服务器常见硬件组成

1. 电源

• 作用：给主板各硬件供电使用。
• 冗余特性：服务器电源最好有冗余特性，从而保证使用中的电脑不会因为突然停电导致失去重要数据。
  • 备用电源
  • UPS(不间断电源)：停电的时能快速转换到"逆变"状态，但无法供电太久，需要及时保存数据。
  • 发电机

2. CPU

• 作用：处理任务、发出指令控制硬件。
• CPU路数与CPU核数：
  • CPU路数：表示服务器中有多少个CPU。
  • CPU核数：决定服务器并行(同时)处理任务的能力。
• CPU位数不同的区别：CPU位数不同，识别内存的能力也不同，读写内存的能力也不同。
  • x86_64：一次可以并行处理64个bit，可以识别2^64次方的内存大小 理论上无限支持。
  • i386_32：一次只能并行处理32个bit，最多识别2^32次方的内存大小 = 4GB。

3. 散热器

• 作用：给CPU散热，例如CPU风扇。

4. 内存

• 作用：用于临时存储数据，基于电工作。
  • 优点：读写速度快。
  • 缺点：有易失性，断电数据丢失。
• 内存中的缓冲与缓存：磁盘效率低，缓冲与缓存可以避免对磁盘反复读写
  • 缓冲
    • CPU写入数据时，先将数据写到缓冲区进行缓冲，然后再对磁盘进行写入 (写缓冲)
    • 作用例如：按照容量设置，先将数据存储到内存中，作为一个缓冲，等数据大小到达了设置的容量时，再将数据存储到硬盘，减少磁盘读写。
    • 但由于内存的数据易失性，配置缓冲一般需要进行权衡，或者做额外的策略。
  • 缓存
    • CPU读取数据时，先将磁盘数据读到缓存区中，然后CPU再从缓存区中读取数据 (读缓存)
    • 作用例如：将常用的热点数据事先从硬盘读取到内存里，加快用户访问热点博文的速度，减少服务器负担。
• 其他：
  • 程序：磁盘中的代码数据
  • 进程：运行中的程序
  • 守护进程：一直运行的进程

5. 磁盘

• 作用：用于永久存储数据，基于磁工作。

  • 优点：非易失性，断电数据不丢失。
  • 缺点：读写速度比较低。

• 为什么磁盘存储效率低：

  • 工作方式导致：

    • 基于主轴的旋转带动盘片，再利用磁头进行读写。

  • 磁盘I/O消耗：

    • 大的数据需要拆分成许多存储单元来读写。
    • 读写都需要时间处理许多存储单元，所以效率低。

• 常见磁盘接口类型：影响数据存储效率

  • 机械硬盘：SATA < SCSI < SAS。
  • 固态硬盘：SSD。

• 存储单位：

  • PB TB GB KB B bit。

    • 8bit=1Byte、1024B=1KB、1024KB = 1MB，以此类推。

  • 厂商制造硬盘是根据 1000B = 1KB 制造的，实际容量会小些。

    • 换算公式：S≈0.931 * X。
    • 所以100G实际只有93GB左右。

6. 主板

• 作用：整合所有硬件。

7. 显卡(集成)

• 作用：使能够输出屏幕信息。

8. 声卡(集成)

• 作用：使能够输出声音信息。

9. 键鼠

• 作用：输入信息。

10.RAID卡 (磁盘阵列卡)

• 作用：能将多块硬盘进行整合，提高数据存储量，或实现各种RAID配置。
• RAID配置例如：
  • RAID 0
    • 采用平均存储的方式存储数据，将数据平均存储到各个磁盘。
    • 增强了数据存储效率，等到了数据写入时，将数据分为多块分别写入多个磁盘中，利用上多块磁盘的效率。读取也一样。
    • 但是安全性低，其中一块坏掉，则其他的磁盘的数据，也将无法读取。
  • RAID 1
    • 采用镜像存储的方式存储数据，将数据相同的写入到多块磁盘中
    • 增强了数据安全性，将多块磁盘整合，并一半磁盘作为镜像盘，可增加容错，防止磁盘损坏、数据丢失。
    • 但会会增加容量成本，它不提高写入效率，但提高读取效率，读取时会从多块磁盘中读取。

