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标题: Cloud Computing 云计算基础 [打印本页]

作者: 石小疯    时间: 2024-7-27 11:53
标题: Cloud Computing 云计算基础
Cloud Computing 云计算基础

本文的目标是为了帮助那些对云计算所包罗的技术常识、应用架构;服务器/存储/数据通讯的基本原理;操作系统/虚拟化技术的实现方式;涉及到实际应用的云服务器、云电脑的方案和概述不甚了解的同事,快速有效的建立正确的概念,方便日常工作。
云计算是一个非常宽泛的概念,它所包含的技术细节纷繁复杂。本文所涉猎的都黑白常基础的概念性内容,如有错误不妥之处,还请指正。
1.云计算概述

1.1 IT发展趋势

1.1.1 什么是IT

1.1.1.1 我们身边的IT

IT技术,也就是Internet Technology,互联网技术。它是指在计算机技术的基础上开发建立的一种信息技术 [1] 。互联网技术通过计算机网络的广域网使差别的装备相互毗连,加快信息的传输速度和拓宽信息的获取渠道,促进各种差别的软件应用的开发,改变了人们的生存和学习方式。互联网技术的普遍应用,是进入信息社会的标记。
它是信息技术技术行业的统称,也是信息处理的总集,IT 包罗了软件、硬件、通讯以及它们相干服务等等。
而在我们身边的 IT 技术正在改变我们的生存,比方通过 APP 承接和下发订单的打车软件,通过互联网进行实时语音通话的通讯软件,通过 APP 提供网上购物体验的电子商城等。这些形形色色的 IT 软件和硬件正在颠覆和改变我们的生存和工作。
1.1.1.2 IT的核心


传统的 IT 基础架构由常见的硬件和软件组件构成:办法、数据中心、服务器、网络硬件、桌面计算机,以及企业应用软件解决方案。而新时代下的 IT 架构有了一些新的厘革。如图所示,在 IT 基础硬件之上有了云的出现,后续的应用开发以及软件的部署也都将基于云基础办法来进行。云的出现,很大水平上改变了互联网的 IT 基础架构,同时也解决了许多传统 IT面临的挑战。
1.1.2 传统 IT 面临的挑战

1.1.2.1 信息大爆炸已经加速到来

随着移动互联网、全联接时代的到来,越来越多的终端装备被投入使用,天天都会有大量的数据产生,传统的 IT 基础办法也在面临着亘古未有的挑战。而互联网的发展阶段,我们大抵可以将它分为三个阶段,PC 时代、移动互联网时代以及物联网时代。
PC 时代,人们使用个人电脑通过互联网进行互联。移动时代,大家通过各种移动装备,如手机、Pad 等移动终端进行互联。随着 5G 时代的到来,全部的电脑,手机,智能终端,都能毗连到一起,进入万物互联的时代。
万物互联到来后,整个产业的布局和竞争是生态的竞争。从过去的经验看,PC 时代到了移动时代,再到万物互联时代,每个时代形成之后,生态一开始是高速厘革的,然后趋于稳态,当稳态的时候很难再改变它。PC 时代是 Windows 系统和 x86 芯片架构为代表的时代,上面有许许多多的应用。到了移动时代,这个时候的 ARM 芯片架构上面有 IOS、安卓系统,它们上面又有各种各样的应用。
互联网经历了两代,如今正在开启第三代,也就是万物互联。每一代互联网相比上一代,从装备的数量和市场的规模,都会有巨大的增长,这是未来的时机所在。 每一代互联网都有把握产业链的龙头公司,从 PC 时代的英特尔和微软,到今天的 ARM 和 Google,而未来谁能把握核心芯片和操作系统,就会成为新的产业链霸主。
1.1.2.1 传统 IT 面临的挑战

随着互联网的发展,灵敏攀升的互联网普及率给企业带来了大量的流量,用户以及数据。与此同时,为了可以或许匹配企业高速发展的进度,企业就需要不停地采购传统 IT 装备,时间一长,使用传统 IT 架构的弊端就渐渐显示出来:

