計算機掃盲閑談—番外篇(基礎知識補充)

數據存儲算法

Bit 位

1字節=8位

Byte 字節

1K=1024

1M=1024K

1G=1024M

1T=1024G

1P=1024

1E

1Z

.

.

.

二進制：逢二進一

01

八進制：逢八進一

01234567

十進制：逢十進一

0123456789

十六進制：

0123456789ABCDEF

二進制：00000000? ?00000001? ?00000010? ?00000011? ?00000100? ?00000101

八進制：? ? ? ? ? 0? ? ? ? ? ? ? ? ? 1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ?3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4? ? ? ? ? ? ? ? ? 5

十進制：? ? ? ? ? 0? ? ? ? ? ? ? ? ? 1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ?3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4? ? ? ? ? ? ? ? ? 5

十六進制：? ? ? 0? ? ? ? ? ? ? ? ? 1? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2? ? ? ? ? ? ? ? ? ?3? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 4? ? ? ? ? ? ? ? ? 5

00000110? ?00000111? ?00001000? ?00001001? ?00001010? ?00001011

6? ? ? ? ? ? ? ? ? ?7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?10? ? ? ? ? ? ? ? ?11? ? ? ? ? ? ? ? ?12? ? ? ? ? ? ? ? ? 13

6? ? ? ? ? ? ? ? ? ?7? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 8? ? ? ? ? ? ? ? ? ?9? ? ? ? ? ? ? ? ?10? ? ? ? ? ? ? ? ? 11

7? ? ? ? ? ? ? ? ? A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?B? ? ? ? ? ? ? ? ? ?C? ? ? ? ? ? ? ? ? D

00001110? ?00001111? ? ? ? ? ? ……

14? ? ? ? ? ? ? ? ?15? ? ? ? ? ? ? ? ?……

12? ? ? ? ? ? ? ? ?13? ? ? ? ? ? ? ? ?……

E? ? ? ? ? ? ? ? ? F? ? ? ? ? ? ? ? ? ……

馮.諾依曼體系結構：

1946年數學家馮諾依曼提出：運算器、控制器、存儲器、輸出設備、輸入設備(計算機處理數據是基于二進制的)。主存儲器=加工廠；輔助存儲器=倉庫

摩爾定律=被打臉（被牙膏廠英特爾打破）

馮諾依曼體系可能即將被打破（量子計算機、神經芯片計算機）

按照規模劃分：

巨型計算機

大型計算機

小型計算機

微型計算機

Server/client=服務端/客戶端

服務器功能分類：

Web服務器(apache、nginx)、數據庫服務器(mysql、Oracle)、文件服務器(ftp、nfs)、日志服務器等

服務器外形分類：

塔式服務器、機架式服務器、刀片服務器

服務器硬件–CPU

主頻：CPU的工作頻率，主頻=外頻x倍頻

外頻：CPU與主板交換數據的工作頻率

倍頻：CPU外頻與主頻相差的倍數

高速緩存：高速交換的存儲器

服務器CPU體系架構區分：

非x86服務器：使用RISC(精簡指令集)或EPIC(并行指令代碼)處理器并且主要采用Unix和其它專用操作系統

X86服務器：又稱CISC(復雜指令集)架構服務器

服務器硬件—主板

計算機最基礎的也是最重要的部位之一

硬件—內存

計算機中所有程序的運行都是在內存中進行的，因此內存的性能對計算機影響很大

內存(RAM)斷電丟失

外存(R0M)斷電不丟失

內存帶寬=內存總線x數據總線位數/8

在線備用內存技術

內存鏡像

服務器硬件—硬盤

機械硬盤結構

存儲介質—盤片

讀寫頭—磁頭

馬達 5400RPM、7200RPM、10000RPM

硬盤基本參數：

容量

轉速

傳輸速率

緩存

硬盤接口類型：

IDE接口

SCSI接口

SATA接口（主流）

SAS接口（主流）

固態硬盤（SSD）

服務器的性能短板：

如果CPU有每秒處理1000個服務請求的能力，各種總線的負載

能力能達到500個，但網卡只能接受200個請求，而硬盤只能負

擔150個的話，那這臺服務器得處理能力只能是150個請求/秒，

有85%的處理器計算能力浪費了

服務器熱插拔技術：

稱為熱交換技術

常見熱插拔設備：硬盤、電源、風扇

存儲基礎知識—存儲網絡

DAS:

