IT运维工程师基础知识

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最终修改时间：20231212

1BS和CS的区分以与优缺点

C/S又称Client/server或客户/服务器模式。服务器通常采纳高性能的

PC、工作站或小型机，并采纳大型数据库系统，如Oracle、Sybase、

Informix或SQLServero客户端须要安装专用的客户端软件。

B/S是Brower/Server的缩写，客户机上只要安装一个阅读器

（Browser）,如NetscapeNavigator或InternetExplorer,服务器安

装Oracle、Sybase^Informix或SQLServer等数据库。阅读器通过

WebServer同数据库进行数据交互。

C/S的优点是能充分发挥客户端PC的处理实力，很多工作可以在客户端

处理后再提交给服务器。对应的优点就是客户端响应速度快。缺点主要只

适用于局域网。

客户端须要对初装电脑安装专用的客户端软件，升级须要处理特殊处理

（重装软件或运用自动升级技术）

对客户端的操作系统一般会限制用windows,不支持linux等

B/S最大的优点就是可以在任何地方进行操作而不用安装任何特地的软

件。只要有一台能上网的电脑就能运用，客户端零维护。系统的扩展特别

简洁，只要能上网，再由系统管理员安排一个用户名和密码，就可以运用

To甚至可以在线申请，通过公司内部的平安认证（如CA证书）后，不

须要人的参加，系统可以自动安排给用户一个账号进入系统。但在做不同

的阅读器的兼容性编码，并且不能实现困难前面计算和展示。

2热插拔

热插拔(hot-plugging或HotSwap)即带电插拔，热插拔功能就是

允许用户在不关闭系统，不切断电源的状况下取出和更换损坏的硬盘、电

源或板卡等部件，从而提高了系统对灾难的与时复原实力、扩展性和敏捷

性等，例如一些面对高端应用的磁盘镜像系统都可以供应磁盘的热插拔功

能。详细用学术的说法就是：热替换(Hotreplacement)＞热添加(hot

expansion)和热升级(hotupgrade),

3Failover失效转移

通俗地说，即当A无法为客户服务时，系统能够自动地切换，使B能

够与时地顶上接着为客户供应服务，且客户感觉不到这个为他供应服务的

对象已经更换。

4磁盘阵列RAID

磁盘阵歹(RedundantArraysofIndependentDisks,RAID),

有“独立磁盘构成的具有冗余实力的阵列”之意。

磁盘阵列是由很多价格较便宜的磁盘，组合成一个容量巨大的磁盘

组，利用个别磁盘供应数据所产生加成效果提升整个磁盘系统效能。利用

这项技术，将数据切割成很多区段，分别存放在各个硬盘上。

磁盘阵列还能利用同位检查(ParityCheck)的观念，在数组中随意

一个硬盘故障时，仍可读出数据，在数据重构时，将数据经计算后重新置

入新硬盘中。

4.1RAID级别

4.1.1RAID0

RAID0是最早出现的RAID模式，即DataStripping数据分条技

术。RAID0是组建磁盘阵列中最简洁的一种形式，只须要2块以上的硬

盘即可，成本低，可以提高整个磁盘的性能和吞吐RAID0没有供应

冗余或错误修复实力，但实现成本是最低的。

RAID0最简洁的实现方式就是把N块同样的

RAID0

striping

硬盘用硬件的形式通过智能磁盘限制器或用操作

系统中的磁盘驱动程序以软件的方式串联在一起

创建一个大的卷集。在运用中电脑数据依次写入到

各块硬盘中，它的最大优点就是可以整倍的提高硬盘的容量。如运用了三