由此可见,传统的 IT 基础架构办法已经无法满足于企业自身业务快速发展的需求。而企业的发展不可能因此而停缓,所以肯定需要有新的 IT 架构来满足企业的需求。于是 IT 的架构就开始了它的演进。
1.1.3 IT 的发展趋势


如图所示,企业 IT 架构的演进经历了传统企业 IT 架构—>虚拟化架构—>企业云化 IT 架构。传统 IT 基础架构由通常的硬件和软件组件组成:办法、数据中心、服务器、网络硬件和企业应用软件解决方案。与其他基础架构类型相比,这种基础架构设置通常需要更多的电力、物理空间和资金。而且传统基础架构往往安装在本地,仅供企业自身来进行使用。
虚拟化架构的主要改变是将底层物理硬件先辈行虚拟化,然后在虚拟化资源情况中再部署企业的业务系统以及其他基础 IT 应用。虚拟化是指计算机软件应用在虚拟的硬件上运行而不是直接在真实的基础硬件上运行。虚拟化技术可以提拔硬件的资源利用率,简化软件的重新设置过程。
云化架构则是在虚拟化基础上的进一步发展,整个企业的基础 IT 架构应用了云的技术,包罗了各类虚拟化技术、分布式技术、自动化运维技术等等。云化让整个企业 IT 资源进行整合,资源的使用和调度更加高效,IT 运维更加自动化,IT 的服务更加自助化。
其中,企业数据中心“云化”转型的要点主要有以下几点:

根据某国际权威数据统计机构的报告,自 2015 年开始,环球 IT 产业增长的 1/3 来自云计算相干产业的发展,且其中的增长率百分比都是由云计算产业贡献。传统 IT 基础架构对 IT 产业的贡献险些陷入了停滞、乃至在近年还有衰退的趋势。
于是,我们不难得出这样一个结论。未来企业 IT 的基础架构都将慢慢被云化的架构所代替,无论这个企业是互联网类型的企业,照旧传统行业类型的企业。而且,这个现象也正在环球各地发生着。现在,美国企业 IT 架构云化的比例大概在 70%,国内的比例在 40%左右。这个数字根据统计也是在逐年增长。
1.2 云计算简介

以云计算为基础的相干产业成为 IT 产业主流,而这个平台的基石就是计算机和虚拟化技术,在讲解云计算之前让我们首先来简单了解下计算机和虚拟化技术的发展
1.2.1 计算机发展史

1.2.1.1 什么是计算机

计算机是现代一种用于高速计算的电子计算呆板,可以进行数值计算,又可以进行逻辑计算,还具有存储记忆功能。是可以或许按照程序运行,自动、高速处理海量数据的现代化智能电子装备。
对于我们自身来说,提到计算机,我们首先想到的就是台式、条记本电脑以及服务器。而且,上文介绍到的数据中内心的存储装备、网络装备、安全装备等都是计算机装备。
1.2.1.2 计算机发展史


如需要更进一步的了解,请移步 计算机组成原理。
1.2.2 虚拟化技术发展史

1.2.2.1 什么是虚拟化

虚拟化(Virtualization)的含义很广泛。将任何一种形式的资源抽象成另一种形式的技术都是虚拟化,是资源的一种逻辑表示。而对于服务器虚拟化来说,虚拟化就是使得在一台物理服务器上可以跑多台虚拟机,虚拟机共享物理机的 CPU、内存、IO 硬件资源,但逻辑上虚拟机之间是相互隔离的。虚拟化也是云计算实现的重要基础。

