	 
外存：基于磁存取数据，断电数据任然存在
	 用于永久保存数据，存取速度相对于内存来说要慢

4.输入设备

是向计算机中输入信息（程序、数据、声音、文字、图形、图像等）的设备。常见的输入设备有：键盘、鼠标、图形扫描仪、触摸屏、条形码输入器、光笔等。 外存储器也是一种输入设备。

5.输出设备

是计算机硬件系统的终端设备，用于接收计算机数据的输出显示，打印，声音，控制外围设备操作等。也是把各种计算结果数据或信息以数字，字符，图像，声音等形式表现出来。常见的数据设备有显示器，打印机，绘图仪，影像输出系统，语音输出系统，磁记录仪设备等。

三.处理器cpu详解

cpu相当于人体的大脑，负责计算机的运算和控制，是服务器性能效率的最核心部件。

• 2核4线程=》真2核假4核

物理上的双核，通过超线程技术，使每个物理核心模拟出一个虚拟核心出来，这样可以同时处理多个任务。但实际上它还是双核，但是性能比双核要强，相当于假4核，低于真正的物理四核心处理器。

• 4核=》真4核

就是在一块CPU芯片上集成4个CPU核心。现在的I3就是2核心4线程，I5是4核心8线程，酷睿2双核是单纯的双核，酷睿2四核就是单纯的四核。另外由于上下两代产品的框架不同，必然造成性能的巨大差异，所以现在同档次，I3要比酷睿2双核强，I5，I7要比酷睿2四核强

1.cpu工作原理

通常将运算器和控制器合称为中央处理器。其中运算器主要用来负责程序的运算与逻辑判断，控制器则主要协调各各控制器则主要协调各组件和各单元的工作，所以CPU的工作主要在于管理和运算。可以说计算机的大脑就是CPU，它从内存中**取指令->解码->执行，**然后再取指->解码->执行下一条指令，周而复始，直至整个程序被执行完成

2.cpu的指令集

# 精简指令集
　　精简指令集RISC：这种CPU的设计中，微指令集较为精简，每个指令的运行时间都很短，完成的动作也很单纯，指令的执行效能较佳；但是若要做复杂的事情，就要由多个指令来完成。

# 复杂指令集
　　复杂指令集CISC 与RISC不同，在CISC的微指令集中，每个小指令可以执行一些较低阶的硬件操作，指令数目多而且复杂，每条指令的长度并不相同。因此指令执行较为复杂所以每条指令花费的时间较长，但每条个别指令可以处理的工作较为丰富。常见的CISC微指令集CPU主要有AMD、Intel、VIA等的x86架构的CPU。

3.x86_64

#1.x86架构
    x86是针对cpu的型号或者说架构的一种统称，详细地讲，最早的那颗Intel发明出来的CPU代号称为8086，后来在8086的基础上又开发出了80285、80386....，因此这种架构的CPU就被统称为x86架构了。
        
    由于AMD、Intel、VIA所开发出来的x86架构CPU被大量使用于个人计算机上面，因此，个人计算机常被称为x86架构的计算机！
    
    程序员开发出的软件最终都要翻译成cpu的指令集才能运行，因此软件的版本必须与cpu的架构契合，举个例子，我们在MySQL官网下载软件MySQL时名字为：
      Windows(x86,32-bit),ZIP Archive
      (mysql-5.7.20-win32.zip)   
    我们发现名字中有x86，这其实就是告诉我们：该软件应该运行在x86架构的计算机上。
    
#2.64位  
    cpu的位数指的是cpu一次性能从内存中取出多少位二进制指令，64bit指的是一次性能从内存中取出64位二进制指令。
    在2003年以前由Intel所开发的x86架构CPU由8位升级到16、32位，后来AMD依此架构修改新一代的CPU为64位，到现在，个人计算机CPU通常都是x86_64的架构。
    cpu具有向下兼容性，指的是64位的cpu既可以运行64位的软件，也可以运行32位的软件，而32位的cpu只能运行32位的软件。这其实很好理解，如果把cpu的位数当成是车道的宽，而内存中软件的指令当做是待通行的车辆，宽64的车道每次肯定既可以通行64辆车，也可以通信32辆车，而宽32的车道每次却只能通行32辆车

