Linux运维学习记录03

1. 磁盘存储术语总结: head, track, sector, sylinder.
   head：磁盘驱动器中的读/写头，用于读取或写入数据。每个磁盘表面有一个头。
   track：磁盘表面上的一个圆形数据存储区域，由多个扇区组成。
   sector：把每个磁道按512bytes大小再进行划分，这就是扇区，每个磁道上的扇区数量是不一样的
   sylinder：磁头移动的时候，是一起移动的，如果是6个盘面，则6个磁头对应的磁道是一致的，这就是柱面

2. 总结MBR,GPT结构
   MBR：磁盘分区的一种方式；存储于磁盘的第一个扇区，包含分区表和启动加载程序。支持最多4个主分区或3个主分区加1个扩展分区。最大支持2TB磁盘
   GPT：使用UEFI系统，支持更大硬盘，最大支持128个分区。允许使用更大的磁盘（超过2TB），每个分区可以超过2TB

3.总结学过的分区，文件系统管理，SWAP管理相关的命令及示例（加注释），示例 fdisk, parted, mkfs, tune2fs, xfs_info, fsck, mount, umount, swapon, swapoff
分区工具fdisk：一个用于创建、删除、修改磁盘分区的命令行工具
列出所有磁盘及其分区信息：fdisk -l
对指定磁盘进行分区管理：fdisk /dev/sdb
分区工具parted：支持 GPT 分区表，parted 的操作都是实时生效的，没有交互式确认
显示所有硬盘分区信息：parted -l
列出/dev/sda 的分区信息：parted /dev/sda print
用于在分区上创建文件系统mkfs mkfs. 双击tab键显示指定文件系统类型 (ext2|ext3|ext4|xfs)
在分区上创建 ext4 文件系统：mkfs.ext4 /dev/sdb1
在分区上创建 XFS 文件系统：mkfs.xfs /dev/sdb5
查看所有设备：
tune2fs：调整 ext 文件系统参数
显示 /dev/sdb1 上的 ext 文件系统的配置信息：tune2fs -l /dev/sdb1
xfs_info：查看 XFS 文件系统信息
显示 /dev/sdb5 上的 XFS 文件系统的配置信息：xfs_info /dev/sdb5
fsck: 用于检查和修复 Linux 文件系统。
mount:挂载文件系统
将 /dev/sdb1 挂载到 /logs 目录。

umount：卸载文件系统
卸载挂载在 /logs 目录下的文件系统。

swapon：用于启用交换分区或交换文件。
swapoff：禁用swap分区

4. 总结raid 0, 1, 5, 10, 01的工作原理。总结各自的利用率，冗余性，性能，至少几个硬盘实现。
   RAID 0: 数据条带化，无冗余，提升性能；至少2个硬盘，利用率100%。
   RAID 1: 镜像冗余，提升数据安全性；至少2个硬盘，利用率50%。
   RAID 5: 条带化和奇偶校验，提供冗余和性能；至少3个硬盘，利用率(1-1/N)。
   RAID 10: 条带化与镜像组合，性能与冗余兼顾；至少4个硬盘，利用率50%。
   RAID 01: 镜像后条带化，冗余性弱于RAID 10；至少4个硬盘，利用率50%。

5. 总结LVM的基本原理，完成实验对LVM的创建和磁盘扩容
   LVM的基本原理
   物理卷（Physical Volume, PV）:
   物理卷是LVM的基本存储单元，可以是整个磁盘或分区。
   每个物理卷被分成若干个相同大小的物理扩展块（PE，Physical Extent），通常大小为4MB。
   卷组（Volume Group, VG）:
   卷组是由一个或多个物理卷组成的存储池。
   你可以在卷组中创建多个逻辑卷，并且可以随时向卷组中添加新的物理卷以增加存储空间。
   逻辑卷（Logical Volume, LV）:
   逻辑卷类似于传统的分区，但更为灵活。
   逻辑卷从卷组中分配空间，可以在不影响数据的情况下动态调整大小。
   LVM的创建和磁盘扩容：
   
   
   
   

6. 总结程序包管理器有哪些，以及包中包含什么内容的文件，尝试这些文件如何获取命令获取？ yum/dnf/apt总结程序包获取途径，以及rpm, yum, apt命令选项示例。
   主流的程序包管理器：
   redhat：rpm文件, rpm 包管理器，rpm：Redhat Package Manager，RPM Package Manager
   debian：deb文件, dpkg 包管理器
   
   程序包获取途径：自己制作、系统发版的光盘或官方网站、第三方组织提供、软件项目官方站点、搜索引擎
   rpm命令：
   查询已安装的包
   查询包的详细信息
   查询文档文件
   查询配置文件
   yum命令：
   显示所有可用的包：
   安装程序包 yum install [options] PACKAGE [...]
   apt命令：
   apt install安装软件包
   列出所有包和安装包的数量
   在包名和描述信息中搜索

