运维课程第四周小结

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运维课程第四周小结

第十天：网络协议和通信

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10.1 网络协议基础知识

计算机网络范围分类：

局域网 LAN：小区域内
城域网 MAN：大号局域网
广域网 WAN：长距离传输

网络分层

OSI七层模型

在这里插入图片描述

TCP/IP四层模型

网络接口层网络层传输层应用层

在这里插入图片描述

通信机制：单工通信机制、半双工通信机制、全双工通信机制

在这里插入图片描述

单工：只能水管单向流

半双工：只能单向，但可以从左到右，或从右到左

全双工：可以双向同时传输

10.2 局域网

在这里插入图片描述

链路层包含源mac和目标mac

网络层包含源ip和目标ip

传输层包含源port和目标port

数据包从A主机到B主机，要识别mac

网络设备

交换机从每个口去找人里面维护着mac地址表
路由器定向找人记录网段信息有网关

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网络适配器，也称网卡

以太网：边发边听，有冲突就冲突停止，并尝试延迟重发

mac地址：网卡唯一的身份标识（全球唯一）

分层网络：一般分2层，细分3层

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10.3 TCP/IP

TCP：面向连接的、可靠的、基于字节流的传输层协议

UDP：无连接、不可靠、基于报文

传输层协议：把两个程序进行传递输出（端口到端口）

报文：数据封装后的产物就是报文，就是数据包裹，类似于一层一层洋葱

TCP报文

在这里插入图片描述

需要关心的是：源端口目的端口 FIN SYN ACK

TCP端口：

知名端口（范围0~1023）：HTTP80，SSH22，
动态端口（范围1024~65535）：MySQL3306

重点

TCP的三次握手和四次断开

在这里插入图片描述

见面的时候才能握手（断开时）
客户端发出请求（第一次握手）：标志位SYN的值标记为1（表示客户端到服务端建立连接的第一次请求），服务端接收信息
服务端确认信息建立连接，发出请求建立连接（第二次握手）：标志位ACK和SYN的值都标记为1（ACK标记1表示确认收到消息了）
客户端收到确认，确认建立连接（第三次握手）：标志位ACK标记为1（确认收到消息了）
最终双方都处于连接状态

传完消息，需要断开了

在这里插入图片描述

前提：双方都处于连接状态
客户端发起断开请求（第一次断开）：FIN标记为1（中断连接）
服务端接收断开请求，发送确认（第二次断开）：ACK标记为1 ，此时客户端单方面与服务端断开
服务端发起断开请求（第三次断开）：FIN标记为1（中断连接）
客户端接收断开请求，发送确认（第四次断开）：ACK标记为1 ，此时双方彻底断开

但是问题来了，这么多ack等的状态，谁知道哪个是第几次呢？

解决方案：有限状态机

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UDP报文：只需要源端口和目标端口

进程间通信：cpu执行程序放到队列里按照顺序执行

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IP报文：源IP和目标IP

网络层协议：IP协议，ICMP协议，ARP协议

10.4 IP

IP是互联网协议地址，互联网上唯一的身份标识

ipv4：32位二进制数字表示IP地址

分为网络位（掩码）和主机位

掩码的长度变化：长度变短=主机位长度增加=该网段可容纳主机数增加

长度变长=主机位长度缩短=该网段可容纳主机数减少

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长度每+n，拆分成2ⁿ个子网

在这里插入图片描述

长度每-n，合并2ⁿ个子网

IP地址分为公网和私网，一共分为5类（A，B，C，D，E）

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用自己的掩码分别和自己IP和别人IP比对，相同则同一网段可以访问，不同则不可访问