4.寄存器

因访问内存以得到指令或数据的时间比cpu执行指令花费的时间要长得多，所以，所有CPU内部都有一些用来保存关键变量和临时数据的寄存器，这样通常在cpu的指令集中专门提供一些指令，用来将一个字（可以理解为数据）从内存调入寄存器，以及将一个字从寄存器存入内存。cpu其他的指令集可以把来自寄存器、内存的操作数据组合，或者用两者产生一个结果，比如将两个字相加并把结果存在寄存器或内存中。

# 寄存器的分类：
1.除了用来保存变量和临时结果的通用寄存器外

2.多数计算机还有一些对程序员课件的专门寄存器，其中之一便是程序计数器，它保存了将要取出的下一条指令的内存地址。在指令取出后，程序计算器就被更新以便执行后期的指令

3.另外一个寄存器便是堆栈指针，它指向内存中当前栈的顶端。该栈包含已经进入但是还没有退出的每个过程中的一个框架。在一个过程的堆栈框架中保存了有关的输入参数、局部变量以及那些没有保存在寄存器中的临时变量

4.最后 一个非常重要的寄存器就是程序状态字寄存器(Program Status Word,PSW),这个寄存器包含了条码位(由比较指令设置)、CPU优先级、模式（用户态或内核态），以及各种其他控制位。用户通常读入整个PSW，但是只对其中少量的字段写入。在系统调用和I/O中，PSW非常非常非常非常非常非常重要

# 寄存器的维护：
操作系统必须知晓所有的寄存器。在时间多路复用的CPU中，操作系统会经常中止正在运行的某个程序并启动（或再次启动

5.内核态与用户态

除了在嵌入式系统中的非常简答的CPU之外，多数CPU都有两种模式，即内核态与用户态。

# 内核态：
	   当cpu在内核态运行时，cpu可以执行指令集中所有的指令，很明显，所有的指令中包含了使用硬件的所有功能，（操作系统在内核态下运行，从而可以访问整个硬件）

# 用户态：
　　	 用户程序在用户态下运行，仅仅只能执行cpu整个指令集的一个子集，该子集中不包含操作硬件功能的部分，因此，一般情况下，在用户态中有关I/O和内存保护（操作系统占用的内存是受保护的，不能被别的程序占用），当然，在用户态下，将PSW中的模式设置成内核态也是禁止的。

# 内核态与用户态切换:　　
	  用户态下工作的软件不能操作硬件，但是我们的软件比如暴风影音，一定会有操作硬件的需求，比如从磁盘上读一个电影文件，那就必须经历从用户态切换到内核态的过程，为此，用户程序必须使用系统调用（system call），系统调用陷入内核并调用操作系统，TRAP指令把用户态切换成内核态，并启用操作系统从而获得服务。

四.存储器详解

1.存储器概述

存储器系统采用如上图的分层结构：顶层的寄存器速度较快容量较小与底层的其他存储器相比成本较高，差别是十亿数量级的。

• 寄存器L1缓存

寄存器是用和cpu相同材质制照，速度和cpu一样快所以cpu访问它是无延迟的。

• 高速缓存L2缓存

主要由硬件控制高速缓存的存取，内存中有高速缓存行按照0_{64字节为行0，64}127为行1。。。最常用的高速缓存行放置在cpu内部或者非常接近cpu的高速缓存中。当某个程序需要读一个存储字时，高速缓存硬件检查所需要的高速缓存行是否在高速缓存中。如果是，则称为高速缓存命中，缓存满足了请求，就不需要通过总线把访问请求送往主存(内存)，这毕竟是慢的。高速缓存的命中通常需要两个时钟周期。高速缓存为命中，就必须访问内存，这需要付出大量的时间代价。由于高速缓存价格昂贵，所以其大小有限，有些机器具有两级甚至三级高速缓存，每一级高速缓存比前一级慢但是容易大

2.存储器之内存

内存条又叫：主存（随机访问存储RAM），相当于人脑的记忆功能只能临时存放数据。

内存里存放的都是电信号，断电数据则丢失，相当于人脑失去记忆

cpu是从内存中取出指令来运行的，运行指令产生的数据也会放入内存中，所以内存又称之为主存，因为程序运行过程中产生的数据都是先存放于内存中

除了主存RAM之外，许多计算机已经在使用少量的非易失性随机访问存储如ROM

只读存储器的特点是只能读出而不能写入信息，通常在电脑主板的ROM里面固化一个基本输入/输出系统，称为BIOS（基本输入输出系统）。其主要作用是完成对系统的加电自检、系统中各功能模块的初始化、系统的基本输入/输出的驱动程序及引导操作系统

