云計算基礎設施是內部系統(tǒng)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(xiàn)云計算部署的重要系統(tǒng)。

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

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云計算在某種程度上是移動的，迫使改變這種方法。如今，企業(yè)的業(yè)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(yè)需要在其防火墻中創(chuàng)建安全的數(shù)據(jù)流，以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(fā)展，許多企業(yè)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(guī)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(yè)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(yè)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(huán)境所需的一切。這使企業(yè)可以將其傳統(tǒng)的本地數(shù)據(jù)中心轉變?yōu)榭梢酝ㄟ^單個儀表板管理的類似云計算的基礎廢話。

所有服務都通過基礎設施即服務(IaaS)模型提供。因此，所有內容都是虛擬化的，因此可以輕松地設置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(zhí)行云系統(tǒng)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(有關網絡的更多信息，請參見下文)。
• 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(shù)據(jù)。

存儲是云基礎架構與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)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(qū)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。

云存儲還使用為不同類型的存儲方案設計的分布式文件系統(tǒng)，例如對象，大數(shù)據(jù)或塊存儲。使用的存儲類型取決于企業(yè)需要處理的任務。關鍵點：云存儲可以根據(jù)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(tǒng)中傳輸數(shù)據(jù)。

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(lián)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(shù)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15分鐘內登錄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(yè)需要更多容量，可以快速購買更多容量，并且如果發(fā)現(xiàn)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(yè)可以按使用容量支付費用。
• 折扣：IaaS供應商還提供持續(xù)使用的折扣，或者如果企業(yè)進行大量的前期購買。節(jié)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(fā)環(huán)境，其中包括Web服務器、工具、編程語言和數(shù)據(jù)庫。

為何使用云計算基礎設施?

在傳統(tǒng)的IT基礎設施中，一切都與服務器相關聯(lián)。企業(yè)的存儲數(shù)據(jù)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(fā)生，那么企業(yè)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(lián)。這適用于服務和應用程序。人們是否認為當?shù)卿汫mail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(shù)據(jù)中心幾十個虛擬化服務器之一。

如果企業(yè)為內部基礎設施部署云計算基礎設施模型，這同樣適用于其AWS實例和內部服務。通過虛擬化存儲、計算和網絡組件，企業(yè)可以從任何可用的服務構建，而不是大量使用。例如，企業(yè)可以在具有低利用率的硬件上的虛擬服務器上啟動應用程序。或者，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(shù)據(jù)存儲部署。在傳統(tǒng)的IT環(huán)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(tǒng)IT之間的關系創(chuàng)造了重大變革。WAN通信技術中的當前標準，即多協(xié)議標簽交換(MPLS)，旨在用于數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)以未加密的方式傳輸，這在通過公共互聯(lián)網傳輸時會產生明顯的問題。

SD-WAN是為公共互聯(lián)網制作的，允許企業(yè)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(shù)SD-WAN供應商已經構建了自己的專用網絡來補充公共互聯(lián)網，因此不必與Netflix流量進行競爭。

因為它是為公共互聯(lián)網構建的，所以SD-WAN的最大優(yōu)勢之一就是安全性。SD-WAN在整個網絡(包括全球互聯(lián)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(zhàn)

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，通常這些問題都很嚴重。請注意這些是公共云特有的問題，不應影響企業(yè)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(shù)據(jù)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，具有兩個IntelXeon和大量內存。如果在28核XeonCPU上分配四個內核，那么其他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，并關閉他們不需要的虛擬機。

對此的解決方案就是所謂的裸機云。在裸機環(huán)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(tǒng)。裸機解決方案意味著企業(yè)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(huán)境而設計，或者希望訪問自定義芯片。例如，在虛擬化環(huán)境中，則無法訪問網絡芯片。在裸機中可以，所以可以自定義網絡，比如數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)中心。可以請求距離其更近的數(shù)據(jù)中心，以減少延遲。當然，這可能會花費更多，所以必須權衡利益。

例如，用戶可以直接連接到云提供商，AWS作為AWS Direct Connect。然而，這是一個更加昂貴的解決方案，因為用戶現(xiàn)在正在使用提供商自己的網絡。