所以会出现我可以访问你，但你不可以访问我的情况

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10.5 VM网络

VM网络：桥接、NAT、仅主机

在这里插入图片描述

bridge：动态分配ip地址，但是不好的是ip地址太多

NAT模式：网络地址转换，虚拟机数据离开主机时候，使用主机的ip地址上网

mobaxterm，通过生成的虚拟网卡10.0.0.1来连接虚拟机（属于主机），用10.0.0.1上网（w命令）

仅主机：自己玩，但是上不了网

在这里插入图片描述

网卡名字

在这里插入图片描述

需要改成eth0之类的

/etc/netplan/
ls
rm -rf 50和01
mv 90 50
ls
改成eth0
修改grub文件（立即生效）
reboot
完成操作

在这里插入图片描述

第十一天网络配置管理和进程基础

11.1 网卡属性定制

要定制，首先得知道配置文件在什么地方？

在这里插入图片描述

这里将展示openeuler的网卡属性定制方法

在这里插入图片描述

为主机添加一块新网卡，使用nat网络

进入配置文件

 cp ifcfg-ens160 ifcfg-ens224
 sed -i 's/ens160/ens224/g' ifcfg-ens224
 vim ifcfg-ens224
 删UUID，更改ip至10.0.0.114
 systemctl restart NetworkManager
 ####如果上述命令不管用####
 nmcli connection down ens224
 systemctl restart NetworkManager

这里将展示rocky9的网卡属性定制方法

在这里插入图片描述

nmcli是NetworkManager的客户端配套工具，该工具离不开NM服务

但NWM的作用只能重载配置文件，断开不了之前的连接

解决方法：上图中总结出来的两条命令

依旧是增加网卡

  cd /etc/NetworkManager/system-connections/
  生成配置文件:
  场景1 -- 网卡处于未连接状态
  	nmcli device up 就可以生成配套网卡配置文件
  场景2 -- 网卡处于连接状态
  	断开网卡的连接状态
  	nmcli con reload -- 重载网卡连接配置
  	nmcli device up
  
  进行配置：
  删除uuid

在这里插入图片描述

  nmcli connection down ens224
  systemctl restart NetworkManager

生效

这里将展示Ubuntu的网卡属性定制方法

添加网卡
添加新网卡名，addresses和routes
```
  netplan apply -- 使网卡生效
```

11.2 网络命令解读

hostname命令
hostnamectl set-hostname 主机名 --- 更改主机名字
hostnamectl -- 查看主机名（只要记忆这个就可以）


ifconfig命令
ifconfig -- 看ip地址
ifconfig down ens37 -- 关闭设备
ifconfig up ens37 -- 启用设备

ifconfig eth1 10.0.0.55 netmask 255.255.255.0 -- 临时更改ip地址


route命令
route -n -- 显示路由
route add -net 11.0.0.0/8 gw 10.0.0.2 -- 增加网关为10.0.0.2，目标为11.0.0.0/8的路由
route del -net 11.0.0.0/8 -- 删除路由


netstat命令
netstat -tnulp -- tcp，number，udp，listen，port


nmcli命令
nmcli con -- 看网络连接状态
nmcli con show ens160 -- 看具体连接状态
nmcli dev show ens224 -- 看设备连接状态
nmcli connection up ens224 -- 建立连接
nmcli connection down ens224 -- 取消连接
***
要使得修改生效
先断开连接
再修改
重启服务
再连接

在这里插入图片描述

注意：网关定制要选择距离目标网段最近，且ip地址和我同网段的ip地址

11.3 网络进阶

网卡绑定

在这里插入图片描述

流量来了之后从网卡交给主机，但如果网卡坏了，就出现单点故障

解决方法：增加一个网卡

出现情况：服务器是给程序用的，程序不知道网卡有没有坏

解决方法：把网卡绑定，提供唯一的入口，生成vip（虚拟ip）必须在同一网段，是同网络模型

同样的，在服务器级别上，坏了一台服务器称为单点故障，也通过vip绑定两台，叫高可用。

在这里插入图片描述

轮询：外部流量过来，交替交给不同的网卡，也称RR
主备：外部流量过来。先找老大（主），如果主网卡坏了，再给备网卡
平衡策略：根据源端口

网卡绑定实践

modprobe -- first-time bonding
其余见pdf

在这里插入图片描述

如果流量切换的时候有数据进来，流量会丢失，叫网络抖动

网络组：不多介绍，了解即可

流程：设定team0检测流程，检测状态。把两个网卡绑定在team0上，给team0流量

11.4 软路由实践

配ip地址很重要，占比95%！！！

在这里插入图片描述

软路由：用主机来模拟路由器，达到流量转发的效果

注意，网关的选择是距离目标最近的ip地址，且与我同网段
分别配置ip

  对于ubuntu：
  
  修改后netplan apply
  对于rocky：
  address=
  method=manual
  修改后systemctl restart NetworkManager

