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运维小白逆袭：从 Linux 命令到 Docker 容器的零基础成长笔记

网友: 技术文档 2025-07-30 12:16:37

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目录

  • 运维需要了解
  • 你天天用的网络，底层原理居然这么酷？
    • 1.请解释一下 Linux 和 Windows 系统的区别？
    • 2. 如何查看系统的硬件资源使用情况？
    • 3.网络基础 “TCP/IP 协议如何工作？
    • 传输层（Transport Layer）
  • Bash 日志监控脚本
      • Python 定时文件清理脚本
      • Ansible 系统巡检 Playbook
      • PowerShell 服务监控脚本
  • 如何管理和优化 Docker 容器？
      • 镜像优化
      • 资源限制
      • 存储优化
      • 网络优化
  • 总结

运维需要了解

网络基础tcp/ip 、dns、http
运维工具 Docker
脚本能力Shell
监控工具Zabbix、prometheus
了解数据库基础mysql、redis
了解自动化工具，如Ansible、Puppet、Chef、SaltStack等。

你天天用的网络，底层原理居然这么酷？

1.请解释一下 Linux 和 Windows 系统的区别？

内核与架构差异 Linux 基于开源内核（如 Linux Kernel），支持模块化设计，允许用户自定义内核组件。Windows使用闭源的 NT 内核，强调统一性和商业兼容性。Linux 通常运行于更广泛的硬件架构（如 ARM、RISC-V），而 Windows主要支持 x86/64 架构。

2. 如何查看系统的硬件资源使用情况？

在Windows系统中，Ctrl+Shift+Esc
运维小白逆袭：从 Linux 命令到 Docker 容器的零基础成长笔记
Linux用户

可通过终端命令top或htop查看CPU负载，或使用mpstat命令获取详细统计信息。

查看内存使用

通过free-h命令查看内存和交换分区（Swap）使用情况，-h参数会自动转换为易读单位（GB/MB）。

查看磁盘空间

df -h

使用系统监控工具

pip install glances
glances

3.网络基础 “TCP/IP 协议如何工作？

TCP/IP协议是互联网通信的基础，分为四层结构：应用层、传输层、网络层和链路层。传输控制协议（TCP）位于传输层，负责可靠的数据传输，确保数据包有序、无差错地到达目的地。TCP 通过连接建立、数据传输和连接终止三个阶段完成通信。

4.常见应用层协议有哪些？各自的作用是什么？

HTTP/HTTPS：超文本传输协议，用于 Web 页面传输（HTTPS 通过 TLS 加密）。
FTP：文件传输协议，用于文件上传下载（基于 TCP，分控制连接和数据连接）。
SMTP/POP3/IMAP：邮件传输协议（SMTP 发信，POP3/IMAP 收信）。
DNS：域名系统将域名解析为 IP 地址（www.baidu.com→IP）。
DHCP：动态主机配置协议，自动分配 IP 地址及网络参数。

了解4和5

5.HTTP 与 HTTPS 的区别是什么？HTTPS 如何保证安全？

区别：HTTPS 通过 TLS/SSL 加密数据，端口为 443（HTTP 为 80）。
安全原理：
客户端与服务器协商加密算法（如 RSA），生成会话密钥。
服务器通过 CA 证书验证身份，防止中间人攻击。
数据传输时用对称加密（如 AES）提高效率，用非对称加密保护会话密钥。
DNS 解析的过程是怎样的？
客户端先查本地 DNS 缓存，若没有则向本地域名服务器查询。
本地服务器依次向根域名服务器、顶级域名服务器（.com/.cn 等）、权威域名服务器递归查询，最终返回 IP 地址。
为什么 FTP 需要两个连接（控制连接和数据连接）？
控制连接（TCP 21）：持续传输命令（如登录、文件操作）。
数据连接（TCP 20）：传输实际文件数据（主动模式由服务器发起，被动模式由客户端发起）。

传输层（Transport Layer）

1.TCP 和 UDP 的区别是什么？各自的应用场景有哪些？

特性 TCP UDP 连接性 面向连接（三次握手建立连接） 无连接（直接发送数据包） 可靠性 可靠传输（确认、重传、排序） 不可靠传输（无确认机制） 传输效率 效率低（头部开销大） 效率高（头部仅 8 字节） 应用场景 HTTP、FTP、SMTP 视频流、DNS、SNMP、游戏通信

2.TCP 如何实现可靠传输？
确认机制：接收方返回 ACK 确认报文，发送方超时未收到则重传。
序列号（Sequence Number）：标记数据顺序，确保接收方按序组装。
流量控制：通过滑动窗口（Window Size）告知发送方当前接收缓冲区大小，避免溢出。
拥塞控制：慢开始（Slow Start）、拥塞避免（Congestion Avoidance）、快重传（Fast Retransmit）、快恢复（Fast Recovery）。

3.TCP 三次握手的过程是怎样的？为什么需要三次？
过程：
客户端发送 SYN 包（seq=x），请求建立连接。
服务器回复 SYN+ACK 包（seq=y，ack=x+1）。
客户端回复 ACK 包（seq=x+1，ack=y+1），连接建立。
原因：防止失效的连接请求报文段被服务器接收，避免资源浪费（如客户端旧 SYN 延迟到达，服务器若仅两次握手会误判为新连接）。

4.TCP 四次挥手的过程是怎样的？为什么挥手需要四次？
过程：
客户端发送 FIN 包（seq=a），请求关闭连接。
服务器回复 ACK 包（ack=a+1），此时服务器仍可发送数据。
服务器发送 FIN 包（seq=b），请求关闭服务器到客户端的连接。
客户端回复 ACK 包（ack=b+1），等待 2MSL 后关闭连接。
原因：服务器收到 FIN 后，可能还有未发送完的数据，需先回复 ACK 确认，再发送 FIN 关闭连接，因此挥手需要四次。