块80GB的硬盘组建成RAID0模式，那么磁盘容量就会是240GB。其

速度方面，各单独一块硬盘的速度完全相同。最大的缺点在于任何一块硬

盘出现故障，整个系统将会受到破坏，牢靠性仅为单独一块硬盘的1/No

4.1.2RAID1

RAID1RAID1称为磁盘镜像，原理是把

mirroring

一个磁盘的数据镜像到另一个磁盘

上，也就是说数据在写入一块磁盘的

同时，会在另一块闲置的磁盘上生成

镜像文件，在不影响性能状况下最大

限度的保证系统的牢靠性和可修复性

上，只要系统中任何一对镜像盘中至

少有一块磁盘可以运用，甚至可以在一半数量的硬盘出现问题时系统都可

以正常运行,当一块硬盘失效时，系统会忽视该硬盘，转而运用剩余的镜像

盘读写数据，具备很好的磁盘冗余实力。虽然这样对数据来讲肯定平安，

但是成本也会明显增加，磁盘利用率为50%,以四块80GB容量的硬盘

来讲，可利用的磁盘空间仅为160GB。另外，出现硬盘故障的RAID系

统不再牢靠，应当与时的更换损坏的硬盘，否则剩余的镜像盘也出现问题,

那么整个系统就会崩溃。更换新盘后原有数据会须要很长时间同步镜像，

外界对数据的访问不会受到影响，只是这时整个系统的性能有所下降。因

此，RAID1多用在保存关键性的重要数据的场合。

4.1.3RAIDO+1

『

RAIDO+1名称上我们便可以看出是RAID。与RAID1B—

的结合体。在我们单独运用RAID1也会出现类似单独运1

卜

用RAID0那样的问题，即在同一时间内只能向一块磁盘E

昌

.

写入数据，不能充分利用全部的资源。为了解决这一问题，我们可以在磁

盘镜像中建立带区集。因为这种配置方式综合了带区集和镜像的优势，所

以被称为RAID0+1。把RAID0和RAID1技术结合起来，数据除分布在

多个盘上外，每个盘都有其物理镜像盘，供应全冗余实力，允许一个以下

磁盘故障，而不影响数据可用性，并具有快速读/写实力。RAID0+1要在

磁盘镜像中建立带区集至少4个硬盘。

4.1.4RAID5

RAID3和RAID5都是校验方式。RAID3的工作方式是用一块磁盘存放

校验数据。由于任何数据的变更都要修改相应的数据校验信息，存放数据

的磁盘有好几个且并行工作，而存放校验数据的磁盘只有一个，这就带来

了校验数据存放时的瓶颈。RAID5的工作方式是将各个磁盘生成的数据

校验切成块，分别存放到组成阵列的各个磁盘中去，这样就缓解了校验数

据存放时所产生的瓶颈问题，但是分割数据与限制存放都要付出速度上的

代价。

在RAID5±,读/写指针可

RAID5

同时对阵列设备进行操作，供应

了更高的数据流量。RAID5更适

合于小数据块和随机读写的数

据。在RAID5中有“写损失”,

即每一次写操作将产生四个实际

的读/写操作，其中两次读旧的数

据与奇偶信息，两次写新的数据与奇偶信息，适用于读多写少的应用。

当其中一个磁盘数据发生损坏后,利用剩下的磁盘和相应的奇偶校验

信息重新复原/生成丢失的数据而不影响数据的可用性。至少须要3个或

以上的硬盘。适用于大数据量的操作。成本稍高、储存新强、牢靠性强的

阵列方式。

5心跳消息(HeartbeatMessage)

心跳消息(HeartbeatMessage)是一种发送源发送到接收方的消

息，这种消息可以让接收方确定发送源是否以与何时出现故障或终止。

通常，心跳消息从发送源启动时起先发送，直到发送源关闭，期间发

送源会不间断的发送周期性或重复消息。当接收方在某个消息接收周期内

未收到消息，接收方可能会认为发送源已经关闭、出现故障、或者当前不

行用。心跳消息可能常被用于高可用性或容错处理的目的。

6双机热备(hotbackup)