7. 简要总结yum/dnf工作原理。并搭建私有yum仓库(base, epel源）给另一个虚拟机使用。
   yum/dnf 是基于C/S模式
   yum 服务器存放rpm包和相关包的元数据库
   yum 客户端访问yum服务器进行安装或查询等
   yum 实现过程
   先在yum服务器上创建 yum repository（仓库），在仓库中事先存储了众多rpm包，以及包的相关的元数据文件（放置于特定目录repodata下），当yum客户端利用yum/dnf工具进行安装包时，会自动下载repodata中的元数据，查询元数据是否存在相关的包及依赖关系，自动从仓库中找到相关包下载并安装。
   （待补充）

8. 总结系统安装之后的常用初始化步骤。rocky/ubuntu
   （待补充）

9. 总结开放系统互联OSI模型，每层作用及对应的协议。
   OSI模型（Open Systems Interconnection Model）是一种标准化的网络架构模型，分为七层。每一层都有特定的功能和对应的协议：

物理层 (Physical Layer):
作用: 负责物理设备的传输，包括电压、电缆、连接器等物理传输介质的管理。
协议: 以太网 (Ethernet)、USB、Bluetooth。

数据链路层 (Data Link Layer):
作用: 负责点对点的传输，提供物理寻址、帧传输、差错检测与修正。
协议: 以太网 (Ethernet)、MAC、PPP、HDLC。

网络层 (Network Layer):
作用: 负责路由选择与数据包的传输，进行逻辑寻址。
协议: IP (Internet Protocol)、ICMP、IGMP。

传输层 (Transport Layer):
作用: 提供端到端的通信服务，管理数据传输的可靠性与流量控制。
协议: TCP (Transmission Control Protocol)、UDP (User Datagram Protocol)。

会话层 (Session Layer):
作用: 管理会话的建立、维护和终止，支持数据交换的同步和对话管理。
协议: PPTP、RPC、NetBIOS。

表示层 (Presentation Layer):
作用: 负责数据的格式转换、加密与解密、数据压缩。
协议: SSL/TLS、JPEG、MPEG。

应用层 (Application Layer):
作用: 为用户提供网络服务接口，支持各种网络应用。
协议: HTTP、FTP、SMTP、DNS、Telnet。

10. 调整动态端口范围为20000-60000
    

11. 总结TCP包头结构，TCP三次握手，4次挥手。
    源端口、目标端口：计算机上的进程要和其他进程通信是要通过计算机端口的，而一个计算机端口某个时刻只能被一个进程占用，所以通过指定源端口和目标端口，就可以知道是哪两个进程需要通信。
    源端口、目标端口是用16位表示的，可推算计算机的端口个数为2^16个，即65536
    序列号：表示本报文段所发送数据的第一个字节的编号。在TCP连接中所传送的字节流的每一个字节都会按顺序编号。由于序列号由32位表示，所以每2^32个字节，就会出现序列号回绕，再次从 0 开始
    确认号：表示接收方期望收到发送方下一个报文段的第一个字节数据的编号。也就是告诉发送方：我希望你（指发送方）下次发送的数据的第一个字节数据的编号为此确认号
    数据偏移：表示TCP报文段的首部长度，共4位，由于TCP首部包含一个长度可变的选项部分，需要指定这个TCP报文段到底有多长。它指出 TCP 报文段的数据起始处距离 TCP 报文段的起始处有多远。该字段的单位是32位(即4个字节为计算单位），4位二进制最大表示15，所以数据偏移也就是TCP首部最大60字节
    URG：表示本报文段中发送的数据是否包含紧急数据。后面的紧急指针字段（urgent pointer）只有当URG=1时才有效
    ACK：表示是否前面确认号字段是否有效。只有当ACK=1时，前面的确认号字段才有效。TCP规定，连接建立后，ACK必须为1,带ACK标志的TCP报文段称为确认报文段
    PSH：提示接收端应用程序应该立即从TCP接收缓冲区中读走数据，为接收后续数据腾出空间。如果为1，则表示对方应当立即把数据提交给上层应用，而不是缓存起来，如果应用程序不将接收到的数据读走，就会一直停留在TCP接收缓冲区中
    RST：如果收到一个RST=1的报文，说明与主机的连接出现了严重错误（如主机崩溃），必须释放连接，然后再重新建立连接。或者说明上次发送给主机的数据有问题，主机拒绝响应，带RST标志的TCP报文段称为复位报文段
    SYN：在建立连接时使用，用来同步序号。当SYN=1，ACK=0时，表示这是一个请求建立连接的报文段；当SYN=1，ACK=1时，表示对方同意建立连接。SYN=1，说明这是一个请求建立连接或同意建立连接的报文。只有在前两次握手中SYN才置为1，带SYN标志的TCP报文段称为同步报文段
    FIN：表示通知对方本端要关闭连接了，标记数据是否发送完毕。如果FIN=1，即告诉对方：“我的数据已经发送完毕，你可以释放连接了”，带FIN标志的TCP报文段称为结束报文段
    窗口大小：表示现在允许对方发送的数据量，也就是告诉对方，从本报文段的确认号开始允许对方发送的数据量，达到此值，需要ACK确认后才能再继续传送后面数据，由Window size value * Window size scaling factor（此值在三次握手阶段TCP选项Window scale协商得到）得出此值校验和：提供额外的可靠性
    紧急指针：标记紧急数据在数据字段中的位置
    选项部分：其最大长度可根据TCP首部长度进行推算。TCP首部长度用4位表示，选项部分最长为：(2^4-1)*4-20=40字节

