什么是云計算基礎設施

穆瑪

云計算基礎設施是內部系統和公共云之間的軟件和硬件層，其融合了許多不同的工具和解決方案，是成功實現云計算部署的重要系統。

隨著公共云改變了數據中心及其硬件的結構，這一層次的云計算基礎設施不斷發展。到目前為止，IT設備和數據中心系統采用了更加謹慎的方法，一切設施都在防火墻后面。用戶的應用和數據在企業內部和防火墻內部，其應用程序也是如此。

什么是云計算基礎設施

云計算在某種程度上是移動的，迫于這種改變，如今，企業的業務需要面向外部廠商，例如AWS，Azure，谷歌云或其他云計算公司。企業需要在其防火墻中創建安全的數據流，安全地連接到公共云并防止入侵者的進入和攻擊，同時保持可接受的性能水平。

內部云VS云計算基礎設施

隨著云計算的發展，許多企業采用了內部云模型，通常稱為私有云。這些私有云并不具有像亞馬遜和IBM公司那樣的大規模計算能力，但可以靈活地啟動虛擬實例，并將其保留在內部。

企業的目標是簡化私有云和公共云的組合，通常稱為混合云。為了幫助完成此過程，企業使用超融合基礎架構（HCI）等技術，云計算供應商提供安裝交鑰匙云計算環境所需的一切。這使企業可以將其傳統的本地數據中心轉變為可以通過單個儀表板管理的類似云計算的基礎設施。

所有服務都通過基礎設施即服務（IaaS）模型提供，由于所有內容都是虛擬化的，因此可以輕松地將基于云計算的基礎設施進行復制、替換和關閉。

云計算基礎設施構建模塊

云計算基礎設施的組件通常分為三大類：計算、網絡和存儲。

計算：執行云系統的基本計算。這幾乎總是虛擬化，因此可以移動實例。

網絡：通常是商用硬件運行某種軟件定義網絡（SDN）軟件來管理云連接。

存儲：通常是硬盤和閃存存儲的組合，旨在在公共云和私有云之間來回移動數據。

存儲是云基礎架構與傳統數據中心基礎架構相分離的地方。云基礎架構通常使用本地連接的存儲而不是存儲區域網絡上的共享磁盤陣列。AWS，Azure和Google等云服務提供商對SSD存儲的收費高于硬盤存儲收費。

云存儲還使用不同類型的存儲方案設計的分布式文件系統，例如大數據或塊存儲。使用的存儲類型取決于企業需要處理的任務。

關鍵是：云存儲可以根據需要擴展或縮減。

云計算基礎設施是任何平臺和應用程序的基礎。諸如筆記本電腦、電話或服務器之類的連接設備在這個更大的云計算系統中傳輸數據。

IaaS的好處

IaaS是構建云計算基礎設施的基礎。云計算基礎設施是實體，IaaS是商店。IaaS使得從公共云提供商通過全球互聯網租用這些云計算基礎設施組件（計算、存儲和網絡）成為可能。

IaaS具有很多好處：

削減前期成本：IaaS消除了購買服務器硬件的前期資本支出，而這些服務器可能等待數周才能交付，需要更多時間安裝和部署，最后進行配置。用戶可以在15min內登錄AWS公司公共云的控制面板并啟動虛擬實例。

可擴展容量：如果企業需要更多容量，可以快速購買更多容量，并且如果發現不需要分配更多的容量，則可以縮減，不用支付購買新設備的前期資本支出。IaaS遵循基于使用的消費模式，企業可以按使用容量支付費用。

折扣：IaaS供應商還提供持續使用的折扣，如果企業進行大量的前期購買，節省的費用也可能高達75%。

IaaS的下一步是平臺即服務（PaaS），它建立在相同的IaaS平臺和硬件之上，但PaaS已被擴展以提供更多服務，例如完整的開發環境，其中包括Web服務器、工具、編程語言和數據庫。