直連存儲，基于數據塊

NAS：

網絡連接存儲

基于文件，ftp、nfs、網絡共享等

SAN：存儲區域網絡

基于數據塊，又分為IP-SAN(基于以太網)和FC-SAN(基于光纖網絡)，IP-SAN走ISCSI協議，FC-SAN走FC協議

操作系統

OS:通用目的的軟件程序

服務器OS：RHEL、CentOS、Windows Server、AIX

桌面OS：Windows 10、Windows 7、Mac OS

移動設備OS：Android、iOS、YunOS

開發接口標準

ABI：操作系統與應用軟件交互的接口

API：開發編譯交互源代碼和庫的接口

POSIX：API接口的相關協議和標準(IEEE)

運行程序格式：

Windows：EXE、.dll、.lib

Linux：ELF、.os、.a

Linux相關命令

strace 查看system call

ltrace 查看庫(library)調用

編程語言

低級語言

機器語言：0和1

匯編語言：和機器語言一一對應

中級語言：C

系統級應用、驅動程序

高級語言：Java、C#、Python、PHP、go

應用級程序開發

Unix歷史

先有兼容分時系統，為了進一步強化大型主機的功能，讓主機的資源可以提供更多的使用者來利用，所以在1964年， 由貝爾實驗室(Bell)、麻省理工學院(MIT)及奇異公司(GE美國通用電氣公司)共同發起了Multics（多路信息計算系統）的計劃， Multics計劃

的目的是讓大型主機可以同時支持300個以上的終端機連線使用。不過，到了

1969年前后，由于計劃進度緩慢，資金也短缺，所以該計劃雖然繼續在研究，

但最終貝爾實驗室還是選擇了退出?。

Unix的傳奇誕生

Ken Thompson:一切為了游戲。沒錯就是為了玩這款為Multics系統開發的游戲“star travel”他編寫了一套簡化的系統——Unix

1966年從加州大學伯克利分校畢業的Ken Thompson加入了貝爾實驗室。參與

了Multics系統的研發。他基于Multics開發了“star travel” 游戲。不幸的是，

1969年由于貝爾實驗室退出Multics項目，這同時意味著Ken將沒有機器可以再

玩這個游戲了。面對此情此景，Ken作為一個創造者的本性立即體現了出來，于

是他決定自己寫一個操作系統來滿足他玩游戲的需要，Ken找到了一臺廢棄已久

的老式PDP-7，并在這臺機器上重寫了他的游戲。在這個過程中，Ken有了一個

主意，要開發一個全新的操作系統。利用PDP-7上的匯編語言，Ken只花了一個

月就編寫完了操作系統的內核，在這個一個月中，他一周一個內核，一個文件

系統，一個編輯器和一個編譯程序的完成。

之后他的系統和游戲流傳于各個大學，在后續的一段時間和他的小伙伴們進行了重新編譯完善流傳之后具有了商業價值被貝爾實驗室收回版權，又由憤怒的后起之秀Richard Stallman發起了自由軟件GNU(GNU is Not Unix)對自由軟件的定義和規范也促使了Linux的發展和成長。

Linux起源

1991年的10月5日，Torvalds在comp.os.minix新聞組上發布消息，正式向外宣布他自行編寫的完全自由免費的內核誕生（Freeminix-like kernel sources for 386-AT）———FREAX

官網：www.kernel.org

Linux操作系統：

完整的類Unix操作系統

Linux內核＋GNU工具

Linux發行版本

slackware:SUSE Linux Enterprise Server (SLES)
OpenSuse桌面
debian: ubuntu，mint
redhat： RHEL: RedHat Enterprise Linux
每18個月發行一個新版本
CentOS：兼容RHEL的格式
中標麒麟：中標軟件
Fedora：每6個月發行一個新版本
ArchLinux：輕量簡潔
Gentoo：極致性能，不提供傳統意義的安裝程序
LFS: Linux From scratch 自制Linux
Android: kernel+busybox（工具集）+java虛擬機
Linux分支參考網站：http://futurist.se/gldt/

LFS：自制Linux（可以體驗一下自己制作Linux的樂趣，一般能成功的都是小有所成）

Linux內核組成

主版本號

此版本號

末版本號

編譯版本號

廠商版本號

開源：

Open Source軟件和源代碼提供給所有人

軟件分類:

商業

共享

自由free

開源協議

?

Linux哲學思想

• 一切都是一個文件（包括硬件）
• 小型，單一用途的程序
• 鏈接程序，共同完成復雜的任務
• 避免令人困惑的用戶界面
• 配置數據存儲在文本中