5.什么是三次握手和四次挥手？，如果服务器无法连接到外网，如何排查？

三次握手是TCP协议建立连接的过程，确保双方具备发送和接收数据的能力。

客户端发送SYN报文：客户端向服务器发送一个SYN（同步序列编号）包，初始序列号为x，状态变为SYN-SENT。

服务器响应SYN-ACK报文：服务器收到SYN包后，发送一个SYN-ACK包，确认号为x+1，同时设置自己的初始序列号为y，状态变为SYN-RECEIVED。

客户端发送ACK报文：客户端收到SYN-ACK包后，发送一个ACK包，确认号为y+1，序列号为x+1，状态变为ESTABLISHED。服务器收到后同样进入ESTABLISHED状态，连接建立完成。

四次挥手是TCP协议断开连接的过程，确保双方数据完全传输完毕。

客户端发送FIN报文：客户端主动关闭连接时，发送FIN包，序列号为u，状态变为FIN-WAIT-1。

服务器响应ACK报文：服务器收到FIN包后，发送ACK包，确认号为u+1，状态变为CLOSE-WAIT。客户端收到ACK后进入FIN-WAIT-2状态。

服务器发送FIN报文：服务器准备好关闭连接时，发送FIN包，序列号为v，状态变为LAST-ACK。

客户端响应ACK报文：客户端收到FIN包后，发送ACK包，确认号为v+1，状态变为TIME-WAIT。服务器收到ACK后关闭连接。客户端等待2MSL（报文最大生存时间）后也关闭连接。

“你有使用过哪些自动化工具或脚本语言？比如 Bash、Python 或 Ansible？”

Bash 日志监控脚本

#!/bin/bashLOG_FILE=\"/var/log/nginx/error.log\"ALERT_EMAIL=\"admin@example.com\"ERROR_THRESHOLD=10error_count=$(grep -c \"ERROR\" \"$LOG_FILE\")if [ \"$error_count\" -gt \"$ERROR_THRESHOLD\" ]; then mail -s \"High Error Rate Detected in Nginx Log\" \"$ALERT_EMAIL\" <<EOFWarning: $error_count errors found in $LOG_FILE.Please check the server immediately.EOFfi

Python 定时文件清理脚本

import osimport timefrom datetime import datetime, timedeltadef clean_old_files(directory, days_threshold): cutoff = datetime.now() - timedelta(days=days_threshold) for filename in os.listdir(directory): filepath = os.path.join(directory, filename) if os.path.isfile(filepath): mod_time = datetime.fromtimestamp(os.path.getmtime(filepath)) if mod_time < cutoff: os.remove(filepath) print(f\"Removed: {filepath}\")clean_old_files(\'/tmp/backups\', 30)

Ansible 系统巡检 Playbook

---- name: System Health Check hosts: all tasks: - name: Check disk usage command: df -h register: disk_usage - name: Check memory usage command: free -m register: memory_usage - name: Save report copy: content: | Disk Usage: {{ disk_usage.stdout_lines | join(\'\\n\') }} Memory Usage: {{ memory_usage.stdout_lines | join(\'\\n\') }} dest: /var/log/system_check.log

PowerShell 服务监控脚本

$services = @(\"WinRM\", \"Spooler\", \"EventLog\")$output = \"\"foreach ($service in $services) { $status = Get-Service -Name $service | Select-Object Status $output += \"$service Status: $($status.Status)`n\"}if ($output -match \"Stopped\") { Send-MailMessage -From \"monitor@domain.com\" -To \"admin@domain.com\" -Subject \"Service Alert\" -Body $output -SmtpServer \"smtp.domain.com\"}

对于日志脚本我应该下个月开始学习，并深入了解。

如何管理和优化 Docker 容器？

镜像优化

  • 使用多阶段构建减少镜像层数和体积，例如合并 RUN 指令。
  • 选择 Alpine 等轻量级基础镜像，避免包含冗余依赖。
  • 定期清理无用镜像：docker image prune -a。

资源限制

  • 通过 --memory 和 --cpu 参数限制容器资源，防止单容器耗尽主机资源： 
    docker run --memory=512m --cpus=1.5 my_app
  • 使用 docker stats 实时监控资源使用情况。

性能调优技巧

存储优化

  • 避免容器存储驱动（如 overlay2）成为瓶颈，对于高 I/O 场景，挂载卷（Volume）替代容器层写入： 
    docker run -v /host/path:/container/path my_app
  • 考虑使用 tmpfs mounts 加速临时文件读写。

网络优化

  • 选择适当的网络模式（如 host 模式避免 NAT 开销，但牺牲隔离性）。
  • 自定义桥接网络优化容器间通信。

编排工具实践
Kubernetes 优化

  • 配置 Horizontal Pod Autoscaler（HPA）自动伸缩 Pod 数量。
  • 使用 Resource Quotas 和 Limit Ranges 管理命名空间资源。
  • 通过 kubectl top 和 Prometheus 监控集群状态。

日志与调试

  • 集中日志管理：Fluentd 或 Loki 收集容器日志。
  • 使用 kubectl describe pod 排查部署问题。

总结

运维知识体系庞大，需从基础协议（如 TCP/IP、HTTP）、系统操作（Linux/Windows）、自动化工具（Shell/Python/Ansible）到容器技术（Docker/K8s）逐步深入。建议结合实践（如部署简单服务、编写监控脚本）巩固理论，同时关注性能优化与故障排查（如网络连接问题、资源瓶颈），逐步提升运维能力。

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