你必须知道的云计算（1）

深入浅出云计算学习总结

云计算技术历经多年发展已成熟并成为一种潮流，它也是企业数字化转型的重要组成部分。因此我订阅了《深入浅出云计算》专栏，一口气学完之后做了一些总结笔记形成此文，特分享与你，希望对你有所帮助！本文为该系列文章的第一篇，主要总结了IaaS篇上半部分的核心内容要点。

1 学习背景

1.1 开发者为何要学习云计算

（1）历经多年发展已成熟并成为一种潮流，企业数字化转型的组成部分。

（2）产业的发展必然影响个体：未来更多的应用都会运行在云上，架构模式和思维方式也会更多地与云契合共生！

（3）很多人对云的特性还不够熟悉，对云产品存在误解甚至偏见。

1.2 开发者应该如何学习云计算

尽可能多地结合应用场景来解析云的概念和能力，学习“用云”而非“做云”；对于我们程序员学习者而言，也是如此，重点放在用云上即可！

不进行“厂商绑定”而是同时观察运用多个主流云厂商的服务，了解共性和差异性；对于我们学习者而言，先了解共性和差异，再重点放在企业所选择的云服务商提供的产品上重点关注！

接下来，本文会重点关注IaaS篇，IaaS 的本质是对云数据中心和各类 IT 基础设施的抽象，是基于软件技术对物理硬件进行的封装和虚拟。

2 区域和可用区

区域对应云厂商在某个地理位置提供的所有云服务的组合，也是对外提供云服务的基本单位和容器；区域一般以国家或地区命名，也经常辅以城市和序号予以区分，例如：cn-hangzhou，cn-beijing，cn-chengdu等；

区域的设立和分布体现了云厂商的业务重点和地区倾向，例如：人口稠密的中心城市如北京、上海；相对偏远的地区如宁夏；

阿里云的可选区域列表

2.1 如何选择合适区域

（1）区域的地理位置本身：尽量靠近最终用户保证接入速度更快，混合云的专线接入一般以同城或短距离接入为主；

（2）区域之间云服务的差别：同一个云在不同的区域提供的服务和规模可能是不同的，区域的“开服时间”也与区域内云服务的可用性有较大关联；

（3）成本预算：同一种服务的价格在不同区域也存在差异，区域的流量费用也需要关注。

一般来说，入站流量、内部流量=>免费或近乎免费，而出站流量=>单独收费。

2.2 如何实践多区域架构

（1）实践背景：部分关键应用，为了追求最佳的用户体验和高可用性，需要把多个区域的资源和能力结合起来进行构建。

（2）云厂商背后做的工作：

（3）给我们带来的便利：借助云的力量，小厂也能轻松拥有巨头的分布式部署能力。

（4）实践要点：

2.3 可用区是区域的下级概念

可用区是一个具备完整而独立的电力供应、冷却系统、网络设施的数据中心单元！一般来说，一个区域通常由多个可用区高速互联组成，区域内的可用区一般位于同一个城市，之间相距往往在一百公里以内。

那么，为什么要建多个可用区？

（1）解决区域内高可用性问题：避免单个数据中心故障让整个区域不可用；

（2）区域本身有扩展的需求：通过新建可用区，不断扩展自身容量，补充新鲜血液；

此外，可用区的数量也成为一个衡量区域规模的重要指标！数量越多，意味着这个区域规模越大，在选择区域的时候云计算原理，这个指标也可以作为我们的重要参考。

Edison小结

（1）区域是云计算的顶层概念，云服务以区域为单位对外开放；

（2）区域选择需要考虑多种因素，包括但不限于地理位置、服务丰富性、开服时间、资源成本、可用区数量等；

（3）可用区是区域之下的重要层级，代表独立的数据中心，一个区域内往往有多个可用区；

（4）妥善将资源分布到不同可用区，可实现故障隔离，提升架构的可用性；

3 云虚拟机知多少（一）

3.1 云虚拟机的核心概念

云虚拟机是在云端虚拟出的服务器，其核心技术是虚拟化技术，例如Xen、KVM、VMWare、HyperV等；

云虚拟机的体系结构：全面解耦的计算存储分离！如下图所示：

云虚拟机的体系结构

具体包含以下几个要点：

（1）核心的CPU与内部部分同属一台宿主机；

（2）网络、硬盘等其他部分可脱离于宿主机之外；

（3）在可扩展性和故障隔离方面，具有很大优势；

3.2 云端“攒机”实战要点

（1）选择和确认虚拟机所在的区域；

（2）虚拟机的配置确认：

Edison小结

（1）云虚拟机是最重要的IaaS服务之一，它基于计算存储分离的架构进行构建；

（2）云虚拟机的创建过程由地域、机型、操作系统、存储、网络等共同构成；

（3）云虚拟机可使用云厂商自有操作系统，与云有较好的适配；

（4）网络安全组是保护云虚拟机的网络防火墙，可以同时应用于多个虚拟机；

4 云虚拟机知多少（二）

我们可以从以下三个维度来建立对云虚拟机的多维认知，他们分别是类型、代别和实例大小。

4.1 云虚拟机的类型

这里主要指具有同一类设计目的或性能特点的虚拟机类别，常见虚拟机类型有：

（1）通用均衡性（通常比例1:4，内核与内存比例）

（2）计算密集型（通常比例1:2）

（3）内存优化型（通常比例1:8以上）

（4）图形计算型（带有GPU能力）

主流云计算平台常使用字母缩写来表达虚拟机系列，如下表所示：

主流云厂商的虚拟机类型代号一览表

4.2 云虚拟机的“代”