TCP的三次握手用于建立可靠的连接：
SYN: 客户端发送一个SYN包（同步序列号），请求建立连接。
SYN-ACK: 服务器响应一个SYN-ACK包，确认请求并同步序列号。
ACK: 客户端发送一个ACK包，确认连接建立。

TCP的四次挥手用于优雅地关闭连接：
FIN: 一方发送FIN包，请求关闭连接。
ACK: 对方响应ACK包，确认请求。
FIN: 对方发送FIN包，请求关闭连接。
ACK: 一方响应ACK包，确认关闭。

12. 总结主机到主机的包传递过程。
    主机到主机的数据传输过程涉及多层次的封装和解封装，具体过程如下：
    应用层: 数据在应用层生成，如HTTP请求，然后被封装成消息。
    传输层: 消息被封装成段，TCP/UDP头部添加，包含源端口和目标端口。
    网络层: 段被封装成数据包，IP头部添加，包含源IP和目标IP。
    数据链路层: 数据包被封装成帧，MAC地址头部添加，包含源MAC和目标MAC。
    物理层: 帧被转换成比特流，通过物理介质传输，如电缆或无线信号。

传递过程:
发送端: 数据从应用层依次向下传递，每一层都添加特定的头部信息。
网络传输: 物理层的比特流通过介质传输到目标主机。
接收端: 数据从物理层依次向上传递，每一层都移除相应的头部信息，直到最终还原为应用层的数据。

13. 总结IP地址 A, B, C, D 类,并解析IP地址的组成
    IP地址（IPv4）由32位二进制数构成，通常以四段十进制数表示，每段8位（即一个字节），范围是0到255。根据IP地址的前几位，可以划分为不同的类别，主要包括A、B、C、D类。

A类地址:
范围: 1.0.0.0 到 127.255.255.255
前缀: 第一位是0（即以0开头）
默认子网掩码: 255.0.0.0
主机部分: 后24位
适用范围: 大型网络（最多支持16,777,214台主机）

B类地址:
范围: 128.0.0.0 到 191.255.255.255
前缀: 前两位是10（即以10开头）
默认子网掩码: 255.255.0.0
主机部分: 后16位
适用范围: 中型网络（最多支持65,534台主机）

C类地址:
范围: 192.0.0.0 到 223.255.255.255
前缀: 前三位是110（即以110开头）
默认子网掩码: 255.255.255.0
主机部分: 后8位
适用范围: 小型网络（最多支持254台主机）

D类地址:
范围: 224.0.0.0 到 239.255.255.255
前缀: 前四位是1110（即以1110开头）
用途: 用于多播（Multicast），不区分主机和网络部分

IP地址的组成:
网络部分: 标识网络的部分，根据类别不同，长度不同。
主机部分: 标识同一网络中的具体设备。

14. 201.222.200.111/18计算主机数？子网掩码？说明计算方法。
    子网掩码由32位组成 前18位为1 后14位为0 所以 /18 的子网掩码表示为：11111111.11111111.11000000.00000000
    转化成十进制为255.255.192.0
    主机ID位数为14 则主机数为2^14-2=16384 - 2 = 16382

15. 当A(10.0.1.1/16)与B(10.0.2.2/24)通信，A如何判断是否在同一个网段？A和B能否通信？
    A的子网掩码为11111111.11111111.00000000.00000000
    AIP地址为 00001010.00000000.00000001.00000001
    BIP地址为 00001010.00000000.00000010.00000010
    按位与运算得A与B 网络地址 都是00001010.00000000.00000000.00000000即10.0.0.0 即在同一网段
    由于A的子网掩码为 /16，而B的子网掩码为 /24，A会认为B在同一网段内并直接发送数据，但B的子网掩码为 /24，B会将自己视为不同网段，因此无法直接通信，需要通过路由器中转。

16. 如何将10.0.0.0/8划分32个子网？求每个子网的掩码，主机数。
    子网掩码: /8 表示子网掩码为 255.0.0.0，有24位主机部分
    需要分配5位（二进制的 2^5 = 32）用于子网编号，因此新的子网掩码为 /13，即 255.248.0.0
    剩余的19位用于表示主机部分，因此每个子网的主机数为 2^19 - 2 = 524,286
    每个子网的子网掩码为 /13，即 255.248.0.0