企业运维规划及Linux介绍虚拟环境搭建

一、计算机硬件分类

1.硬盘的尺寸

    有3.5寸和2.5寸磁盘,例如:西部数据3.5 英寸2TB绿盘的尺寸为147*101.6*26.1mm; 日 立2.5 英寸1TB硬盘的尺寸为100*70*9.5 mm

2.硬盘的物理结构

    机械硬盘:马达,磁头,盘片。
    固态硬盘:主板芯片、缓存芯片、闪存芯片。

3.硬盘的接口类型

    SATA：机械硬盘接口，家用电脑常用，如果是机械键盘速度一般
    SAS：服务器专用接口，每秒 15000 转，速度比 SATA 更快，价格更贵
    m.2：固态硬盘接口，速度很快，可以达到 G 每秒
    PCI-E：速度最快的硬盘，高端服务器或者高端玩家必备

4.硬盘的速度

    PCI-E: 1GB/s~3GB/s，最高 32Gbps
    m.2: 1GB/s~3GB/s,最高6-32Gbps
    普通固态硬盘 300M/s~500M/s
    SAS接口(Serial Attached SCSI)即串行连接SCSI) : 300M/s ~ 600M/s,最高6Gbps
    SATA接口(Serial AT Attachment即串行ATA接口)机械硬盘: 90-120MB/s

SATA 盘的区别
https://jingyan.baidu.com/article/cd4c297946ebd0756e6e6018.html

5.企业案例-提升用户体验网站解决方案

5.1 门户(大网站)极端案例:高并发写入案例(抢红包、微博)

      遇到高并发、大数据量“写”数据的极端情况时，会把数据先写到内存中，积累一定的量后，再定时或者定量地写到磁盘中（减轻磁盘的压力，减少磁盘1/0(Input/Output)),最终还是会把数据加载到内存中再对外提供访问,目的还是减轻对磁盘的访问压力,相关流程如图1-20所示。

这种状态的特点如下：
       (1) 优点是写数据到内存时,性能高,速度快(适用于微博、微信、社交网站）
       (2) 缺点是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。

解决数据丢失的方法：
       (1) 在服务器主板上安装蓄电池，在断电后宕机前瞬间把内存数据回写到磁盘。
       (2) 使用UPS电池组不间断供电(持续供电10分钟,对于IDC数据中心机房, UPS 供 电 1小 时 ), UPS ( Uninterruptible PowerSystem/Uninterruptible Power Supply),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。
       (3) 选双路电的机房，使用双电源、分别接不同路的电，以及将服务器放到不同的机柜，将企业业务放置到不同的地区(异地)
              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。

5.2 中小型企业案例

       对于并发访问(可简单理解为同时访问数量)不是很大、数据量也不是特别大的网站，若是读多写少的业务，会先把数据写入到磁盘，然后通过程序把写到磁盘的数据读入内存里,再对外通过读内存提供访问服务(如图1-21 所示)。绝大多数企业的业务逻辑中读请求(例如:浏览页面)是多于写请求(例如:写文章、发朋友圈）的。

5.2 企业面试题

Linux 中 buffer 和 cache 区别？
(1) 缓冲区(buffer)
     将数据写入到内存里,这个数据的内存空间在Linux系统里一般被称为缓冲区(buffer)1例如:写入到内存缓冲区,即写缓冲。
     为了提高写操作性能,数据在写入最终介质或下一层级介质前会合并放在缓冲区中。这样会增加数据持久写的延时，因为第一次写入缓冲区后，再向下写入数据之前，还要等待后续的写入，以便凑够数据或者定时写入到永久存储介质中

(2) 缓存区(cache)
     从内存里读取数据，这个存数据的内存空间在 Linux 系统里一般称为缓存区(cache)，例如：从内存 cache 读取，即读缓存。
     操作系统用cache提高文件系统的读性能和内存分配性能,应用程序使用缓存也是为了提升读访问效率。将经常访问的操作结果保存在缓存中可备随时使用,而避免总是执行读磁盘取数据等开销较高的操作。
        缓存无处不在,无论是电脑硬件、操作系统,还是企业网站集群及其它业务系统