还有一类存储器就是CMOS，它是易失性的

许多计算机利用CMOS存储器来保持当前时间和日期。
CMOS存储器和递增时间的电路由一小块电池驱动。
所以即使计算机没有加电时间也仍然可以正确地更新。
除此之外CMOS还可以保存配置的参数。
比如:哪一个是启动磁盘等。
之所以采用CMOS是因为它耗电非常少。
一块工厂原装电池往往能使用若干年，但是当电池失效时相关的配置和时间等都将丢失。

3.存储器之硬盘

磁盘（disk）是指利用磁记录技术存储数据的存储器
磁盘是计算机主要的存储介质，可以存储大量的二进制数据，并且断电后也能保持数据不丢失。早期计算机使用的
磁盘是软磁盘（Floppy Disk，简称软盘），如今常用的磁盘是硬磁盘（Hard disk，简称硬盘）

硬盘的内部结构包括：磁头、磁道、扇区、柱面。

（1）磁头

磁头是硬盘技术中最重要和最关键的一环。MR磁头最为广泛应用，MR磁头即磁阻磁头，采用分离式的磁头结构，可以针对两者的不同特性分别进行优化，以得到最好的读/写性能。

（2）磁道
磁道无法用肉眼看到，仅是盘面上以特殊方式磁化了的一些磁化区，磁盘上的信息便是沿着这样的轨道存放。

（3）扇区

磁盘上的每个磁道被等分为若干个弧段，这些弧段便是磁盘的扇区，每个扇区可以存放512个字节的信息，磁盘驱动器在向磁盘读取和写入数据时，要以扇区为单位。

（4）柱面

磁盘的柱面数与一个盘面上的磁道数是相等的，由于每个盘面都有自己的磁头，因此，盘面数等于总的磁头数。

4.硬盘接口

毫无疑问，硬盘终究是要链接到计算机上，如果把硬盘比喻一个盛水的瓶子，那么无论硬盘本身容量多大、速度多快，最终流水的速度都会卡在瓶口上，这个瓶口就是硬盘的接口，也就是说决定硬盘读写速度不仅仅是硬盘本身，还有硬盘的接口，硬盘接口有例如：

• 1、IDE（并口）

• 2、SATA（串口）

• 3、SCSI

• 4、SAS

• IDE（并口）

一般的计算机硬盘接口都是IDE或SATA的。IDE出现的比较早，SATA则出现的比较晚。以前，很多硬盘都是IDE接口的。而现在硬盘接口几乎SATA是标配置，市场上几乎没有IDE接口的硬盘了。

优点：
	该接口的硬盘价格低廉、兼容性强、性价比高。

缺点：
	数据传输速度慢、线缆长度过短、连接设备少、不支持热插拔、接口速度的可升级性差。

• SATA（串口）

SATA采用串行连接方式，串行ATA总线使用嵌入式时钟信号，具备了更强的纠错能力，与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查，如果发现错误会自动矫正，这在很大程度上提高了数据传输的可靠性

现在一般接口都是SATA接口，之所以能够取代IDE接口，是应为SATA接口的性能比IDE接口的性能好的多，速度也大大超过IDE接口，还支持热拔插。

目前 SATA接口，有1.0、2.0、3.0三个版本，版本号越大，出现的时间就越晚；性能就越好，主要是数据传输速率更快。SATA接口的版本是向下兼容的，高版本的SATA接口兼容低版本的SATA接口。有些SATA硬盘提供了跳线，跳线设置不同，同一块硬盘的SATA接口版本号就不同（主要是数据传输的速率不同）

SATA接口的实际传输速率需要主板的支持。

• SCSI

有传输速率高、读写性能好、可连接多个设备、可支持热插拔、价格比较贵的特点。SCSI接口硬盘主要应用于中、高端服务器和高档工作站中。

• SAS

串行连接SCSI。和现在流行的Serial ATA（SATA）硬盘相同，都是采用串行技术以获得更高的传输速度，并通过缩短连结线改善内部空间。SAS是新一代的SCSI技术。SAS是并行SCSI接口之后开发出的全新接口。此接口的设计是为了改善存储系统的效能、可用性和扩充性，提供与串行ATA （Serial ATA，缩写为SATA）硬盘的兼容性。