6.1双机热备名词说明

从广义上讲，就是对于重要的服务，运用两台服务器，相互备份，共

同执行同一服务。当一台服务器出现故障时，可以由另一台服务器担当服

务任务，从而在不须要人工干预的状况下，自动保证系统能持续供应服务。

双机热备由备用的服务器解决了在主服务器故障时服务不中断的问题。但

在实际应用中，可能会出现多台服务器的状况，即服务器集群。双机热

备一般状况下须要有共享的存储设备。但某些状况下也可以运用两台独立

的服务器。实现双机热备，须要通过专业的集群软件或双机软件。

从狭义上讲，双机热备特指基于active/standby方式的服务器热备。

服务器数据包括数据库数据同时往两台或多台服务器写，或者运用一个共

享的存储设备。在同一时间内只有一台服务器运行。当其中运行着的一台

服务器出现故障无法启动时，另一台备份服务器会通过软件诊测（一般是

通过心跳诊断）将standby机器激活，保证应用在短时间内完全复原正常

运用。

6.2运用双机热备的缘由

为了使软硬件系统正常运转，双机热备一般能做到以下功能：对操作

系统的检测、对网络的检测功能、对数据库的检测功能、用户特有程序的

热备、第三方软件编程实力，双机热备软件，一旦检测到故障后会自动切换

到备用服务器，从而实现不停机服务。

详解如下：

服务器的故障可能由各种缘由引起，如设备故障、操作系统故障、软

件系统故障等等。一般地讲，在技术人员在现场的状况下，复原服务器正

常可能须要至少5分钟、几小时甚至几天。从实际阅历上看，除非是简洁

地重启服务器（可能隐患仍旧存在），否则往往须耍几个小时以上。而假

如技术人员不在现场，则复原服务的时间就更长了。

而对于一些重要系统而言，用户是很难忍受这样长时间的服务中断

的。因此，就须要通过双机热备，来避开长时间的服务中断，保证系统长

期、牢靠的服务。

确定是否运用双机热备，正确的方法是要分析一下系统的重要性以与

对服务中断的容忍程度，以此确定是否运用双机热备。即，你的用户能容

忍多长时间复原服务，假如服务不能复原会造成多大的影响。

在考虑双机热备时，须要留意，一般意义上的双机热备都会有一个切

换过程，这个切换过程可能是一分钟左右。在切换过程中，服务是有可能

短时间中断的。但是，当切换完成后，服务将正常复原。因此，双机热备

不是无缝、不中断的，但它能够保证在出现系统故障时，能够很快复原正

常的服务，业务不致受到影响。而假如没有双机热备，则一旦出现服务器

故障，可能会出现几个小时的服务中断，对业务的影响就可能会很严峻。

另有一点须要强调，即服务器的故障与交换机、存储设备的故障不同，

其概念要高得多。缘由在于服务器是比交换机、存储设备困难得多的设备,

同时也是既包括硬件、也包括操作系统、应用软件系统的困难系统。不仅

设备故障可能引起服务中断，而且软件方面的问题也可能导致服务器不能

正常工作。

还应指出的是，一些其他的防护措施如磁盘阵列(RAID)、数据备份

虽然是特别重要的，但却不能代替双机热备的作用。

6.33双机主从、互备、多点集群

主从模式是最标准、最简洁的双机热备，即是目前通常所说的

active/standby方式。它运用两台服务器，一台作为主服务器(Active),

运行应用系统来供应服务。另一台作为备机，安装完全一样的应用系统,

但处于待机状态(Standby)。当active服务器出现故障的时候，通过软件

诊测(一般是通过心跳诊断)将standby机器激活，保证应用在短时间内

完全复原正常运用。

双机互备，在双机热备的基础上，两个相对独立的应用在两台机器同

时运行，但彼此均设为备机，当某一台服务器出现故障时，另一台服务器

可以在短时间内将故障服务器的应用接管过来，从而保证了应用的持续

性。这种方式事实上是双机热备的一种应用。它避开了两个应用运用四台

服务器分别实现双机热备。

但双机互备存在着性能瓶颈，即假如进行切换后，在一台服务器上就

有同时运行两个应用，有可能负载过大。并且，有些状况下会有不止两台

服务器对外供应服务。在这种状况上，多点集群就显示出了其必要性。

多点集群可以理解为双机热备在技术上的提升。多机服务器可以组成

一个集群。依据应用的实际状况，可以敏捷地在这些服务器上进行部署，

同时可以敏捷地设置接管策略。比如，可以由一台服务器作为其他全部服

务器的备机，也可以设置多重的接管关系，等等。这样，就可以充分地利

用服务器的资源，同时保证系统的高可用性。

6.4常见部署

6.4.1双主机共享陈设浮动IP

微软Sqlserver集群(MSCS群集)，oralceOFS(OracleFailSafe),

ServHA等，下面以ServH来说原理

ServHA为运行在Windows

平台和Linux平台上的双机集群产

品，其负责管理2台主机运行各自