11. 远程管理卡

• 作用：用于远程开关机、配置RAID卡等。

服务器硬件性能排名

• CPU (L1 L2 Cache...) > 内存 > SSD > 网卡 > 机械硬盘。

Linux操作系统

• 操作系统是人与硬件进行沟通的桥梁。

Linux介绍

Linux，全称GNU/Linux，是一种免费使用和自由传播的类UNIX操作系统，其内核由林纳斯·本纳第克特·托瓦兹于1991年10月5日首次发布，它主要受到Minix和Unix思想的启发，是一个基于POSIX的多用户、多任务、支持多线程和多CPU的操作系统。

它的优点是开源、免费、安全、稳定。

GNU是一个项目，项目目标是开发出一个类似于UNIX的系统。

GPL是一个通用许可协议 (规范)。

开发的东西，所有的代码信息必须是开源的(不代表免费)。

可以对GPL软件代码进行修改，但是修改后的代码也必须也是开源的。

Linux操作系统组成部分

• 应用程序
• 解释器 - bash
• 内核(操作系统) - kernel / lib / API
• 硬件

Linux常见发行版本

桌面系统领域。

• Ubuntu(乌班图)：一般用于个人使用。

服务器系统领域。

• Radhat：收费 (服务费)。
• CentOS：免费 (已被红帽收购)。

安全要求高的领域，如金融企业、游戏等。

• Debian。
• FreeBSD。

国产Linux系统。

• 红旗Linux。
• 麒麟Linux。

系统启动流程

1. 服务器加电后BIOS开始自检，检查硬件是否有问题 (内存 CPU 硬盘)。
2. MBR引导，读取磁盘的MBR存储记录信息，引导系统启动。
3. GRUB菜单，选择不同的内核/可进入单用户模式。
4. 加载系统内核，可以更好的使用内核控制硬件。
5. 运行systemd进程，它是系统运行的第一个服务/进程，它会以并行方式控制后续各种服务的运行，启动速度取决于启动最慢的服务。
6. 加载运行级别文件。
7. 读取系统初始化文件，即/usr/lib/systemd/system/sysinit.target文件，用于初始化系统主机名称和网卡信息。
8. 加载开机自启动的服务，加载/etc/systemd/system目录下信息，实现服务开机自启动
9. 运行tty进程(mingetty)，显示开机登录的界面。

根目录结构

Linux中一切从根开始，Linux中一切皆是文件。

/boot：存放Linux启动时需要的系统引导文件 + 系统内核。

/bin：bin是Binaries (二进制文件)的缩写，存放着常用的程序和命令，所以用户都可以使用。

/sbin：sbin是Superuser Binaries (超级用户的二进制文件)的缩写，存放只有系统管理员能使用的系统管理程序和命令。

/dev：dev 是Device(设备)的缩写，存放着Linux的外部设备、光驱、硬盘等。

/dev/cdrom：安装的光驱文件，同等于sr0。

/etc：etc是Etcetera(等等)的缩写，存放系统或服务的所有配置文件。

/home：普通用户的主目录(家目录)。

/root：超级权限者的用户主目录。

/lib：lib是 Library(库)的缩写，存放着动态连接共享库，服务运行会调用的文件，几乎所有的程序都需要用到这些库。

/lib64：64位系统调用的库文件，上面的是32位。

/lost+found：存放磁盘文件系统损坏、断电、临时文件，数据可以用技术从这里恢复回来。

/media：linux系统会自动识别一些设备，例如U盘、光驱等等，当识别后，Linux会把识别的设备挂载到这个目录下。

/mnt：mnt是mount的缩写，系统提供的临时的挂载点目录，也可以自己创建挂载点不用这个目录。

/opt：opt是optional(可选)的缩写，这是Linux提供的存放额外安装软件的目录。

/proc：proc 是Processes(进程)的缩写，proc是一种虚拟文件系统，这个目录的内容不在硬盘上，而是在内存里。它是个内存的虚拟目录，存放内存中的数据，例如进程、服务信息、内核等。

/srv：该目录存放一些服务启动后需要提取的数据。

/sys：存放内核态的一些驱动或者设备等。

/tmp：tmp是temporary(临时)的缩写，用来存放一些临时文件的。

/usr：usr 是unix shared resources(共享资源)的缩写，存放安装的应用程序和文件的目录。

/usr/bin：系统用户使用的应用程序。

/usr/sbin：超级用户使用的比较高级的管理程序和系统守护程序。

/usr/src：内核源代码默认的放置目录。

/usr/local：存放安装的程序软件的目录。

/var：var 是variable(变量)的缩写，存放经常变化的文件的目录，比如日志文件等。

/run：是一个临时文件系统，存储系统启动以来的信息。当系统重启时，这个目录下的文件会被删掉或清除。