1.3 服務器及存儲必知必會

RHEL 8是面向服務器的企業級操作系統，首先介紹最為流行的PC Server，雖然服務器（PC Server）和桌面PC同屬于PC，但存在較大的差異。所以，在展開RHEL的部署內容之前，需要全面和深入地學習服務器的相關背景知識。

1.3.1 企業級PC服務器和PC的區別

以前一提起高性能服務器，就是RISC（精簡指令集）架構服務器的天下，超高性能配以高穩定可靠性，成為銀行、電信企業的首選，美中不足的是它們的昂貴售價和維護成本，以及封閉的體系，如IBM的P系列服務器，就是基于超高性能的PowerPC。近年來，隨著英特爾的處理器（AMD處理器也是X86架構的成員，不做單獨討論）在服務器市場的迅速崛起，廉價的PC Server也可以具有以前只有高端RISC服務器的性能及特性，更為關鍵的是其強大的通用性和較低的擁有成本。因此，采用英特爾處理器的服務器逐步成為現在服務器的主流，本書所討論的服務器主要是指X86平臺的PC Server服務器。

就企業常用的PC Server服務器而言，其種類主要有塔式（Tower）、機架（Rack）、刀片（Blade）等。需要特別提醒大家的是，塔式服務器和臺式計算機的主機類似。如果托管到互聯網數據中心（Internet Data Center，IDC），其較大的體積可能增加托管成本，造成種種不便，機架服務器則體積較小，需要配合機柜一同使用。因此，可將多臺機架服務器插入一個機柜，便于統一管理，常見的有1U、2U、3U和4U服務器（1U=1.75in=44.45mm）。刀片服務器雖然體積小巧、功能強，但必須插到配套的Chassis機箱才可以工作。唯一需要注意的是，Chassis機箱價值不菲。

1.3.2 服務器端存儲設備

要將RHEL部署到服務器，需要將操作系統部署到服務器的內部存儲。不僅如此，企業寶貴的數據同樣需要在服務器存儲，但存儲一詞比較籠統，下面從服務器端的存儲設備開始，逐步介紹企業級服務器操作系統的安裝配置及相關網絡服務，高可用及集群等企業高頻應用。

企業級服務器存儲，就是Linux操作系統和數據的家，所有數據都保存在存儲中，其重要性對于企業不言而喻，所以首先要熟悉常用的存儲硬件。通常企業級存儲有DAS、NAS、SAN和iSCSI，這些存儲的更多細節如下。

（1）DAS（Direct Attached Storage，直接加載存儲）是服務器最普遍的存儲方式，即外部數據存儲設備，如磁盤可直接掛載到服務器內部總線上，這些數據存儲設備通常是服務器結構的一部分。DAS的這種直連方式，能夠解決單臺服務器的存儲空間擴展、高性能傳輸需求，不過一般服務器的DAS僅供操作系統使用，不適合存儲大量數據，如數據庫的數據文件等。

（2）NAS（Network Attached Storage，網絡附加存儲）是獨立于服務器、單獨為網絡數據存儲開發的一種專業文件服務器。NAS服務器集中連接了所有存儲設備，如各種磁盤陣列和磁帶庫等，存儲容量可以較好地擴展，支持各種網絡文件傳輸協議（如FTP、HTTP、SSH、CIFS及WebDAV等）。同時，由于網絡存儲是由NAS專業服務器獨立負責的，因此對服務器性能基本沒有影響，影響NAS性能的主要因素是網絡性能。此外，由于NAS主要是文件級的存儲，不支持塊級別的操作，因此通過網絡傳輸較慢。

較新的企業級NAS大多支持iSCSI，這在一定程度上擴展了NAS的功能，這樣NAS就可以支持塊設備了。盡管如此，其速度仍然是瓶頸，可以用于對速度要求不高的文件共享、系統數據庫備份等。