发现15主机居然能ping通172.24.100.7？？？

原因：没从规划好的路线走，172.24.100.7的流量从nat模型自动生成的vmnet8出去了（vmnet8和vmnet1都属于Windows，可以互相通信）

解决办法：
```
route del default
```

在这里插入图片描述

接下来定制路由

对于路由器主机rocky：
route add -net 192.168.8.0/24 gw 10.0.0.15 -- 设置路由
开启转发能力：
echo 1 > /proc/sys/net/ipv4/ip_forward

对于客户端主机ubuntu：
route add default gw 172.24.100.6 -- 设置路由，即流量唯一出口

11.5 网桥实践

在这里插入图片描述

小结：在这里插入图片描述

11.6 网络工具解读

tcpdump命令
yum install tcpdump -y
tcpdump -D -- 显示所有可以用来抓包的接口
tcpdump -nn -- ip和port都用数字形式展示
tcpdump -vv -- 显示更细的内容

tcpdump -nn host ip -- 抓特定主机的双向包
tcpdump -nn src host ip -- 抓特定主机的单向包
tcpdump -nn dst host ip -- 同上

tcpdump +
ip host -- 抓ip报文
tcp port -- 抓port报文


多条件：使用and进行层层过滤
tcpdump ip host 10.0.0.12 and host 10.0.0.1 -- 就抓两台特定节点之间的数据包

nmap -- 安全方面的命令，用的比较少（安全审核工具）
nmap 10.0.0.13/24

11.6 进程基础知识

在这里插入图片描述

我们知道，对于一个程序：

文件在硬件中，若要执行程序，我们把数据加载到内核空间
内存划分为两个区域，彼此隔离，通过复制把内容放到用户空间，从而让程序使用
旁边有cpu，cpu有多核来执行操作
为了方便cpu更快执行操作，里面又分为了L1，L2，L3等缓存
程序在运行时，会把所需要的数据提前加载到缓存中
之后程序执行
执行完的内容原路返回（回到用户空间）
用户空间再复制一份到内核空间
内核空间复制到硬件

但是程序有很多很多个，假如有10000个程序给双核cpu执行，每个cpu中分5000个

cpu会提供一个队列，挨个执行，维护执行顺序
cpu内部把时间进行分片（每个程序存活并执行一定时间，然后去别的队列里）
让程序实现“同时运行”的效果

这里衍生出并发和并行的关系：

在这里插入图片描述

并行要求有多个cpu，可以一起执行

对于程序而言，进程是正在进行中的程序

表现样式：

程序唯一的身份标识：PID
如果有网络通信需求，则还会有port
每个程序内部划分资源，内存资源来源于文件，文件是否允许读？与权限有关

进程运行方式分类：

守护进程：后台运行，不占用终端

前台进程：前台运行，会占用终端

在这里插入图片描述

进程文件来源于存储设备（有大量文件）
向操作系统申请一块内存空间
把数据加载到内存空间
为内存空间中的进程设定用户属性，操作权限，身份标识等

进程的创建：

为进程分配唯一的PID可通过 ls /proc/查看
里面的东西都是操作系统分配的
为进程分配空间
初始化模块（搬到新家需要初始化环境）目的：方便cpu调度
设置准确连接（队列来连接程序，决定执行顺序）
如果程序结束，自动消失

