1.3 服务器及存储必知必会

RHEL 8是面向服务器的企业级操作系统，首先介绍最为流行的PC Server，虽然服务器（PC Server）和桌面PC同属于PC，但存在较大的差异。所以，在展开RHEL的部署内容之前，需要全面和深入地学习服务器的相关背景知识。

1.3.1 企业级PC服务器和PC的区别

以前一提起高性能服务器，就是RISC（精简指令集）架构服务器的天下，超高性能配以高稳定可靠性，成为银行、电信企业的首选，美中不足的是它们的昂贵售价和维护成本，以及封闭的体系，如IBM的P系列服务器，就是基于超高性能的PowerPC。近年来，随着英特尔的处理器（AMD处理器也是X86架构的成员，不做单独讨论）在服务器市场的迅速崛起，廉价的PC Server也可以具有以前只有高端RISC服务器的性能及特性，更为关键的是其强大的通用性和较低的拥有成本。因此，采用英特尔处理器的服务器逐步成为现在服务器的主流，本书所讨论的服务器主要是指X86平台的PC Server服务器。

就企业常用的PC Server服务器而言，其种类主要有塔式（Tower）、机架（Rack）、刀片（Blade）等。需要特别提醒大家的是，塔式服务器和台式计算机的主机类似。如果托管到互联网数据中心（Internet Data Center，IDC），其较大的体积可能增加托管成本，造成种种不便，机架服务器则体积较小，需要配合机柜一同使用。因此，可将多台机架服务器插入一个机柜，便于统一管理，常见的有1U、2U、3U和4U服务器（1U=1.75in=44.45mm）。刀片服务器虽然体积小巧、功能强，但必须插到配套的Chassis机箱才可以工作。唯一需要注意的是，Chassis机箱价值不菲。

1.3.2 服务器端存储设备

要将RHEL部署到服务器，需要将操作系统部署到服务器的内部存储。不仅如此，企业宝贵的数据同样需要在服务器存储，但存储一词比较笼统，下面从服务器端的存储设备开始，逐步介绍企业级服务器操作系统的安装配置及相关网络服务，高可用及集群等企业高频应用。

企业级服务器存储，就是Linux操作系统和数据的家，所有数据都保存在存储中，其重要性对于企业不言而喻，所以首先要熟悉常用的存储硬件。通常企业级存储有DAS、NAS、SAN和iSCSI，这些存储的更多细节如下。

（1）DAS（Direct Attached Storage，直接加载存储）是服务器最普遍的存储方式，即外部数据存储设备，如磁盘可直接挂载到服务器内部总线上，这些数据存储设备通常是服务器结构的一部分。DAS的这种直连方式，能够解决单台服务器的存储空间扩展、高性能传输需求，不过一般服务器的DAS仅供操作系统使用，不适合存储大量数据，如数据库的数据文件等。

（2）NAS（Network Attached Storage，网络附加存储）是独立于服务器、单独为网络数据存储开发的一种专业文件服务器。NAS服务器集中连接了所有存储设备，如各种磁盘阵列和磁带库等，存储容量可以较好地扩展，支持各种网络文件传输协议（如FTP、HTTP、SSH、CIFS及WebDAV等）。同时，由于网络存储是由NAS专业服务器独立负责的，因此对服务器性能基本没有影响，影响NAS性能的主要因素是网络性能。此外，由于NAS主要是文件级的存储，不支持块级别的操作，因此通过网络传输较慢。

较新的企业级NAS大多支持iSCSI，这在一定程度上扩展了NAS的功能，这样NAS就可以支持块设备了。尽管如此，其速度仍然是瓶颈，可以用于对速度要求不高的文件共享、系统数据库备份等。