（3）SAN（Storage Area Network，存儲區域網絡）則走得更遠，將磁盤陣列及磁帶庫單獨通過光纖交換機連接起來，形成一個光纖通道的網絡，然后將其與企業局域網連接，以實現高速存儲的目的。在SAN存儲中起著核心作用的是光纖交換機，而光纖交換機的基礎是光纖通道協議，支持IP、SCSI和ATM等多種高級協議，可以直接充當塊存儲設備掛載到服務器系統，缺點是價格昂貴，若預算有限則可以退而求其次。若使用了iSCSI，則用相對廉價的高速以太網設備替代高端的光纖。需要特別提醒大家的是，規劃存儲時最好不要采用RAID5技術，建議選擇RAID10或RAID01，雖然數據利用率稍低，只有50%，但可以換來數據在磁盤損壞時性能的穩定。

（4）iSCSI。iSCSI又稱為IP SAN，就是用廉價的以太網絡及相關設備替代昂貴的光纖網絡及設備，在高速以太網絡上實現SCSI協議的傳輸，從而以較低的成本獲得相對較高的存儲性能，由于性價比高，且充分利用現有網絡設備而備受企業青睞。如何在RHEL 8上實現iSCSI，可以參考第9章的相關內容。

需要特別強調的是，在上述存儲中，DAS、SAN和iSCSI都是塊設備文件，可以直接掛載到RHEL的文件系統。至于NAS，目前高端的NAS也可以充當塊設備掛載到文件系統，關于存儲，則可以根據自己的需求和財力來選購合適的和經濟的存儲設備。

1.3.3 服務器端存儲技術

服務器和普通PC的最大區別是其獨特的存儲技術，如普遍采用了RAID及LVM等較為專業的存儲技術，以保證企業所需的高可用及靈活性。

RAID（Redundant Array of Independent Disks，獨立磁盤冗余陣列）的基本思想是把多個相對便宜的硬盤組合起來，成為一個硬盤陣列組，使其性能達到甚至超過一個價格昂貴、容量巨大的專業存儲。RAID通常被用在服務器上，使用完全相同的硬盤構成，因此操作系統只會把它當作一個存儲設備。RAID分為不同的等級，不同等級的RAID在數據可靠性及讀寫性能上做了不同的設計。在實際應用中，可以依據自己的實際需求選擇合適的RAID方案。

1.高頻使用RAID方案

RAID是企業每天都會用到的高可用存儲技術，RAID技術發展到現在，已經十分成熟了，不僅可靠性高，而且成本低廉。需要注意的是，企業用戶應選擇硬件RAID，以獲得較高的性能和可靠性，目前市場上可以見到的RAID有9種。

其中，RAID 0、RAID 1、RAID 3、RAID 5、RAID 6這5種的原理及說明建議大家訪問維基百科的相應內容。

下面著重介紹企業高頻使用的混合型RAID組合方案，共有以下4種。

（1）RAID 0+1。混合型RAID組合方案，就是先實現RAID 0，再做鏡像RAID 1。其原理實現圖如圖1-5所示。

（2）RAID 1+0。此方案與RAID 0+1正好相反，先實現鏡像RAID 1，再做RAID 0條帶化。其原理實現圖如圖1-6所示。

（3）RAID 50。顧名思義，RAID 50就是RAID 5和RAID 0的組合，先實現RAID 5，再實現RAID 0。需要注意的是，要實現RAID 50至少需要6塊硬盤。其原理實現圖如圖1-7所示。

（4）RAID 60。同理，RAID 60就是RAID 6和RAID 0的組合，先實現RAID 6，再實現RAID 0。需要注意的是，要實現RAID 60至少需要8塊硬盤。其原理實現圖如圖1-8所示。

需要說明的是，由于RAID 2（已淘汰）和RAID 7（智能存儲）不是很常用，此處就不再贅述了，感興趣的讀者可以自行搜索研究。

2.RAID的選用

至于RAID的選擇，RAID 5和RAID 6比較適合企業環境使用，尤其是RAID 6可以提供更高的數據安全保障。RAID選型的難點是混合型的RAID應用方案，主要集中在RAID 0+1和RAID 1+0。在通常情況下，RAID 0+1和RAID 1+0基本一樣，每個讀/寫操作所產生的I/O數量也是相同的，故在讀寫性能上二者相仿，而當有某個磁盤出現故障時，RAID 1+0的讀取性能則優于RAID 0+1，且RAID 1+0比RAID 0+1具有更低的故障率。