5. 硬盘与接口组合

硬盘及接口性能:

• 硬盘：SSD（固态）>机械硬盘

• 硬盘接口：SAS > SATA

硬盘与接口的组合玩法:

1、SSD硬盘+SAS接口=》土豪玩法

2、SSD硬盘+SATA接口=》对速度要求比较高场景下的常规组合

3、机械硬盘+SAS接口=》对速度没有特殊要求场景下的常规组合

4、机械硬盘+SATA接口=》穷人套餐，对速度要求较低，通常用于企业内部应用

ps：冷数据与热数据

据统计，高并发场景下，用户大量访问的仅仅只是那一小戳数据，比例大致为
25%的数据=》用户经常访问=》热数据
75%的数据=》用户不经常访问-》冷数据

针对这25%的核心数据，如果资金充裕，我们通常放在SSD+SAS盘上，一般常规的做法都是放在：15000转/分机械磁盘+SAS口上，比较经济实惠

其实我们暴露给外部用户的核心的业务都推荐使用：转速是15000转/分的机械磁盘+SAS口
一般内网应用或者数据备份才选择：7200或10000转/分的机械磁盘+SATA口 

6. RAID技术

RAID技术的本质就是对硬盘做集群，将多块合并成为一块虚拟的大盘，可以带来的好处:

• 1、容量的增大
• 2、读写速度提升
• 3、防止单点故障

RAID有多种整合方式，常见的有:

• raid0

• raid1

• raid5

• Raid10

• ===>RAID0

RAID 0 又称为Stripe（条带化）或striping(条带模式)，它在所有RAID级别中具有最高的存储性能（磁盘容量不浪费，读写很快）。

RAID0 提高存储性能的原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取，这样，系统有数据请求就可以被多个磁盘并行的执行，每个磁盘执行属于它自己的那部分数据请求，这种数据上的并行操作可以充分利用总线的带宽，显著提高磁盘整体存取性能。

要制作RAID0至少要1块物理磁盘，例如DELL服务器带有RAID卡，如果不做RAID就不能使用磁盘，除非将磁盘直接接入主板，因此将一块磁盘坐RAID0使用。

关注点	描述
容量	是n块盘加在一起的容量。在所有RAID级别中具有最高的存储性能，原理是把连续的数据分散到多个磁盘上存取。
性能	理论上磁盘读写速度比单盘提升n倍，但由于总线带宽等多种因素的影响，实际的提升速率肯定会低于理论值，但是，大量数据并行传输与串行传输比较，提速效果显然毋庸置疑，磁盘越多倍数越小。
冗余	无任何冗余，坏1块盘，整个RAID就不能用了
场合	适合于大规模并发读写，但对数据安全性要求不高的情况，如mysql slave(数据块从库)，集群的节点RS（服务）
特点	速度快，无冗余，容量无损失

• ===>RAID1

RAID 1 又称为Mirror 或Mirrooring(镜像)，它的宗旨是最大限度的保证用户数据的可用性和可修复性，RAID 1 的操作方式是把用户写入硬盘的数据百分之百的自动复制到另外一个硬盘上，从而实现存储双份的数据。

要制作RAID 1,只支持两块盘，整个RAID大小等于两个磁盘中最小的那块的容量，因此，最好使用同样大小的磁盘，在存储时同时写入两块磁盘，实现数据完整备份，但相对降低了写入性能，但是读取数据时可以并发，相当于两块RAID 0的读取效率。

关注点	描述
容量	损失50%的数据容量，列如2块1T的盘，做完RAID1后容量为1T
性能	Mirror不能提高存储性能，理论上写性能和单盘差不多。
冗余	在所有RAID级别中，RAID1提供最高的数据安全保障，冗余度100%
特点	100%冗余，容量损失半。