5.3 IDC机房和机柜知识

5.3.1 IDC机房

      为企业提供存放服务器的空间和提供大量带宽,带宽分为单线带宽和多线(BGP)带宽。

为企业提供存放服务器的空间和提供大量带宽,带宽分为单线带宽和多线(BGP线路)带宽。联通、移动、电信、教育、广电、铁通。不同线路之间通信很慢。单线, 1M/30元,只有某一个线路比如,联通,做CDN服务的企业,或者CDN服务器。多线(BGP线路): 4线联通、移动、电信、教育, 1M/120-300元,企业多数都会买BGP机房

5.3.2 机柜和服务器

通常机柜都是42U约2米高,一般每个服务器之间都会留有散热的空余空间

5.3.3 IDC机房服务器上架流程

1.购买服务器
      (1)服务器配置清单,价格清单(不低于三家),发给老大选择。
      (2)老大审核后,申请财务支付。走钉钉流程。

2.上架服务器
第一种上架方式：
      (1) 把购买的服务器直接送到托管的 IDC 机房，由 IDC 机房的人负责上架
      (2) 然后由运维人员去装系统,初始化,测试网络连接。
      (3) 回公司远程连接，配置各种服务。

第二种上架方式：
      (1) 把购买的服务器送到公司，做好 RAID，做好系统，然后送到IDC 机房。
      (2) 运维人员自行上架,装系统,初始化,测试。
      (3) 回公司远程连接，配置各种服务、压力测试，正式上线。

3.和IDC约定上架日期
确定好上架日期之后,提上架工单
      (1) 上架人员,姓名,身份证,服务器型号,机柜号, IP地址

4.去 IDC 机房需要准备的工具
      (1) U盘,光盘,移动光驱,空白光盘,螺丝刀（也可以提前配置好无人值守安装服务）

二、Linux介绍与学习环境搭建

1.什么是Linux操作系统

      1.它是一个最核心最底层的基础系统软件。
      2.作用是管理和控制计算机系统中的硬件和软件资源
      3.常见操作系统有Windows (PC)、Linux (安卓) (移动+服务器)、DOS、Unix (IOS)等。

2.操作系统图解

3.Linux系统组成原理

4. 什么是Linux

(1) 和 Windows 操作系统一样， Linux也是一个操作系统软件。只不过大家用 Windows 来浏览网页,听歌、看视频、打游戏,或者办公,一般是个人使用。

(2) 而Linux通常在企业后端服务器环境中使用,例如:开发人员写好的代码或者软件需要有运行环境，给用户提供服务，这些代码就要运行在 Linux 系统上。Linux 通常作为服务器的系统使用,当然了,移动端安卓也是Linux系统。为什么Linux不能替代 windows? Linux个人版生态不完善。

5. 为什么要学Linux

99%的规模企业都在用Linux
(1) 99%的规模互联网、移动互联网、物联网业务应用系统都是Linux。
(2) 有名公司：百度、腾讯、阿里巴巴、淘宝网、京东、小米、58同城、Sina、网易、滴滴、摩拜，谷歌、Facebook、亚马逊等，业务应用系统都是Linux。
(3) 移动端:手机、平板等大多都在使用Linux系统(安卓版),苹果系列产品也都是类 Linux系统（Unix）
(4) 未来至少是 10 年，Linux 将是服务器端最火、应用最广的操作系统，没有之一，中国国家也在大力扶持 Linux 系统（麒麟）

Linux受欢迎的主要原因
(1) 是开放源代码的系统软件,可自由修改,自由传播。
(2) Unix系统兼容,安全、稳定、功能强大、可扩展性强。
(3) 无任何商业化版权制约，即用户使用无需支付任何费用，还可以随意卖钱。
(4) 适合Intel等 x86 CPU系列架构的计算机。
(5) Linux系统是全世界的共同财产,社区开发和使用者活跃,遍及世界。