的应用系统，当主机或主机上的软

件出现故障时，不需人工干预，双

机集群中另外主机通过心跳线路，

可以检测出该故障主机，精确、快

速地将原主机的应用系统移交到另ilO

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一台主机上接着运行，实现整个系统㈱2旨邰编到删'即

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的不间断运行，从而保证整个系统对

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外服务的正常，为企事业机构24小酶-嬲新询

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时X365天的关键业务应用供应了

强大的保障。

ServHA双机系统的两台服务器（主机）都与磁盘阵列（共享存储）系

统连接，用户的操作系统、应用软件和ServHA软件分别安装在两台主机

上，数据库等共享数据存放在存储系统上，两台主机之间通过私用（或公

用）网络建立心跳连接。配置好的系统主机起先工作后，ServHA服务起

先监控系统，通过心跳连接，每台主机上的ServHA服务都可监控另一台

主机的状态。当工作主机发生故障时，心跳信息就会产生变更，这种变更

可以通过心跳连接被ServHA服务捕获。当捕获到这种变更后ServHA就

会限制系统进行主机切换，即备份机启动和工作主机一样的应用程序接管

工作主机的工作（包括供应TCP/IP网络服务、存储系统的存取等服务）

并进行报警，提示管理人员对故障主机进行修理。当修理完毕后，可以依

据ServHA的设定自动或手动再切换回来，也可以不切换，此时修理好的

主机就作为备份机，双机系统接着工作。

ServHA实现容错功能的关键在于，对客户端来说主机是透亮的，

当系统发生错误而进行切换时，主机的切换在客户端看来没有变更，全部

基于主机的应用都仍旧正常运行。ServHA采纳了IP漂移技术来实现此功

能。客户端通过虚拟地址和工作主机通讯，无论系统是否发生切换，虚拟

地址始终指向工作主机。在进行网络服务时，ServHA供应一个逻辑的虚

拟地址，任何一个客户端须要恳求服务时只须要运用这个虚拟地址。正常

运行时，虚拟地址与网络服务由主服务器供应。当主服务器出现故障时，

ServHA会将虚拟地址转移到另外一台服务器的网卡上，接着供应网络服

务。切换完成后，在客户端看来系统并没有出现故障，网络服务仍旧可以

运用。除IP地址外,ServHA还可以供应虚拟的计算机别名供客户端访问。

对于数据库服务，当有主服务器出现故障时，另外一台服务器就会自动接

管，同时启动数据库和应用程序，运用户数据库可以正常操作

7负载均衡(LoadBalance)

7.1概念

网络的负载均衡是一种动态均衡技术，常见的实现方式是通过一些工

具实时地分析数据包，驾驭网络中的数据流量状况，把任务合理均衡地安

排出去。这种技术基于现有网络结构，供应了一种扩展服务器带宽和增加

服务器吞吐量的廉价有效的方法，加强了网络数据处理实力，提高了网络

的敏捷性和可用性。（对于数据流量过大的网络中，往往单一设备无法担

当，须要多台设备进行数据分流，而负载均衡器就是用来将数据分流到多

台设备的一个转发器。）日常生活中到处都能看到“负载均衡”，一个超

市的收营员高峰期只能服务1。位顾客，当做活动时有20位顾客须要服

务的话可能就会排长队，这样购物体验将会很差（就像客户埋怨系统/网

站访问太慢）。最简洁的方法就是再招个营业员，重新开通一个出口。负

载均衡的核心就是“分摊压力”。

7.2负载均衡系统

负载均衡系统：负载均衡又有DNS负载均衡（比较常用）、IP负载

均衡、反向代理负载均衡等，也就是在集群中有服务器A、B、C,它们都

是互不影响，互不相干的，任何一台的机器宕了，都不会影响其他机器的

运行，当用户来一个恳求，有负载均衡器的算法确定由哪台机器来处理，

假如你的算法是采纳round算法，有用户a、b、c,那么分别由服务器A、

B、C来处理

7.3Haproxy介绍

haproxy是一个基于TCP\反向代理的高可用性负载均衡器，详

细以下特点：

支持对cookie、头的添加/修改/删除；基于cookie可客户端对

同一服务器的持继恳求；有将检测失败的服务器从服务群中排去和检测胜

利后将服务器再加到服务群中的实力；可设定服务器的权重；还具有简洁

TCP服务器负载实力；

用户

应用实例如图：

正常状况由haproxy完成对两台服务器的恳求分发，

由于有服务器状态检查，所以在真实服务器只有还有一台服务器工

作，客户端也不会感知。

7.4F5交换机

F5BIG-IP用作负载均衡器的主要功能:

