华为认证云计算HICA

第一章 云计算概念基础

云计算概念和价值

云计算的关键特征

• 按需自助服务

  不用人为干预

• 无处不在的网络接入

• 与位置无关的资源池

• 快速弹性

• 按使用付费

云计算产生的背景

需求推动+技术进步+商业模式转变

云计算产生是需求推动、技术进步、商业模式转变共同促进的结果

云计算的演进历程

并行计算（一个主机内的多颗CPU完成计算） -> 分布式计算（将一个大任务划分多个小任务，不同的小任务交给多台主机处理） -> 网格计算（为用户提供一体化的信息和应用服务） -> 云计算

云计算的部署模式

模式	使用者	建设者
公有云	B/C	A
私有云	A	A
混合云	同时使用两种（以上）云	——

混合云——未来云计算领域的发展趋势

云计算的商业模式

• SaaS(Software as a Service)

  软件即服务

• PaaS(Platform as a Service)

  平台即服务（开发平台，为开发者提供）

• IaaS(Infrastructure as a Service)

  基础设施即服务

  基础设施：服务器 存储 网络设备

第二章 了解计算机底层

计算机发展史与系统层次结构

• 第一代：电子管
• 第二代：晶体管
• 第三代：中/小规模集成电路
• 第四代：大规模集成电路

冯诺依曼架构与衍生架构

组成

运算器/控制器/存储器/输入设备/输出设备——五大部件

程序：指令 + 数据 必须放在存储器 不区分指令存储和数据存储

表示形式：所有计算机的指令和数据必须是二进制

指令构成：操作码 + 地址码

指令顺序：所有指令必须连续，特殊情况可以不连续

机器中心结构：以运算器为中心

计算机

控制器：相当于一台计算机的大脑 负责取指令、分析指令

运算器：计算核心 参与运算功能

1. 算术运算：定点数据运算，浮点运算
2. 逻辑运算：逻辑与或非
3. 位移运算

输入设备：鼠标、键盘

输出设备：显示器、打印机

CPU：

• 控制器：核心部件 —— CU控制单元
• 运算器：核心部件 —— ALU运算单元

存储系统：

MM 主存储器 ——内存

PM 辅助存储器 ——外存

指令、指令集、指令周期、寻址

指令构成：

1. 操作码：表示当前指令的含义（算术运算、逻辑运算、位移运算）
2. 地址码：表示对操作数的存放的地址 | 寄存器 | 主存 |

指令集：一组计算指令集合

• CISC：复杂指令集

  X86

• RISC：简单指令集

  ARM PowerPC(IBM)