6. 什么是 Linux 运维

     用一句话概括就是维护 Linux 系统以及系统之上的相关软件服务、程序代码（Java、Php、Python)和企业核心数据正常运行,使得企业能够优质、高效、快速的为企业的客户提供服务,从而盈利赚钱,随着企业增长,服务器和服务数量、要求也会成倍增加,对运维的能力和运维人员的数量都有更多的要求。在整个企业业务系统运转过程中,涉及到系统、网络、数据库、存储、开发、安全、监控、架构等综合的技术于一身的技术,对运维人员的能力提出了更高的要求。

7. 企业为什么需要Linux运维

     举个例子,大家使用淘宝、京东购物,使用百度、谷歌搜索,看起来网站界面很简单,实际上网站背后都是由数千到上万台、甚至10万台服务器来完成的,这也是企业为什么需要运维工程师的原因。
     随着互联网和移动互联网的高速发展,企业用户数量曾几何级数增长(多达数百万计、千万计,微信和QQ的用户有近10亿),企业的应用及网站规模、数据量也越来越大,需要的服务器也越来越多，软件和程序架构也越来越复杂，例如：BAT 中每家企业的服务器数量可能多达数万台到 10 万台,这么多的服务器、软件运行、网站架构、程序代码、数据安全维护都需要工程师维护,并且需求会越来越多。

三、Linux起源

1.Unix的历史

    说到Linux的起源,就不得不提到Linux之前的Unix系统。Unix系统于1969年在AT&T的贝尔实验室诞生120世纪70年代,它逐步盛行,这期间,又产生了一个比较重要的分支,1就是大约1977年诞生的BSD (Berkeley Software Distribution)系统。从BSD系统开始,各大厂商及商业公司开始了根据自身公司的硬件架构，并以 BSD 系统为基础进行 Unix 系统的研发,从而产生了各种版本的Unix系统,例如: SUN公司的Solaris, IBM公司的AIX, HP公司的 HP UNIX等。图 1-3 给出了Unix 系统诞生、发展的时间及版本分支介绍,供读者参考。

2.Unix 的 5 大优秀特性

    细心的读者应该看到前文曾提到“类 Unix 操作系统兼容产品”或“类 Unix 操作系统软件”吧？可为什么都要开发类 Unix系统呢？那是因为 Unix是一个非常棒的操作系统，它很像一个非常聪明伶俐但不太听话的孩子，而开发者们在开发系统时，一方面想要继承它的“聪明伶俐”,另一方面又想改善它不听话的一面,故而会有如此考虑
    那么Unix都有哪些“聪明伶俐”的特点呢?
(1) 技术成熟，可靠性高
     使用 Unix 系统时，即使连续运行若干年也无需重启，它依然可以工作得非常好。毫不夸张地说，只要计算机硬件不坏，Unix 就很难会出问题。11 年没有重启的 UNIX
(2) 极强的可伸缩性
     Unix 支持的 CPU 处理器体系架构非常多，包括 Intel/AMD 及 HP-PA、MIPS、PowerPC、UltraSPARC、ALPHA 等 RISC 芯片，以及 SMP、MPP 等技术。X86 架构
(3) 强大的网络功能
     Internet 互联网最重要的协议 TCP/IP 就是在 Unix上开发和发展起来的。此外，Unix 还支持非常多的常用的网络通信协议,如NFS、DCE、IPX/SPX、 SLIP、PPP等。
(4) 强大的数据库支持能力
     Oracle、 DB2、Sybase、Informix 等大型数据库，都把 Unix 作为其主要的数据库开发和运行平台，一直到目前为止，依然如此。
(5) 强大的开发能力
     正是Unix促使了C语言的诞生,并相互促进与发展,成为当时工程师的首选操作系统和开发环境。互联网早期有重大意义的软件新技术的出现几乎都在 Unix 上，例如：TCP/IP、wWW、Java、XML 等。