（3）SAN（Storage Area Network，存储区域网络）则走得更远，将磁盘阵列及磁带库单独通过光纤交换机连接起来，形成一个光纤通道的网络，然后将其与企业局域网连接，以实现高速存储的目的。在SAN存储中起着核心作用的是光纤交换机，而光纤交换机的基础是光纤通道协议，支持IP、SCSI和ATM等多种高级协议，可以直接充当块存储设备挂载到服务器系统，缺点是价格昂贵，若预算有限则可以退而求其次。若使用了iSCSI，则用相对廉价的高速以太网设备替代高端的光纤。需要特别提醒大家的是，规划存储时最好不要采用RAID5技术，建议选择RAID10或RAID01，虽然数据利用率稍低，只有50%，但可以换来数据在磁盘损坏时性能的稳定。

（4）iSCSI。iSCSI又称为IP SAN，就是用廉价的以太网络及相关设备替代昂贵的光纤网络及设备，在高速以太网络上实现SCSI协议的传输，从而以较低的成本获得相对较高的存储性能，由于性价比高，且充分利用现有网络设备而备受企业青睐。如何在RHEL 8上实现iSCSI，可以参考第9章的相关内容。

需要特别强调的是，在上述存储中，DAS、SAN和iSCSI都是块设备文件，可以直接挂载到RHEL的文件系统。至于NAS，目前高端的NAS也可以充当块设备挂载到文件系统，关于存储，则可以根据自己的需求和财力来选购合适的和经济的存储设备。

1.3.3 服务器端存储技术

服务器和普通PC的最大区别是其独特的存储技术，如普遍采用了RAID及LVM等较为专业的存储技术，以保证企业所需的高可用及灵活性。

RAID（Redundant Array of Independent Disks，独立磁盘冗余阵列）的基本思想是把多个相对便宜的硬盘组合起来，成为一个硬盘阵列组，使其性能达到甚至超过一个价格昂贵、容量巨大的专业存储。RAID通常被用在服务器上，使用完全相同的硬盘构成，因此操作系统只会把它当作一个存储设备。RAID分为不同的等级，不同等级的RAID在数据可靠性及读写性能上做了不同的设计。在实际应用中，可以依据自己的实际需求选择合适的RAID方案。

1.高频使用RAID方案

RAID是企业每天都会用到的高可用存储技术，RAID技术发展到现在，已经十分成熟了，不仅可靠性高，而且成本低廉。需要注意的是，企业用户应选择硬件RAID，以获得较高的性能和可靠性，目前市场上可以见到的RAID有9种。

其中，RAID 0、RAID 1、RAID 3、RAID 5、RAID 6这5种的原理及说明建议大家访问维基百科的相应内容。

下面着重介绍企业高频使用的混合型RAID组合方案，共有以下4种。

（1）RAID 0+1。混合型RAID组合方案，就是先实现RAID 0，再做镜像RAID 1。其原理实现图如图1-5所示。

（2）RAID 1+0。此方案与RAID 0+1正好相反，先实现镜像RAID 1，再做RAID 0条带化。其原理实现图如图1-6所示。

（3）RAID 50。顾名思义，RAID 50就是RAID 5和RAID 0的组合，先实现RAID 5，再实现RAID 0。需要注意的是，要实现RAID 50至少需要6块硬盘。其原理实现图如图1-7所示。

（4）RAID 60。同理，RAID 60就是RAID 6和RAID 0的组合，先实现RAID 6，再实现RAID 0。需要注意的是，要实现RAID 60至少需要8块硬盘。其原理实现图如图1-8所示。

需要说明的是，由于RAID 2（已淘汰）和RAID 7（智能存储）不是很常用，此处就不再赘述了，感兴趣的读者可以自行搜索研究。

2.RAID的选用

至于RAID的选择，RAID 5和RAID 6比较适合企业环境使用，尤其是RAID 6可以提供更高的数据安全保障。RAID选型的难点是混合型的RAID应用方案，主要集中在RAID 0+1和RAID 1+0。在通常情况下，RAID 0+1和RAID 1+0基本一样，每个读/写操作所产生的I/O数量也是相同的，故在读写性能上二者相仿，而当有某个磁盘出现故障时，RAID 1+0的读取性能则优于RAID 0+1，且RAID 1+0比RAID 0+1具有更低的故障率。