• ===>RAID5

RAID 5是一种存储性能，数据安全和存储成本兼顾的存储解决方案。

RAID 5需要三块或以上的物理磁盘，可以提供热备盘实现故障恢复，采用**奇偶校验，**可靠性强，只有同时损坏2块盘时数据才会损坏，只损坏1块盘时，系统会根据存储的奇偶校验位重建数据，临时提供服务，此时如果有热备盘，系统还会自动在热备盘上重建故障磁盘上的数据。

关注点	描述
性能	RAID 5 具有和RAID 0 相近的数据读取速度，只是多了奇偶校验信息，写入数据速度比单个磁盘写入操作稍慢。
容量	损失一块盘的数据容量
冗余	可损失一块盘，RAID数据安全保障程度比RAID 1 低，而磁盘空间利用率要比raid 1 高
场合	RAID 5 可以理解为是RAID 0 和RAID 1的折中方案，适合对性能和冗余都有一定要求，又都不是十分高的情况。mysql的主从库都可以，存储也可以，普通的服务器为了减少维护成本，又保持一定冗余和读性能都可以做RAID 5
特点	容量损失一块盘，写数据通过奇偶校验，RAID 1和 RAID 0的折中方案。

• ===>RAID10

RAID 1+0 也被称为RAID 10标准，实际是将RAID 1和RAID 0标准结合的产物，在连续地以位或字节为单位分割数据并且并行读/写多个磁盘的同时，为每一块磁盘作磁盘镜像进行冗余。它的优点是同时拥有RAID 0的超凡速度和RAID 1的数据高可靠性，但是CPU占用率同样也更高，而且磁盘的利用率比较低。

极高的读写效率和较高的数据保护、恢复能力

注意一下Raid10 和 Raid01的区别：

RAID01又称为RAID0+1，先进行条带存放（RAID0），再进行镜像（RAID1）===》几乎没人用这种方案。

RAID10又称为RAID1+0，先进行镜像（RAID1），再进行条带存放（RAID0）。

raid01比较缺乏安全性，且故障时难以恢复，实际应用中几乎没有人会选择。
raid10速度较快，故障容易恢复。
以4块盘为例：
raid 01是2块盘组成raid 0，然后把2组raid 0组成1个raid 1。
raid 10是2块盘组成raid 1，然后把2组raid 1组成1个raid 0。
假设raid 01坏了1块盘，则该盘所在的raid 0组就彻底失效了。如果另一组也坏了1块，则此时整个raid都彻底失效。
但是如果raid 01坏了1块盘，则该盘所在的raid 1组仍然能够运行。如果另一组也坏了1块，则此时整个raid也仍然保持运行。
类似地，当坏了一块盘，使用新盘替换后，阵列恢复的过程，raid 10也会更快更简单。

关注点	描述
性能	极高的读写效率和较高的数据保护、恢复能力
冗余	RAID10提供100%的数据冗余
应用场合	RAID 10适用于数据库存储服务器等需要高性能、高容错但对容量要求不大的场合
特点	RAID 1和RAID 0标准结合的产物

• ===>RAID级别间优缺点对比

运维生产环境常用RAID级别为RAID0，RAID1, RAID5 ,RAID10

RAID级别	最少磁盘要求	关键优点	关键缺点	实际应用场景
RAID0	1块	读写速度快	没有任何冗余	MySQL Slave(数据库的从库)，集群的节点RS
RAID1	2块（只能）	100%冗余，镜像	读写性能一般，成本高	单独的，数据很重要，且不能宕机的业务，监控，系统盘
RAID5	3块	具有一定性能和冗余，可以坏一块盘	写入性能不高	一般的业务都可以用
RAID10	4块	读写速度很快，100%冗余	成本高	性能和冗余要求很好的业务。数据库主库和存储的主节点。

总结在盘数相同的情况下各种raid的对比：

• 冗余从好到坏：raid1、raid10、raid5、raid0
• 读写性能从好到坏：raid0、raid10、raid5、raid1
• 成本从低到高：raid0、raid5、raid1、raid10

不同RAID级别的企业应用举例，根据数据的存储和访问的需求，去匹配对应的RAID级别。==>适用于互联网公司

• 单台服务器，很重要，盘不多，系统盘raid1。
• 数据库/存储服务器，主库raid10，从库raid5\ raid0（为了维护成本，raid10）
• web服务器，如果没有太多数据的话，raid5,raid0（单盘）。
• 有多台，监控\应用服务器，raid0,raid5。