為何使用云計算基礎設施

在傳統的IT基礎設施中，一切都與服務器相關聯。企業的存儲數據位于特定存儲陣列上，應用程序在專用物理服務器上，如果有什么事情發生，那么企業的工作就會停止。

在云計算基礎設施中，因為一切都是虛擬化的，所以沒有任何東西與特定的物理服務器相關聯，這適用于服務和應用程序。人們是否認為當登錄Gmail時，每次都登錄到同一臺物理服務器？并不是，它可能是谷歌數據中心幾十個虛擬化服務器之一。

如果企業為內部基礎設施部署云計算基礎設施模型，同樣適用于其AWS實例和內部服務。通過虛擬化存儲、計算和網絡組件，企業可以從任何可用的服務開始構建，而不是大量使用。例如，企業可以在低利用率硬件的虛擬服務器上啟動應用程序，或可以在流量較低的交換機上部署網絡連接。

借助云計算基礎設施，DevOps團隊可以構建他們的應用程序，以便以編程方式部署應用程序，可以告訴應用程序查找低利用率服務器或盡可能靠近數據存儲部署，而在傳統的IT環境中，則無法做到這一點。

大型網絡的變化

網絡技術為云計算基礎設施與傳統IT之間的關系創造了重大變革。WAN通信技術中的當前標準，即多協議標簽交換（MPLS），旨在用于數據中心內部。它不能很好地處理高帶寬應用程序，并且很容易過載。此外，數據以未加密的方式傳輸，這在通過公共互聯網傳輸時會產生明顯的問題。

SD-WAN是為公共互聯網制作的，允許企業使用VPN加密流量。它使用智能路由來管理流量以避免瓶頸，并且大多數SD-WAN供應商已經構建了自己的專用網絡來補充公共互聯網，因此不必與Netflix流量進行競爭。

因為它是為公共互聯網構建的，所以SD-WAN的最大優勢之一就是安全性。SD-WAN在整個網絡（包括全球互聯網）上提供端到端加密，并且由于軟件定義的安全性，所有設備和端點都經過了完全身份驗證。

云計算基礎設施面臨的挑戰

公共云中的云計算基礎設施并不是一個完美的解決方案，可能存在問題，且通常這些問題都很嚴重。請注意這些是公共云特有的問題，不影響企業在內部部署的任何私有云基礎設施。

嘈雜的鄰居

第一個問題是嘈雜鄰居的問題。運行虛擬實例時，虛擬機將在數據中心的AWS，Azure，IBM，Google公共云服務器上運行。物理服務器可能是一個雙插槽機架式安裝，具有2個IntelXeon和大量內存。如果在28核XeonCPU上分配4個內核，其他24個內核將被租給其他人，但無法知道他們的身份。

其結果可能是影響用戶性能的應用程序，無論是計算、內存還是網絡。云計算用戶的一個常見做法是啟動一堆虛擬機，運行基準測試以查看最佳性能，并關閉不需要的虛擬機。

對此的解決方案就是所謂的裸機云，在裸機環境中，CPU未虛擬化。那個28核的Xeon就是你的全部，沒有嘈雜的鄰居，也沒有操作系統。裸機解決方案意味著企業可以從OS堆棧中提取所有內容。

裸機解決方案專為性能至關重要的特定環境而設計，或者希望訪問自定義芯片。例如，在虛擬化環境中，則無法訪問網絡芯片，在裸機中可以自定義網絡，比如數據包檢查。

延遲

另一個問題是延遲。公共云性能并不一致，除非在使用率大幅下降的夜晚，如果用戶的應用程序對延遲問題很敏感，則可能會遇到代價高昂的問題。

一種解決方案是更改應用的位置。用戶可能正在連接到另一側的數據中心，可以請求距離其更近的數據中心，以減少延遲，當然這可能會花費更多，所以必須權衡利弊。例如，用戶可以直接連接到云提供商，然而，這是一個更加昂貴的解決方案，因為用戶現在正在使用提供商自己的網絡。