2.1 Unix操作系统的革命

     70 年代中后期,由于各厂商及商业公司开发的Unix 及内置软件都是针对自己公司特定硬件的,因此在其他公司的硬件上基本上无法直接运行,而且当时没有人对开发基于x86架构CPU的系统感兴趣。另外, 70年代末, Unix又面临了突如其来的被AT&T回收版权的重大问题，特别是要求禁止对学生群体提供 Unix 系统源代码，这样的问题一度引起了当时 Unix业界的恐慌,也因此产生了商业纠纷。
     1984年, Richard Stallman发起了开发自由软件的运动,并成立了自由软件基金会(FreeSoftware Foundation, FSF)和GNU项目。当时发起这个自动软件运动和创建GNU项目的目的其实很简单,就是想开发一个类似Unix系统、并且是自由软件的完整操作系统,也就是要解决70年代末Unix版权问题以及软件源代码面临闭源的问题,这个系统叫做GNU操作系统。
     由于Unix面临版权回收问题,以及代码不开源等的问题,这直接或间接的导致了新的类Unix系统的诞生以及自由软件运动的建立和发展。
     1984年, Richard Stallman发起了开发自由软件的运动,并成立了自由软件基金会(FreeSoftware Foundation, FSF)和GNU项目。当时发起这个自动软件运动和创建GNU项目的目的其实很简单,就是想开发一个类似Unix系统、并且是自由软件的完整操作系统,也就是要解决 70 年代末 Unix 版权问题以及软件源代码面临闭源的问题，这个系统叫做 GNU 操作系统。
     80年代初期,同样是由于之前的Unix系统版权和源代码限制等问题,使得当时大学里教学Unix系统的束缚很大。因此,当时一个大学的教授,名字为Andrew Tanenbaum (谭邦宁),于1984年(大概)开始着手编写新的用于教学的Unix系统,目标是开发新Unix系统尽可能地和原有的Unix系统兼容,并且可以运行于x86 PC平台,这个系统的名字为Minix
     不过,由于谭邦宁开发这个Minix系统目的只是用于教学,因此, Minix系统的功能无法满足商用需求,但是Minix的产生对于Linux的诞生又是至关重要的一个部分,且看下文。

2.2 Linux 的诞生

     Linux系统的诞生开始于芬兰赫尔辛基大学的一位计算机系的学生,名字为LinusTorvalds。在大学期间,他接触到了学校的Unix系统,但是当时的Unix系统仅为一台主机,且对应了多个终端,使用时存在操作等待时间很长等一些不爽的问题,无法满足年轻的LinusTorvalds的使用需求。因此他就萌生了自己开发一个Unix的想法,于是不久,它就找到了前文提到的邦宁教授开发的用于教学的Minix操作系统,和我们现在一样,他把Minix安装到了他的1386个人计算机上。此后, Torvalds又开始陆续阅读了Minix系统的源代码,从Minux系统中学到了很多重要的系统核心程序设计理念和设计思想,从而逐步开始了Linux系统雏形的设计和开发。
     Linux 的标志和吉祥物为一只名字叫做Tux的企鹅——Torvalds’ Unix，如图1-4所示。

2.3 Linux 的发展历程简介

1)1984年, Andrew S. Tanenbaum开发了用于教学的Unix系统,命名为MINIX.
2)1989年, Andrew S. Tanenbaum将MINIX系统运行于x86的PC计算机平台。
3)1990年,芬兰赫尔辛基大学学生Linus Torvalds首次接触MINIX系统。
4)1991年, Linus Torvalds开始在MINIX上编写各种驱动程序等操作系统内核组件。
5)1991 年底， Linus Torvalds 公开了 Linux 内核源码 0.02 版（http://www.kernel.org)，注意,这里公开的Linux内核源码并不是我们现在使用的Linux系统的全部,而仅仅是Linux内核kernel部分的代码
6)1993年, Linux 1.0版发行, Linux转向GPL版权协议。
7) 1994年, Linux的第一个商业发行版Slackware问世。
8) 1995年, Red Hat软件公司成立,同年发布了Red Hat Linux 2.0.
9)1996 年，美国国家标准技术局的计算机系统实验室确认 Linux 版本 1.2.13 （由 OpenLinux公司打包)符合POSIX标准。
10) 1997年, Red Hat Linux 5.0 发布,它支持 Intel、 alpha 和Spare平台和大多数的应用软件。极其简单易用的RPM模块化的安装、配置和卸载工具,使程序的安装可在15分钟内完成。软件升级也方便了。
11) 1999年，Linux的简体中文发行版问世。
12) 2003年4月, Red Hat Linux 9.0 发布。重点放在改善桌面应用方面，包括改进安装过程、更好的字体浏览、更好的打印服务等。2003年, Red Hat的Linux市场份额为80%+。
13)2004年4月,Red Hat公司正式停止对Red Hat 9.0版本的支持,标志着Red Hat Linux的正式完结。原本的桌面版Red Hat Linux发行包则与来自民间的Fedora计划合并,成为Fedora Core 发行版本。Red Hat 公司不再开发桌面版的 Linux 发行包，而将全部力量集中在服务器版的开发上,也就是Red Hat Enterprise Linux版。
14) 2005年10月RHEL4发布。