7. 制作硬件raid

https://www.cnblogs.com/linhaifeng/articles/13921161.html

8.存储容量单位

容量单位

1DB=1024NB； // DB(DoggaByte)
1NB=1024BB， // NB(NonaByte）
1BB=1024YB； // BB（BrontoByte）
1YB=1024ZB； // 尧字节 (YB，YottaByte)
1ZB=1024EB； // 泽字节(ZB，ZettaByte)
1EB=1024PB； // 艾字节(EB，ExaByte)
1PB=1024TB； // 拍字节(PB，PetaByte)
1TB=1024GB； // 太字节（TB，TeraByte）
1GB=1024MB； // 吉字节（GB，Gigabyte）
1MB=1024KB； // 兆字节（MB，MegaByte）
1KB=1024B   // 千字节（KB，KiloByte）

1B=8bit     // 字节（B，Byte）

市面上卖硬盘的都是按1000计算，号称500G硬盘=500*1000B*1000KB*1000MB

四.主板

1.主板介绍

所有的硬件设备及期接口都会被集成在一块电路板上，这块板子称之为主板

• 主板和CPU都是电脑中最关键的部件。
• 所有的板卡必须通过主板发挥作用，主板性能和质量的好坏直接影响到整个系统。
• 电脑主板按不同的架构标准和各种不同的主要部件、接口组合而成

2.主板芯片组

主板芯片组是主板上最重要的部件，主板的功能主要取决于芯片组。芯片组负责管理CPU和内存、各种总线扩展以及外设的支持。

3.BIOS芯片

• BIOS (basic input output system ) 芯片（CMOS芯片）：负责主板通电后各部件自检，设置，保存，一切正常后才能启动操作系统。记录了电脑最基本的信息，是软件与硬件打交道的最基础的桥梁，没有它电脑就不能工作。
• 常见的三种BIOS：Award、AMI、Phoenix

五.主板电源

计算机的电源相当于计算机的心脏，确保供电正常的方案如下

• 1、服务器双电源模块
  
  

• 2、电源模块的连接线接到不同的插件板上

• 3、UPS(不间断电源)：UPS全名为Uninterruptable Power System(或Uninterruptable Power Supply)，相当于一个蓄电池，相当于服务器的电池，就好比为我们的台式机配备了像笔记本电脑一样的电池，可以在突然断电的情况下，为电话供电一段时间，至于可能供电多久，具体得看ups的功率，在市电停掉的情况下，一般个人pc的ups可以成5到20分钟，服务器ups可以撑到几个小时，期间可以为运维人员腾出时间来解决电的问题。

  京东UPS：https://search.jd.com/Search?keyword=UPS

• 4、生产中一般单个服务器核心业务最好使用双电源AB线路（由IDC机房提供双路电源，双路电源接到不同的市电电源）。如果集群（一堆机器做一件事）的情况可以不用双电源。

• 5、点背的话，双路电源全停，ups为服务器续命，续到一定时间ups也快没电了，咋整？通常机房会有小型柴油发电机来应急，一般机房会和附近的加油站签订紧急供油协议。

了解阅读：

停电后UPS电源是依靠电池储能供电给负载的，标准性UPS本身机内自带电池，在停电后一般可继续供电几分钟至几十分钟，而长效型UPS电源配有外置电池组，可以满足用户长时间停电时继续供电的需要，一般长效型UPS电源满载配置时间可达数小时以上。一般长效型UPS电源备用时间主要受电池成本、安装空间大小以及电池回充时间等因素的限制。

我们通常会在电力环境较差，停电较为频繁的地区采用UPS与发电机配合供电的方式。当停电时，UPS电源先由电池供电一段时间，如停电时间较长，可以启动备用发电机对UPS电源继续供电，当市电恢复时再切换到市电供电

# 了解：电池供电时间计算
电池供电时间主要受负载大小、电池容量、环境温度、电池放电截止电压等因素影响。一般计算UPS电源电池供电时间，可以计算出电池放电电流，然后根据电池放电曲线查出其放电时间。

电池放电电流可以按以下经验公式计算：放电电流=UPS容量(VA)&TImes，功率因数/电池放电平均电压&TImes；效率如要计算实际负载放电时间，只需将UPS电源容量换为实际负载容量即可。