再次強調，對于服務器操作系統而言，不推薦使用軟件RAID。推薦在選購服務器時一起購買硬件RAID，如各種RAID卡。由于硬件RAID上擁有自己的芯片，因此對服務器的資源占用非常小，并且可以實現真正的數據安全和高可用性，企業所付出的那點代價是值得的。

1.3.4 LVM令存儲更加靈活

前面不推薦大家在服務器上使用軟件RAID，尤其是生產環境，這里推薦大家使用LVM。LVM是邏輯盤卷管理（Logical Volume Manager）的簡稱，是以前高端UNIX服務器才具有的高級存儲管理功能，只有IBM或HP的小機才能享用。幸運的是，1998年，Heinz Mauelshagen根據HP-UX的邏輯卷管理程序開發了第一個Linux版本的邏輯卷管理工具，后來成為Linux核心的一部分，目前多數Linux發行版本都將LVM 2作為默認的邏輯卷管理軟件。LVM就是建立在物理硬盤和分區之上的一個邏輯層，用來提高磁盤管理的靈活性。通過LVM可將若干個磁盤分區連接為一個整塊的卷組（Volume Group），形成一個存儲池，可以在卷組上隨意創建邏輯卷（Logical Volume），并且可以在邏輯卷上創建文件系統。與直接使用物理存儲在管理上相比，LVM具有更好的靈活性，十分適合企業環境使用。

LVM底層是由Linux內核的Device Mapper（DM）驅動的一個虛擬設備，處于物理設備和文件系統層之間，維護著邏輯卷和物理盤分區之間的映射，可將幾塊磁盤或分區組合起來形成一個名為卷組的存儲池。若磁盤空間緊張，則只需向該存儲池添加物理磁盤即可。LVM從卷組中劃分出不同大小的邏輯卷創建新的邏輯設備，且可以擴大和縮小邏輯卷，LVM結構如圖1-9所示。

在安裝RHEL時，默認推薦使用邏輯卷來安裝系統，這樣以后隨著企業的發展，存儲也可以方便地擴充或調整。

Tips：LVM關鍵概念

物理卷（Physical Volume，PV）：可以在上面建立卷組的媒介，既可以是硬盤分區，也可以是硬盤本身。

卷組（Volume Group，VG）：將一組物理卷整合為一個邏輯存儲池，可以在卷組之上創建邏輯卷。

邏輯卷（Logical Volume，LV）：虛擬分區，由物理區域（Physical Extent）組成。

物理區域（Physical Extent，PE）：硬盤可指派給邏輯卷的最小單位（通常為4MB）。

鑒于篇幅所限，邏輯卷管理的命令請參考附錄A，那里有結合具體實例的介紹。

1.3.5 服務器的遠程管理技術

服務器的遠程管理技術對于降低企業維護成本很有必要，下面根據幾大服務器廠家的產品來介紹服務器的遠程管理技術，雖然使用這些技術都不免費，但也不貴，企業購買相應板卡或購買License便可激活服務器的遠程管理功能，這樣就可以告別KVM（Keyboard、Video、Mouse）設備了。

（1）DELL遠程管理技術——iDRAC。iDRAC是Integrated Dell Remote Access Controller的縮寫，最新的主版本為iDRAC 9。

（2）HP的遠程管理技術——iLO。iLO是Intergrated Light-Out的縮寫，最新的主版本是iLO 5。

（3）IBM遠程管理技術——IMM。IMM是Integrated Management Module的縮寫，最新的主版本為IMM 2。

目前，多數遠程管理技術是通過板卡或集成在服務器主板上的芯片實現的，且很多此類板卡還將RAID卡、Fence卡的功能集成進來，實現一卡多用。

由于遠程管理卡不依賴于服務器，因此通過這些技術可以實現硬件級別的服務器遠程管理，包括開關機、重啟、服務器狀態的監控等，猶如服務器在身邊一樣，可從開機到運行及關閉全程管控。更方便的是，多數遠程管理技術支持以Web方式進行遠程管理，在瀏覽器中操作便可對服務器進行全程監控和管理，降低了企業總體擁有成本（Total Cost of Ownership，TCO）。