①、F5BIG-IP供应12种敏捷的算法将全部流量均衡的安排到各

个服务器，而面对用户，只是一台虚拟服务器。

②、F5BIG-IP可以确认应用程序能否对恳求返回对应的数据。假

如F5BIG-IP后面的某一台服务器发生服务停止、死机等故障，F5会检

查出来并将该服务器标识为宕机，从而不将用户的访问恳求传送到该台发

生故障的服务器上。这样，只要其它的服务器正常，用户的访问就不会受

到影响。宕机一旦修复，F5BIG-IP就会自动查证应用已能对客户恳求作

出正确响应并复原向该服务器传送。

③、F5BIG-IP具有动态Session的会话保持功能。

④、F5BIG-IP的iRules功能可以做内容过滤，依据不同的域

名、URL,将访问恳求传送到不同的服务器。

8什么是高可用HA(HighAvailability)“脑裂"

在涉与到高可用性时，常常会听到”脑裂“，究竟啥是"脑裂"？

一句话：当两(多)个节点同时认为自已是唯一处于活动状态的服

务器从而出现争用资源的状况，这种争用资源的场景即是所谓的“脑裂”

(split-brain)或”区间集群“(

HeartBeat原理:

HeartBeat运行于备用主机上的Heartbeat可以通过以太网连接

检测主服务器的运行状态，一旦其无法检测到主服务器的“心跳”则自动接

管主服务器的资源。通常状况下，主、备服务器间的心跳连接是一个独立

的物理连接，这个连接可以是串行线缆、一个由“交叉线”实现的以太网连

接。Heartbeat甚至可同时通过多个物理连接检测主服务器的工作状态，

而其只耍能通过其中一个连接收到主服务器处于活动状态的信息，就会认

为主服务器处于正常状态。从实践阅历的角度来说，建议为Heartbeat

配置多条独立的物理连接，以避开Heartbeat通信线路本身存在单点故

障。

在“双机热备”高可用(HA)系统中，当联系2个节点的“心跳线”