指令集越多 某一个领域性能越强

分类

• 用户指令：普通的用户可以执行的指令
• 特权指令：内核进程可以执行的指令（影响计算机的全局状态）
• 用户执行指令：用户态
• 内核执行指令：内核态

I / O 指令 由内核完成

用户指令想调用系统指令：System call 系统函数调用

敏感指令：影响计算机全局状态的指令

在RISC中，所有敏感指令都是特权指令

在X86中，有一些敏感指令属于非特权指令

指令环：4个环 ring 0 ring 1 ring 2 ring3

• ring 0:系统内核态指令
• ring 1、2:系统服务指令：windows,linux
• ring 3:用户进程指令

陷阱指令：

用户进程发送特权指令

系统识别该指令是由内核发送还是用户发送

保护

发送内核态指令触发指令陷阱

指令陷阱：帮助当前系统完成模式切换

​ 实现：CPU中断系统

CPU结构、中断系统、指令环

CPU时钟/主频

CPU 主频越高 性能越强

主频 —— 单位时间处理的次数

处理性能越高，晶体管数量越多

中断系统

帮助CPU处理中断

当CPU正在做运算时被中断，CPU响应方式为转入管理程序（处理中断）

中断 —— 寄存器存储一个

​ 保护线程：中断之前

​ 恢复线程：中断处理完成之后上下文切换

中断源：

• 人为中断
• 程序事故中断（堆栈溢出）
• 硬件故障中断（主板组件短路）
• I/O中断（I / 0 输入输出）

进程

分配资源 —— CPU资源 主存资源 I/O

线程

资源调度的最小单位，一个进程中的所有线程共享该进程的所有资源

计算机存储器层次架构

存储器分类

• 存储介质（磁芯、磁盘、光盘、半导体存储）
• 存储性质（易失性存储、非易失性存储）
• 性能层次（主存、缓存、外存）

RAM：SRAM静态RAM DRAM动态RAM

ROM： PROM（一次性可擦除） EPROM EEPROM（电子）

缓存:解决主存的CPU速度不一致的问题

存储速度：rigister -> MM -> buffer -> PM

数据热区：被频繁访问的程序中，有百分之八十，占总程序百分之二十

缓存：局部性原理

置换策略：通写（缓存/主存同时写）、回写（只写缓存）

提升缓存性能的方法：

• 加大缓存容量
• N路关联
• 多级缓存

多级缓存

• L1： L1i 指令缓存 L1d 数据缓存，每个core独享
• L2：每个core独享
• L3：core共享

总线系统

总线分类

片内总线：芯片之内 总线 PC——CU

系统总线：

• 地址总线：用来寻址 32位 2^32 = 42.9亿 ~ 4G
• 数据总线：用来进行数据I/O
• 控制总线：用来控制数据总线和地址总线

通信总线：用来在多个计算机系统之间进行通信的总线

总线标准

• ISA —— 工业标准架构 —— IBM
• EISA —— 扩展的工业标准架构 —— IBM
• PCI —— 外部设备互联
• PCI-E 在PCI基础上增强intel

早期计算机总线交互逻辑

现代计算机总线交互逻辑

PCH集成了南桥

I/O系统与驱动技术深入

I/O指令（属于一套单独的指令）

• 操作码：操作类型（算术、逻辑、IO）

• 命令码：读、写 —— 查询

• 设备码：设备地址

  开机朝CPU注册自己的I/O接口（即插即用）

通道指令：只有在具有通道的计算机可以发送（独立处理I/O芯片）

I/O设备和主机交换信息的控制方式

• 查询（循环IO测试）

  （CPU发送查询指令 wait until busy CPU再发送 ready）

• 中断

  （CPU发送I/O指令，I/O设备准备好了向CPU发起中断）

• DMA

  （Direct Memory Acess 直接内存访问）

• 通道

  （独立芯片，集成了独立通道指令，只能处理I/O）

驱动程序

驱动负责指导设备控制进行工作，将CPU发送的外部指令翻译成外部设备可以识别的内部指令

第三章 了解存储底层

多种硬盘接口和协议类型

ATA和SATA

• ATA:高级技术附件，是上世纪90年代桌面机标准
• SATA：是ATA技术的升级版本，曾是桌面电脑ATA接口硬盘的主要替代技术

SCSI协议和存储系统

• SCSI最初是一种为小型机研制的接口技术，用于主机和外部设备之间的连接
• SCSI协议是主机与存储磁盘通信的基本协议
• DAS使用SCSI协议实现主机服务器与存储设备的互联

SCSI总线通信

• 当一个设备使用总线时，其他设备可以处理设备内的活动
• 设备只有在数据传输或者报告状态时才需要连接到总线
• 设备可以断开与总线的连接再在需要的时候连接到总线
• SCSI连接只发生在启动器和目标器组中

SCSI：并行传输

串行SCSI：SAS 企业中

文件系统

• 计算机的文件系统是一种存储和组织计算机数据的方式，它使得对其访问和查找变得容易
• 文件系统使用文件和树形目录的抽象逻辑概念代替了硬盘和光盘等物理设备使用数据块的概念

DAS-NAS-SAN

DAS连接协议

• ATA和SATA

  内部DAS最常用

• SCSI

  串行（外部DAS）

  并行（内部DAS）

• FC

  一种高速的网络互联技术

DAS管理

• 内部DAS
  • 主机提供：
    • 硬盘分区（卷管理）
    • 文件系统布局
  • 通过服务器和操作系统进行直连存储的管理
• 外部DAS
  • 基于阵列的管理
  • 管理数据和存储架构的总体拥有成本较低

SAN

storage area network存储区域网络

通过FC（光纤交换机）或者eth（以太网）

服务器默认情况不带光纤接口

主板上有PCI\PCIE接口 可以通过HBA卡 主机总线适配器为主机扩展存储接口

FC SAN —— 走FC协议

IP SAN —— 走TCP/IP协议

FC和ETH协议完全不兼容

第四章 了解网络底层

第五章 操作系统与虚拟化

第六章 华为虚拟化解决方案-FusionCompute

第七章 华为桌面解决方案-FusionAccess基础

第八章 华为云计算实验

后面有时间再更新。。