父进程和子进程

在这里插入图片描述

为子进程分配新空间，生成后里面就有相应数据

查看进程关系
pstree -p 

列表形式查看进程
ps aux

进程由程序，数据（生成的数据）和进程控制块（PID等）三部分组成

第十二天：进程基础和shell编程进阶

12.1 进程基础知识

12.1.1 进程与线程

上图为进程的梳理：

在这里插入图片描述

操作系统上开启了一个独立的进程
进程运行时，把程序加载到运行环境，运行的文件都放在内存里
进程中由负责运行的程序代码，运行中的数据和控制器PCB构成

进程是操作系统资源分配的基本单位

线程

在这里插入图片描述

已知进程在CPU上执行，但cpu上有很多程序在运行，里面的缓存是很有限的

所以它维持了一个队列，里面有链接，到谁了就把数据加载到cpu里，到点了就释放出去

但是很多程序都使用共同的数据，没必要每次都扔了再拿
所以把共性的数据放在一起，让其他的东西单独运行就可以了
每个小进程（线程）只要自己加载自己的东西就可以

线程是程序调度和分配的基础单位

相当于一个总控中心，把东西带来，让不同服务员帮忙来处理就行了

不然就得自己一家一家跑

所有线程共享进程内的数据，脱离进程，线程不复存在

12.1.2 进程查看

pstree -p
查看线程：
grep -i threads /proc/PID/status -- 在status的threads里

在这里插入图片描述

大括号括起来的是线程

以796为例，它是单进程多线程的工作模式
没有大括号的就是进程

有分支就代表多进程

12.1.3 进程状态

在这里插入图片描述

有多个状态：

创建时是创建状态
等待执行是就绪状态
cpu的队列轮到我了，运行时是执行状态
如果cpu有别的事情，就把自己放在一边，处于阻塞状态
从阻塞状态出来后，还是要等到cpu准备好才能操作，又进入就绪状态
执行完就是终止状态

在这里插入图片描述

这里的stat就表示状态

12.2 进程管理基础知识

12.2.1 僵尸进程和孤儿进程

在这里插入图片描述

僵尸进程：父进程stop了，子进程依然在运行，没人管，什么信息都不接收，就处于僵尸进程了

孤儿进程：有一个中间进程切断父进程和子进程。父进程断掉时，按道理来说子进程应该也断掉，但它被中间进程控制着，变成孤儿进程了

12.2.2 内存清理策略

内存是有限的，一共就这么多，总有一天会满，需要清理

在这里插入图片描述

FIFO：先进先出

LRU：最近最少使用 – 记录的是时间值

LFU：最不经常使用 – 记录的是数量

每一种思路都是一种算法，每种算法不一样

如何选择最优算法呢？

我们就要考虑算法复杂度

12.2.3 进程间通信

其中有一个，是消息队列解决方案

在这里插入图片描述

不同主机直接通信，也会像cpu一样维护消息队列（用kafka之类的软件维护）

12.3 梳理

进程的结构，进程在运行过程中演变出线程，在进程中生成很多“小弟”，在运行程序时可以调用线程到cpu上，这样资源消耗就少很多

在cpu运行过程中，为了知道进程是什么情况，引入进程状态

进程运行时，会有优先级（高优先级进程来了，需要清理之前的内存），这时候就引入了进程的清理（算法复杂度）

进程之间还需要通信，方法很多（套接字，共享字符等）

12.4 进程优先级

cpu中有时间分块，进程优先级高的进程所占有的cpu时间更长

在这里插入图片描述

Linux中，把进程优先级进行了划分：系统优先级（无法控制，0 - 99）和实时优先级（可控，100 - 139）

但是可以控制的优先级中，理论层面为100 - 139 ，用nice或renice命令调整为-20 - 19 ，用top命令查看为0 - 39

12.5 进程管理命令解读

在这里插入图片描述

pstree命令
pstree -p 
pstree -sp 1909 -- -s：跟踪溯源，可以用pstree -p | grep ssh来代替


ps命令
ps aux -- 查看进程
ps auxf -- 显示进程树形关系


kill命令
kill -9 pid -- 结束进程
killall 进程名
pkill 进程名 -- 这两个二选一
kill -l 查看所有命令

12.6 进程命令解读

top命令解读：
top -- 实时显示系统的运行情况（默认三秒刷新一次）
top -n1 -- 刷新一次后退出
htop -- 更炫酷的界面（其实功能和top一样）

在这里插入图片描述

注意swap交换分区：如果内存不够的话，就会开始用swap空间

交换分区尽量不要使用

内存使用率再高也无所谓，因为数据在内存里速度更快

系统负载：cpu在5分钟；10分钟；15分钟的负载

在这里插入图片描述

free命令
free -h  -- 查看内存

里面的swap分区如果不想要：
vim /etc/fstab -- 把swap的行删除

其中：buffer/cache都是在内存当中

在这里插入图片描述

buffer：缓冲

程序要把数据放到文件里，先写到用户空间的内存中，这就是写缓冲
cache：缓存

文件要从磁盘被程序读取，先加载到缓存里，在内核空间中的状态就是读缓存

vmstat命令：
vmstat -- 快速获取系统负载
procs：
r -- 可运行（正运行或等待运行）进程的个数，和核心数有关
b -- 处于不可中断睡眠态的进程个数（被阻塞的队列的长度）
memory：
free -- 空闲物理内存总量
swap：
si -- 从磁盘交换进内存的数据速率
so -- 从内存交换进磁盘的数据速率
io：（input output）
bi -- 从块设备读取数据到内存的速率
bo -- 保存数据至块设备的速率（文件数据保存到具体磁盘文件）
system：
in -- 中断速率
cs -- 进程切换速率