断开时，原来为一整体、动作协调的HA系统，就分裂成为2个独立的个

体。由于相互失去了联系，都以为是对方出了故障，2个节点上的HA软

件像“裂脑人”一样，“本能”地争抢“共享资源”、争起“应用服务”，

就会发生严峻后果：或者共享资源被瓜分、2边“服务”都起不来了；或

者2边“服务”都起来了，但同时读写“共享存储”，导致数据损坏(常

见如数据库轮询着的联机日志出错)。

运行于备用主机上的Heartbeat可以通过以太网连接检测主服务器

的运行状态，一旦其无法检测到主服务器的“心跳”则自动接管主服务器

的资源。通常状况下，主、备服务器间的心跳连接是一个独立的物理连接,

这个连接可以是串行线缆、一个由“交叉线”实现的以太网连接。Heartbeat

甚至可同时通过多个物理连接检测主服务器的工作状态，而其只要能通过

其中一个连接收到主服务器处于活动状态的信息，就会认为主服务器处于

正常状态。从实践阅历的角度来说，建议为Heartbeat配置多条独立的物

理连接，以避开Heartbeat通信线路本身存在单点故障。

1、串行电缆：被认为是比以太网连接平安性稍好些的连接方式，

因为hacker无法通过串行连接运行诸如telnet、ssh或rsh类的程序，

从而可以降低其通过已劫持的服务器再次侵入备份服务器的几率。但串行

线缆受限于可用长度，因此主、备服务器的距离必需特别短。

2、以太网连接：运用此方式可以消退串行线缆的在长度方面限制,

并且可以通过此连接在主备服务器间同步文件系统，从而削减了从正常通

信连接带宽的占用。

基于冗余的角度考虑，应当在主、备服务器运用两个物理连接传输

heartbeat的限制信息；这样可以避开在一个网络或线缆故障时导致两个

节点同时认为自已是唯一处于活动状态的服务器从而出现争用资源的状

况，这种争用资源的场景即是所谓的“脑裂”(split-brain)或“partitioned

cluster"o在两个节点共享同一个物理设备资源的状况下，脑裂会产生相

当可怕的后果。

为了避开出现脑裂，可采纳下面的预防措施：

添加冗余的心跳线，例如双线条线。尽量削减“裂脑”发朝气会。

启用磁盘锁。正在服务一方锁住共享磁盘，“裂脑”发生时，让对

方完全“抢不走”共享磁盘资源。但运用锁磁盘也会有一个不小的问题，

假如占用共享盘的一方不主动“解锁”，另一方就恒久得不到共享磁盘。

现实中假如服务节点突然死机或崩溃，就不行能执行解锁吩咐。后备节点

也就接管不了共享资源和应用服务。于是有人在HA中设计了“智能”锁。

即，正在服务的一方只在发觉心跳线全部断开（察觉不到对端）时才启用

磁盘锁。平常就不上锁了。

设置仲裁机制。例如设置参考IP（如网关IP）,当心跳线完全断开

时，2个节点都各自ping一下参考IP,不通则表明断点就出在本端，不

仅“心跳”、还兼对外“服务”的本端网络链路断了，即使启动（或接着）

应用服务也没有用了，那就主动放弃竞争，让能够ping通参考IP的一端

去起服务。更保险一些，Ping不通参考IP的一方干脆就自我重启，以彻

底释放有可能还占用着的那些共享资源。

9轮询和推送模式

应用系统信息交互过程通常是客户端发出一个恳求，服务器端接收和审核

完恳求后进行处理并返回结果给客户端，然后客户端将信息呈现出来，这

种机制对于信息变更不是特殊常见的应用尚能相安无事，但是对于那些实

时要求比较高的应用来说，比如说在线嬉戏、在线证券、设备监控、新闻

在线播报、RSS订阅推送等等，当客户端打算呈现这些信息的时候，这

些信息在服务器端可能已经过时了。所以保持客户端和服务器端的信息与

时更新是应用的关键要素，开发人员想实现与时更新信息的功能，其中最

常用的就是轮询和推送技术，

轮询模式：由客户端定时向服务器查询，流程为：假如设定这客户

端每2秒轮询一次，那么客户端每2秒就会发送一次恳求，相应的服务器

端每2秒就要响应这个客户端的一次恳求。而事实上服务器端可能1秒钟

后就有更新，也可能1分钟后才有更新。对于1秒钟就有更新的，客户端

至少会有1秒钟的延时；而1分钟后才有更新的，只有最终一次查询有意

义，这一分钟内的轮询其实都是没有必要的，服务器端和客户端均有资源

的奢侈，本方式取的过程中假如网络故障，客户端重新查询就可以，编程

实现简洁。

推送模式：服务器假如有信息，立刻主动给客户端发送，流程为：

客户端发送一次恳求后立刻挂起等待服务器端响应，可能1秒，也可能

1。秒钟，也可能1分钟。假如服务器端是1秒就有更新，那么到1秒钟

时客户端立刻就收到更新了，假如是1分钟才有更新，那么整个一分钟客

户端也只恳求一次，服务器也只会相应一次，这个跟轮询的区分是不是已

经很清晰了，本方法：假如推的过程中由于网络的缘由失败，服务端要进

行重发考虑的处理，实现过程中关注的问提多，编程实现困难

10短连接和长连接的区分

首先介绍下短链接和长连接的区分：

短连接

连接。传输数据->关闭连接

比如是无状态的的短链接，阅读器和服务器每进行一次操作，就

建立一次连接，但任务结束就中断连接。

也可以这样说：短连接是指SOCKET连接后，发送接收完数据后立刻断

开连接。

因为连接后接收了数据就断开了，所以每次数据接受处理不会有联系。

长连接

连接->传输数据->保持连接->传输数据。......。直到一方关闭连

接，多是客户端关闭连接。

长连接指建立SOCKET连接后不管是否运用都保持连接，但平安性较差。

什么时候用长连接，短连接？

长连接多用于操作频繁，点对点的通讯，而且连接数不能太多状