从零认识云计算|走进云时代,看懂服务器底层基石

一、什么是云计算?

1. 传统IT遇到了哪些难题

在云计算普及之前,企业使用传统IT架构,硬件与系统紧耦合。随着移动互联网、物联网爆发,海量设备产生爆炸式的数据,传统架构短板全部暴露:

  • 业务上线周期漫长,扩展硬件困难
  • 整体TCO(总拥有成本)居高不下,硬件资源利用率低
  • 系统可靠性难以保障,资源无法灵活调度

企业开始需要做IT架构整合、资源池化,虚拟化技术就此登上舞台

虚拟化:把物理硬件资源抽象,形成共享资源池,让上层操作系统和硬件解耦,一台物理机可以运行多套操作系统,大幅提升硬件利用率。

2. 云计算定义与五大特征

根据NIST(美国国家标准与技术研究院)定义:

云计算是一种模型,可以随时随地便捷、按需从可配置的计算资源共享池获取网络、服务器、存储、应用等资源;资源快速发放释放,降低管理和服务商交互成本。

云计算五大核心特征:

  1. 按需自助服务:用户自己按需申请资源,不需要人工介入
  2. 广泛网络接入:通过网络,手机、电脑多终端都可以访问云资源
  3. 资源池化:计算、存储、网络资源集中池化,多用户共享
  4. 快速弹性伸缩:资源可以快速扩容、缩容,适配业务高峰低谷
  5. 可计量服务:资源使用可以计量,按实际使用量计费

3. 三大服务模式

模式 全称 说明
IaaS 基础设施即服务 云厂商提供服务器、存储、网络硬件基础设施,用户自己管理操作系统、应用
PaaS 平台即服务 云厂商提供运行平台,用户只需要开发部署应用,不用关心底层硬件和系统
SaaS 软件即服务 直接使用云端成品软件,用户只使用,底层全部由服务商维护,如云文档、云会议

4. 三种部署模式

  1. 私有云:基础设施归单一组织,仅供企业内部使用,数据安全性高
  2. 公有云:运营商建设云平台,面向公众、众多企业提供服务,按需付费
  3. 混合云:结合私有云+公有云,对外作为统一整体,兼顾安全与弹性,是很多中大型企业的选择

5. 云计算演进历程

  • 云计算1.0:以虚拟化为主(KVM、Xen、VMware),核心目标是提升硬件资源利用率
  • 云计算2.0:软件定义,基础设施全面云化,资源标准化、自动化,代表OpenStack、AWS
  • 云计算3.0:云原生时代,容器Docker,重构业务,敏捷开发管理应用生命周期

二、支撑云的基石:服务器基础

云计算的一切上层服务,底层都跑在服务器硬件之上。服务器属于高性能计算机,面向业务提供服务,强调可靠性、可用性、可扩展性、可管理性

1. 服务器的硬件形态

  1. 塔式服务器:类似台式大机箱,适合小规模办公室,不方便机柜堆叠
  2. 机架服务器:标准机柜尺寸,数据中心主流形态,方便高密度部署
  3. 刀片服务器:机箱里面插入多个计算刀片,高密度,适合大型数据中心

2. 服务器核心硬件组件

  • CPU(中央处理器):运算和控制核心,处理指令、运算数据;主频、外频、倍频决定CPU运算速度。
  • 内存:CPU直接访问的主存储器,临时存放运算数据,CPU和硬盘之间的高速桥梁,断电数据丢失。
  • 硬盘:持久化存储设备,保存数据。常见类型SATA、SAS、NL‑SAS、SSD固态硬盘。
  • RAID磁盘阵列卡 :把多块物理硬盘虚拟成一个逻辑盘,实现性能提升或者数据冗余备份。
    • 热备盘:硬盘故障时自动顶替故障磁盘;重构:热备盘接管后恢复数据的过程。
    • RAID实现分三种:软件RAID(消耗CPU)、插卡硬件RAID、外置独立磁盘阵列。
  • 网卡NIC:服务器接入网络,负责数据包封装收发。华为服务器网卡分为板载网卡、PCIe标卡、灵活IO插卡、Mezz刀片专用网卡。
  • 电源&风扇:支持冗余配置,某一个电源/风扇损坏,服务器依然可以持续运行,保障业务不中断。

3. 服务器管理关键技术

  1. BMC基板管理控制器

    IPMI智能平台管理接口的核心。独立于操作系统,采集服务器传感器数据,监控风扇、电源、温度、硬件告警,就算操作系统宕机,依旧可以远程管理服务器。华为自研版本叫做iBMC

  2. BIOS基本输入输出系统

    固化在主板的底层程序。服务器开机时硬件检测初始化,负责引导操作系统启动,管理基础硬件电源。

三、主流云计算厂商简单了解

  • 华为云HUAWEI CLOUD:提供ECS弹性计算、OBS对象存储、CCE云容器引擎;FusionCompute虚拟化、华为云Stack面向本地私有云、混合云场景。
  • 亚马逊AWS:EC2弹性计算、S3对象存储
  • 微软Azure、谷歌云Google Cloud、IBM Cloud
  • 阿里云Alibaba Cloud:ECS弹性计算、OSS对象存储
  • VMware:vSphere虚拟化,vSAN超融合,企业私有云领域成熟方案

区分三个华为产品:

  1. FusionCompute:纯虚拟化软件,需要自己采购硬件;
  2. 华为云Stack:本地部署混合云方案,提供90+云服务;
  3. 华为公有云:互联网直接访问,240+云服务,按需付费,不用采购硬件。
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