再次强调，对于服务器操作系统而言，不推荐使用软件RAID。推荐在选购服务器时一起购买硬件RAID，如各种RAID卡。由于硬件RAID上拥有自己的芯片，因此对服务器的资源占用非常小，并且可以实现真正的数据安全和高可用性，企业所付出的那点代价是值得的。

1.3.4 LVM令存储更加灵活

前面不推荐大家在服务器上使用软件RAID，尤其是生产环境，这里推荐大家使用LVM。LVM是逻辑盘卷管理（Logical Volume Manager）的简称，是以前高端UNIX服务器才具有的高级存储管理功能，只有IBM或HP的小机才能享用。幸运的是，1998年，Heinz Mauelshagen根据HP-UX的逻辑卷管理程序开发了第一个Linux版本的逻辑卷管理工具，后来成为Linux核心的一部分，目前多数Linux发行版本都将LVM 2作为默认的逻辑卷管理软件。LVM就是建立在物理硬盘和分区之上的一个逻辑层，用来提高磁盘管理的灵活性。通过LVM可将若干个磁盘分区连接为一个整块的卷组（Volume Group），形成一个存储池，可以在卷组上随意创建逻辑卷（Logical Volume），并且可以在逻辑卷上创建文件系统。与直接使用物理存储在管理上相比，LVM具有更好的灵活性，十分适合企业环境使用。

LVM底层是由Linux内核的Device Mapper（DM）驱动的一个虚拟设备，处于物理设备和文件系统层之间，维护着逻辑卷和物理盘分区之间的映射，可将几块磁盘或分区组合起来形成一个名为卷组的存储池。若磁盘空间紧张，则只需向该存储池添加物理磁盘即可。LVM从卷组中划分出不同大小的逻辑卷创建新的逻辑设备，且可以扩大和缩小逻辑卷，LVM结构如图1-9所示。

在安装RHEL时，默认推荐使用逻辑卷来安装系统，这样以后随着企业的发展，存储也可以方便地扩充或调整。

Tips：LVM关键概念

物理卷（Physical Volume，PV）：可以在上面建立卷组的媒介，既可以是硬盘分区，也可以是硬盘本身。

卷组（Volume Group，VG）：将一组物理卷整合为一个逻辑存储池，可以在卷组之上创建逻辑卷。

逻辑卷（Logical Volume，LV）：虚拟分区，由物理区域（Physical Extent）组成。

物理区域（Physical Extent，PE）：硬盘可指派给逻辑卷的最小单位（通常为4MB）。

鉴于篇幅所限，逻辑卷管理的命令请参考附录A，那里有结合具体实例的介绍。

1.3.5 服务器的远程管理技术

服务器的远程管理技术对于降低企业维护成本很有必要，下面根据几大服务器厂家的产品来介绍服务器的远程管理技术，虽然使用这些技术都不免费，但也不贵，企业购买相应板卡或购买License便可激活服务器的远程管理功能，这样就可以告别KVM（Keyboard、Video、Mouse）设备了。

（1）DELL远程管理技术——iDRAC。iDRAC是Integrated Dell Remote Access Controller的缩写，最新的主版本为iDRAC 9。

（2）HP的远程管理技术——iLO。iLO是Intergrated Light-Out的缩写，最新的主版本是iLO 5。

（3）IBM远程管理技术——IMM。IMM是Integrated Management Module的缩写，最新的主版本为IMM 2。

目前，多数远程管理技术是通过板卡或集成在服务器主板上的芯片实现的，且很多此类板卡还将RAID卡、Fence卡的功能集成进来，实现一卡多用。

由于远程管理卡不依赖于服务器，因此通过这些技术可以实现硬件级别的服务器远程管理，包括开关机、重启、服务器状态的监控等，犹如服务器在身边一样，可从开机到运行及关闭全程管控。更方便的是，多数远程管理技术支持以Web方式进行远程管理，在浏览器中操作便可对服务器进行全程监控和管理，降低了企业总体拥有成本（Total Cost of Ownership，TCO）。