在这里插入图片描述

lsof命令：
lsof -Pti:80 -- 查看指定端口的进程
其实和ps aux |grep nginx 显示内容中的一部分差不多
也和pidof -f nginx也差不多

lsof命令用的最多的地方：
kill -9 $(lsof -Pti:80)

作业管理：
command & -- 放到后台去运行
jobs -- 查看终端作业
fg 编号 -- 把后台的内容调到前台
bg 编号 -- 让送往后台的作业继续在后台运行
nohup -- 就算中止终端也不影响后台运行

12.7 计划任务实践

计划任务：at计划任务和cron计划任务

at计划任务：一次性的执行任务

依赖atd服务

把计划放到一个文件里：

红帽：/var/spool/at/
ubuntu：/var/spool/cron

交互方式定制：
at 时间
命令
ctrl + D

查看定制的命令：
at -l

免交互方式定制：
echo reboot | at now+5min

cron计划任务：周期性任务

在这里插入图片描述

命令运行时会有两种情况：

root用户编辑的是系统级别的
普通用户编辑的是用户级别的，放在同名文件中

记住：分时日月周

,：表示离散的时间
-：连续的时间
/：表示步长

用户级别：
crontab -e
写的时候就确定作者了，不加用户（加了会当成命令，比如root）
但是不放进/etc/crontab

系统级别：
vim /etc/crontab
但是系统级别不代表root用户写的就是系统级别
必须加上root

12.8 循环语法解读

在这里插入图片描述

for 循环，条件可以是{1…10},$(seq 10) 等

在这里插入图片描述

while 条件：

永真：while true 死循环，永远不退出

用for输出12345：
for i in {1..5}
do
	echo $i
done

用while输出12345
a=1 -- 设定初始值
while [ $a -lt 6 ]
do
	echo $a
	let a+=1
done

在这里插入图片描述

用until输出12345（条件不成立的时候走循环）
a=1
until [ $a -gt 5 ]
do
	echo $a
done

在这里插入图片描述

12.9 循环控制语法解读

在这里插入图片描述

a=1 -- 设定初始值
while [ $a -lt 6 ]
do
	if [ $a -eq 3 ]
	then
		exit -- 直接退出整体程序，结果输出1和2
	fi
	echo $a
	let a+=1
done

a=1 -- 设定初始值
while [ $a -lt 6 ]
do
	if [ $a -eq 3 ]
	then
		exit -- 直接退出整体程序，结果输出1和2
	fi
	echo $a
	let a+=1
done

在这里插入图片描述

对于break：如果只有一个循环，那么就退出这个循环，效果和exit一样

如果有两个while循环，退出break所在循环，进入外层循环

a=1 -- 设定初始值
while [ $a -lt 6 ]
do
	if [ $a -eq 3 ]
	then
		break -- 就一层循环，退出即直接退出整体程序，结果依然输出1和2
	fi
	echo $a
	let a+=1
done

a=1 -- 设定初始值
while [ $a -lt 6 ]
do
	if [ $a -eq 3 ]
	then
		continue -- 跳出当前循环，直接进入下一个循环 跳出循环后a=a+1不生效了，所以输出1和2
	fi
	echo $a
	let a+=1
done

a=0 -- 设定初始值
while [ $a -lt 6 ]
do
	let a=a+1
	if [ $a -eq 3 ]
	then
		continue -- 跳出当前循环，直接进入下一个循环 跳出循环后a=a+1不生效了，所以输出1和2
	fi
	echo $a
done

在这里插入图片描述

for var1 in {1..5}
do
	for var2 in {a..d}
	do
		if [ $var1 -eq 2 -o "$var2" == "c" ]
		then
			break
		else
			echo "$var1 - $var2"
		fi
	done
done

在这里插入图片描述

for var1 in {1..5}
do
	for var2 in {a..d}
	do
		if [ $var1 -eq 2 -o "$var2" == "c" ]
		then
			continue
		else
			echo "$var1 - $var2"
		fi
	done
done