# 扩展阅读：如果机房突然停电了，怎么办好？ 
人们总是面临突如其来的事情不知所措，假想企业此时机房突然断电，该如何处理呢？先来分析下为何会出现机房断电的故障！很多人在机房建设的时候，或许处于预算考虑，选择租赁机房或者找代理商，殊不知这背后隐藏着严重隐患，少了质量保障，从而会出现机房问题，导致无人问津，不知道找谁处理！所以选择专业的机房建设公司做机房是至关重要的。
机房长时间断电，可造成系统数据的丢失或者出错，而且在再次通电时，还可能造成系统的恢复延长，耽误整个数据机房的正常运作。目前有不少数据中心供电系统的管理软件，通过管理软件对供电系统进行智能化管理，往往可以减少维护的工作量。还要有专业的IT人士及时分析故障原因，针对机房断电突发状况必须筹备紧急预案。说到底，业主选择一家放心、质量有保障的机房建设公司是至关重要，让专业的人做专业的事！

# 机房突然断电的处理方法有一般分两种：
1、如果机房中配置了UPS，市电断电后，那么UPS就会启动电池放电，通过UPS逆变器给后端设备提供不间断电。如果断电很长的话，那么在电池放完电前可启动前端的发电机给后端设备供电。这种配置了UPS的机房，后端设备可以不间断供电。

2、如果机房中没有配置UPS，市电断电后，那么就只能启动机房配置的发电机，通过ATS切换来给后端设备供电。这种没有配置UPS的机房，停电后只能中间断下电，之后再通过发电机供电。

# 应急措施：

第一条：机房意外停电后，首先确定停电的范围以及受影响的设备范围。

第二条：确认停电的范围为本公司或本机房，应立即联系工机科电话汇报。估算电力可能恢复的时间，并通知直接上级。

第三条：如果确认停电的时间在1个小时内，可以在UPS正常供电的时间内，等到电力恢复。如果不能确认在2个小时内恢复供电，需及时到达现场。做好各设备的电源停电准备。在UPS供电达1.5个小时后，严格按操作手册停掉存储和各应用服务器的电源，最后停核心交换机和路由期。等待电力恢复，电力恢复供电后转第七条执行。如果确认停电的范围仅在于本机房电源故障，立即汇报给

机房电源维护负责人。

第四条：机房维护负责人将掉电的电源柜总空开和分空开的状态处于下电状态。

并向直接领导汇报，马上联系相关厂家，如有可能请厂家立即到现场支持。

第五条：将掉电的所有的设备电源状态处于下电状态，以防止电源柜加电对设备的冲击。

第六条：等各厂家和相关的人员到齐后，商议设备恢复时因注意的事项，并形成相关文档。

第七条：电力室恢复供电后，先不要急于给电源柜加电，等待10—20 分钟后，再开始给电源柜加电，以防止供电不稳或再次掉电。

第八条：供电正常后，确定设备处于下电状态后，打开电力柜的总控开。

第九条：根据设备加电顺序，启动分项空开。

第十条：设备加电顺序，网络交换类设备正常后再给磁盘阵列柜加电，存储状态

检查正常后，启动主机（以上各设备务必按操作手册的启动顺序上电）。

第十一条：设备启动正常后，开始启动数据库。

第十二条：数据库启动正常后，开始启动中间件服务器。

第十三条：中间件服务器正常后，启动应用程序。

第十四条：机房设备进行全面点检，确认所有设备运行和服务正常。

六.风扇组

• 功能：为CPU降温
• 作用：如果一开机CPU的温度就很高，时间长了搞不好就是一屡黑烟。然后你上千大元的CPU就完了，所以，选一个好的风扇是十分重要的。

七.远程管理卡

IDRAC远程控制卡作用有二

• 1、开关服务器，
• 2、查看服务器开关的过程等信息。

详细的介绍如下：

1、iDRAC卡相当于是附加在服务器上的一台独立运行的小型pc，通过与服务器主板上的管理芯片BMC进行通信，监控与管理服务器的硬件状态信息。它拥有自己的系统和IP地址，与服务器上的OS无关，是服务器管理员进行远程访问和管理的便利工具。