Centos7主流 4年支持, Centos8 不确定性,替换 centos 的, ubuntu

2.3 Linux发展历程中相关人物

     我们在使用优秀的Linux系统时,一定要向前辈们致以深深地敬意,没有他们,就没有今天的Linux优秀系统存在(如图1-5所示)。

四、自由软件与FSF

1.自由软件

     自由软件的核心就是没有商业化软件版权制约,源代码开放,可无约束地自由传播。
自由软件强调的是权利问题,而非是否免费的问题。大家一定要理解这个概念,自由软件中的自由是“言论自由”中的“自由”,而不是“免费啤酒”中的“免费”

     自由意味着freedom,而免费意味着fireel这是完全不同的概念。例如: Red Hat Linux自由但不免费, CentOS Linux是自由且免费的。
     自由软件关乎使用者运行、复制、发布、研究、修改和改进该软件的自由。

2.自由软件基金会与FSF

     FSF (Free Software Foundation)的中文意思是自由软件基金会，是Richard Stallman 于1984年发起和创办的。FSF的主要项目是GNU项目。它的目标是建立可自由发布和可移植的类Unix操作系统产品。GNU项目本身产生的主要软件包括: Emacs编辑软件、gee编译软件、bash命令解释程序和编程语言,以及gawk (GNU’s awk)等。

3.GPL

     GPL全称为General Public License,中文名为通用公共许可,是一个最著名的开源许可协议,开源社区最著名的Linux内核就是在GPL许可下发布的。GPL许可是由自由软件基金会(Free Software foundation)创建的。
     1984 年，Richard Stallman 发起开发自由软件的运动后不久，在其他人的协作下，他创立了通用公共许可证(GPL)，这对推动自由软件的发展起了至关重要的作用，那么，这个GPL 到底是什么意思呢？

     简单的理解, GPL许可的核心,是保证任何人有共享和修改自由软件的自由,任何人有权取得、修改和重新发布自由软件的源代码权利,但都必须同时给出具体更改的源代码。
     虽然整个 Linux 内核是基于 GNU 通用公共许可的,但是 Linux 内核并不是 GNU 计划的一部分，这一点请读者不要混淆。

4.Linux系统组成

     Linux 操作系统的核心为 Linus Torvalds 开发的 Kernel, Linux 内核之上的组件分为几部分:一部分是GNU组件,如Emacs、 gec、bash、 gawk等;另一些重要组成部分则来自加利福尼亚大学 Berkeley 分校的 BSD Unix 项目和麻省理工学院的 X Windows 系统项目，以及在这之后成千上万的程序员开发的应用程序等（见表 1-1）。正是基于Linux 内核与 GNU 项目、BSD Unix以及MIT的X11(X Windows)的结合,才使得整个Linux操作系统得以很快形成，并得到了发展，进而组成了今天优秀的 Linux 系统。
     Linux操作系统=Linux内核+GNU软件及系统软件+必要的应用程序

Linux系统各组成部分的贡献人员

Linux内核	GNU组件（gcc,bash）	其他必要应用程序
开发者Linus Torvalds	项目发起人RichardStallman	BSD Unix 和 X Windows 以及成千上万的程序员