“代”主要用来标识这是该系列下第几代的机型，但即便是同一系列的机型，不同的代别之间也会有不小的区别。

云虚拟机的换代更新可能是底层软硬件架构的整体更新和提升，而不仅仅是CPU等硬件配置；

对我们而言，“买新不买旧”同样适用于云端虚拟机的选择！

4.3 云虚拟机的实例大小

实例大小主要指硬件计算资源的规模，而一般主流云厂商在描述实例时常常使用以下几个字眼来命名区分：

（1）medium

（2）large => 标准large对应2vCPU

（3）xlarge => 代表4vCPU

因此，如果更高的配置nxlarge => n * 4vCPU，如8xlarge => 8 * 4vCPU = 32vCPU。

一般来说，这里倾向于使用vCPU而非核数（Core）来描述，因为超线程技术的普遍存在，常常一个核心能够虚拟出两个vCPU的能力。

此外，近年来云厂商开始为追求极致性能要求的客户提供“裸金属”（Bare Metal）服务器产品，这种产品的用户独立享有物理资源，保障性能稳定，满足数据安全和监管的超高要求。比如，金融、证券等行业对于合规性和安全性有苛刻的要求，采用裸金属服务器部署，能够确保数据隔离、可监管、可追溯。又比如，超算中心、基因测序等高性能计算场景，对计算性能、稳定性、实时性等要求很高，裸金属也是不二的选择。当然，裸金属服务器产品的费用也不低，我们可以理解为它是虚拟机的外表 + 物理机的心脏。

4.4 云虚拟机的命名规则

三个要素：类型、代别和实例大小，最具代表性的莫过于AWS的命名规则（阿里云也很类似），即 [类型名][代别][后缀].[规格]，例如：r5.4xlarge => R类型的第5代内存型虚拟机，它有4*4vCPU=16vCPU，内存有16*8=128G（按照1:8的比例来算的话）。

Edison小结

（1）云虚拟机的配置规格主要取决于类型、代别、实例大小三个最重要的维度；

（2）实例所属的类型体现了相应的硬件资源配比与专项能力，为不同场景设计；

（3）云虚拟机的型号名称一般由类型、代别、实例大小的缩写组合而成；

5 云虚拟机知多少（三）

我们可以通过以下几种方式来帮助降低我们在云上的虚拟机使用成本。

5.1 使用包年包月机型

这是最常见的降低成本的方式，但它意味着需要牺牲一些资源安排上的灵活性，也带来了一个后续维护工作：续费管理。

5.2 使用竞价实例

这是AWS首创的产品形式，其他的云厂商也在纷纷跟进。其基本原理是将数据中心上闲置的机器资源拿出来公开拍卖，价高者得。其主要限制是因为其是闲置资源可能随时会被回收，所以也是牺牲了稳定性。

鉴于此，这种方式比较适合无持久化状态、可打断的工作。

5.3 使用突发性能实例

这种方式的成本显著小于类似配置的其他类型机器，因为此类型虚拟机的CPU性能表现采用了“积分制”：

（1）随着时间推移累加积分；

（2）随着算力输出消耗积分；

（3）当积分不足或耗尽时CPU只能发挥出标称值的一部分性能，这个比例被称之为“性能基准”；

一个突发性能虚拟机实例的积分曲线示例

和突发性能实例相反的则是“无性能约束模式”，这是云厂商为我们提供的一个付费选项，顾名思义，就是即便突发性能实例的积分耗尽，也仍然能够发挥CPU的100%性能，不受约束限制。不过，这时超出性能基准的CPU消耗会产生额外的费用。

阿里云“打开无性能约束”选项确认提示

5.4 使用ARM实例

近年来，使用ARM架构芯片的虚拟机实例已成为云计算IaaS层的新潮流。其主要特点在于ARM的主要特点：低功耗、高性价比，因此成本成为了它的市场法宝！据统计，输出相同性能的ARM机型可以节省30%~40%的成本。

Edison小结

（1）包年包月的付费方式是最常见的降低成本的方法，它通过牺牲采购的灵活性来换取折扣；

（2）竞价实例的机制让云端的闲置资源对外开放，基于市场竞拍的定价方式使用户获得折扣；

（3）突发性能实例使用CPU积分制，成本相对较低，适合工作负载存在较大波动的场景；

（4）基于ARM实例的虚拟机实例陆续走向市场，是低成本机型中具有竞争力的选择；

（编辑：吕梁站长网）

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