2、iDRAC分为 Express和Enterprise 两种版本，iDRAC Express 默认是用服务器1号网口来连接， iDRAC Enterprise默认使用专用网口连接。专用网口的位置可参考下图所示（不同机型存在差异）。R630, R730,R830,R930 默认均使用专用网口进行连接。

3、远程管理卡有服务器自带的，也有独立的。

服务器自带的远程管理卡，可以关机、开机，但是看不到开关的显示过程。所以，最好选择独立的远程管理卡，大概200块钱。有了远程管理卡就可以快速恢复服务。此外，大客户有KVM远程管理，特大客户会有自己的人员驻扎机房。

八.计算机三层结构与优化

1、三大核心硬件

与运行程序有关的三大核心硬件为：

• cpu

• 内存

• 硬盘

程序的运行与三大核心硬件的关系：

# 程序最先存放与硬盘中、程序的运行会先把程序相关内容从硬盘读入内存-》称之为程序的加载或启动
# 然cpu从内存中读取指令来运行-》称之为程序的运行过程
# 所以若想加快程序的启动速度、应该换一块好硬盘+接口、若想能同时运行的程序数比较多、应该加内存。

2、三层结构

应用程序

操作系统

计算机硬件（cpu、内存、硬盘）

3、优化思想

应用程序可分为两类

# 计算机密集型
# IO密集型

针对计算机密集型程序，例如科学运算软件、金融类如比特币挖坑

# 优化思路无他，就是针对cpu的优化

我们通常的应用程序都是IO密集型，因为我们日常的软件大多数都离不开网络，网络IO比本地硬盘还慢，是典型的IO密集型软件

优化思路：核心就是围绕IO的优化，尽可能少地减少硬盘IO及网络IO
    # 本地层面
      针对读数据操作，能从内存读就不要从硬盘读，具体做法：可以将数据事先读入内存
      针对写数据操作，先在内存中攒一大波数据，然后再一次性刷入硬盘
    
    # 架构层面
      在mysql前面挡一个redis内存数据库，优先从redis中读取数据

了解上述思想后具体动手操作应该围绕下述四个层次。

# 硬件优化=》缓存、集群

# 操作系统内核优化

# 应用程序优化

# 网络优化

4、buffer与cache

# 大家都说linux系统效率高，到底高在哪里呢？其中一个方面就是buffer与cache的设计

# linux系统觉得我们日常内存都不会用满，所以它自作主张，会从free内存中借走一部分内存

# 这些借走的内存一部分用作buffer、一部分用作cache

# buffer称之为缓冲区：linux系统会将要写入硬的数据先缓冲到buffer，然后一次性刷入硬盘，以此减少io次数

# cache称之为高速缓存：linux系统会将硬盘读入内存的数据缓存到cache里，下次读的时候直接从cache取即可

# cache空间可以随便清理，而buffer空间在清理之前最好先执行刷新命令

5、企业案例

• 提升用户体验的网站解决方案

（1）、门户大网站案例：大并发写入案例（抢红包.微博）

高并发大数据量"写"数据：会把数据先写到内存，积累一定的量后，然后再定时或者定量的写到磁盘（减轻磁盘的压力，减少磁盘IO Input/Output 磁盘的输入/输出 磁盘读写），最终还是会把数据加载到内存中再对外提供访问。

# 优点：写数据到内存，性能高速度快（微博，微信，SNS，秒杀）。 

# 缺点：可能会丢失一部分在内存中还没有来得及存入磁盘的数据。

解决数据不丢的方法： 

# 服务器主板上安装蓄电池，在断电瞬间把内存数据回写到磁盘。 
# UPS（一组蓄电池）不间断供电（持续供电10分钟，IDC数据中心机房-UPS 1小时）。 UPS、即不间断电源，是将蓄电池（多为铅酸免维护蓄电池）与主机相连接，通过主机逆变器等模块电路将直流电转换成市电的系统设备。
# 选双路电的机房，使用双电源、分别接不同路的电，服务器要放到不同的机柜、地区。
# 柴油发电机+油罐，一般机房会和附近的加油站签订紧急供油协议。

（2）、中小企业案例

 # 于并发不是很大、数据也不是特别大的网站。读多写少的业务会先把数据写入到磁盘，然后再通过程序把写到磁盘的数据读入到内存里，再对外通过读内存提供访问服务。