五、Linux的应用领域

1. IT服务器Linux系统应用领域

     如今的IT服务器领域是Linux、Unix、Windows三分天下, Linux系统可谓后起之秀,特别是最近几年来,服务器端Linux操作系统不断地扩大市场份额,且每年增长势头迅猛,并且开始对Windows及Unix服务器市场的地位构成严重威胁

2. 嵌入式Linux系统应用领域

     由于Linux系统开放源代码,功能强大、可靠、稳定性强、灵活而且具有极大的伸缩性,再加上它广泛支持大量的微处理器体系结构、硬件设备、图形支持和通信协议，因此，在嵌量入式应用的领域里,从因特网设备(路由器、交换机、防火墙、负载均衡器等)到专用的控制系统(自动售货机、手机、PDA、各种家用电器等) , Linux操作系统都有很广阔的应用市场。特别是经过这几年的发展,它已经成功地跻身于主流嵌入式开发平台。例如,在智能手机领域，Android Linux 已经在智能手机开发平台牢牢地占据了一席之地。

3.个人桌面 Linux 应用领域

     所谓个人桌面系统,其实就是我们在办公室使用的个人计算机系统,例如: Windows XP、Windows 7、MAC 等。Linux 系统在这方面的支持也已经非常好了，完全可以满足日常的办公及家用需求，例如：
      (1) 浏览器上网浏览（例如： Firefox 浏览器）;
      (2) 办公室软件(Open Office…兼容微软 Office 软件)处理数据；
      (3) 收发电子邮件(例如：ThunderBird 软件)
      (4) 实时通讯(例如：QQ 等…)；
      (5) 文字编辑（例如：vi、vim、emac…）；
      (6) 多媒体应用。

      虽然Linux个人桌面系统的支持已经很广泛了, 但是在当前的桌面市场份额还远远无法和Windows竞争,这其中的最大障碍可能不在于Linux桌面系统产品本身,而是用户的

4. Linux 的发行版本介绍

     Linux 内核(kernel)版本主要有Linux kernel 2.2、Linux kernel 2.4、Linux kernel 2.6,Linux kernel3.x, Linux kernel4.x,更多更新的内核版本请浏览https://www.kernel.org/.
     Linux 发行商包括 Slackware、Redhat、Debian、Fedora、SUSE、CentOS、Ubuntu、红旗、麒麟……
     下面来看看其中几个重要的发行版本。

     1) Red Hat: Red Hat Linux9.0 的内核为2.4.20。在版本 9.0 后, Red Hat 不再遵循GPL协议，成为收费产品（但仍开源），发展的新版本依次为 Red Hat 3.x、Red Hat 4.x、Red Hat5.x、 Red Hat 6.x、 Red Hat 7.x、 Red Hat 8.x。
     2) Fedora:为Red Hat的一个分支,仍遵循GPL协议,可以认为是Red Hat预发布版。

下面来看看其中几个重要的发行版本。
    1) Red Hat: Red Hat Linux9.0的内核为2.4.20,在版本9.0 后, Red Hat不再遵循GPL协议，成为收费产品（但仍开源） ，发展的新版本依次为 Red Hat 3.x、Red Hat 4.x、Red Hat5.x、 Red Hat 6.x、 Red Hat 7.x、 Red Hat 8.x。
    2) Fedora:为Red Hat的一个分支,仍遵循GPL协议,可以认为是Red Hat预发布版。
    3) CentOS (Community Enterprise Operating System): Red Hat 的另一个重要分支，以 RedHat 所发布的源代码重建符合 GPL 许可协议的 Linux 系统,即将 Red Hat Linux 源代码的商标 LOGO以及非自由软件部分去除后再编译而成的版本, 目前CentOS 已被Red Hat 公司收购,但仍开源免费。CentOS Linux是国内互联网公司使用最多的Linux系统版本,也是本书的“主人公”，本书后面所有的内容讲解都是基于 CentOS 这个操作系统的，绝大部分内容几乎无需任何修改同样适合其它操作系统版本