在图,我们可以看到左边是虚拟化前的架构形态。企业在购置服务器之后,为服务器安装业务操作系统,然后再部署企业的系统应用以及需要的基础情况。
在这个传统企业 IT 架构中,第一,每台服务器的资源都是独立的,比如服务器 1 的资源比较空闲,服务器 2 的资源很紧张,但它们之间的资源是不能互通有无的,不能让资源得到充分的利用;第二,由于业务操作系统直接部署在硬件之上,操作系统的各种硬件驱动也必须要适配底层的物理服务器,也就是说操作系统与硬件存在一个紧耦合的关系,一旦我们需要将原来的系统应用迁移到其他差别厂家的物理服务器时,会变得非常麻烦,需要考虑各种兼容性题目。
而在虚拟化架构中,企业采购物理服务器后,先在服务器上部署虚拟化层对其进行虚拟化,使得各个服务器的硬件资源变成虚拟化资源并形成资源池。然后再基于这个虚拟化资源池创建虚拟机,让虚拟机成为原先企业业务应用的承载体。这个模式架构中,资源抽象成为了共享资源池,大大提拔了资源的利用率,使得资源不再是独立的;物理硬件和业务操作系统之间也隔了一层虚拟化层,使得上层操作系统与硬件解耦,我们只需保持虚拟机的虚拟硬件结构同等即可便捷地进行业务应用移动的需求。
1.2.2.2 虚拟化发展史

虚拟化的发展也有比较长的一段时间了。

1.2.3 云计算的发展史

1.2.3.1 什么是云计算

云计算自发展至今,关于云计算的定义,业界的描述是众说纷纭。其中广为继承的说法是美国国家标准与技术研究院(NTSI)的定义:云计算是一种模子,它可以实现随时随地、便捷地、随需应变地从可设置计算资源共享池中获取所需的资源(比方,网络、服务器、存储、应
用及服务),资源可以或许快速供应并释放,使管理资源的工作量和与服务提供商的交互减小到最低限度。
阐明一下定义中的重点:
除了从这种角度来认识云计算之外,还可以从另一个角度来认识云计算。我们可以将云计算拆分为“云”与“计算”来进行理解。“云”其实是网络、互联网的一种比喻说法,即表示互联网与建立互联网所需要的底层基础办法的抽象体。而“计算”指的是可以或许提供足够强盛的计算服务(包罗各种功能,资源,存储)的计算资源整合。因此“云计算”可以理解为:通过互联网,我们可以使用由足够强盛的“计算机”为用户提供的资源服务,而这种服务的使用量可以使用统一的单位来描述。
虽然云计算的概念众说纷纭,但是云计算确确实实是应用到我们身边的方方面面了。接下来,就为大家介绍我们身边的云计算。
1.2.3.2 生存中的云计算


假如没有云计算,我们要实现这些服务就需要手动将文件拷贝到其他的硬盘上,然后再通过这个硬盘分享给别人或者恢复数据。而如今,我们通过客户端工具,无论它是被安装在手机上照旧 PC 上,只要毗连互联网并指定需要备份的文件夹,数据就会被自动上传到共享资源池中来代替硬盘,这种模式就是云计算。使用了云计算后,资源池是共享的,所以通太过享,其他人很容易就可以将这些数据下载下来,别的,通过一定的技术手段,还可以自动进行数据同步。
1.2.3.3 工作中的云计算


1.2.3.4 云计算的发展


云计算理念从最初诞生至今,企业 IT 架构从传统非云架构,向目标云化架构的演进,总结来说,经历了如下三大里程碑发展阶段:

针对上述三大云计算发展演进里程碑阶段而言,云计算 1.0 普遍已经是过去式,但是它仍然是云计算的基石。别的,一部分行业、企业客户已完成初步规模的云计算 2.0 建设商用,正在考虑该阶段的进一步扩容,以及面向云计算 3.0 的演进;而另一部分客户则正在从云计算 1.0 走向云计算 2.0,乃至同步睁开云计算 2.0 和 3.0 的演进评估与实施。
1.2.4 云计算的代价

1.2.4.1 按需自助服务

提到按需自助的特点,大家开始想到的可能就是超市,每个顾客在超市里都可以按照本身的需求挑选需要的商品,假如是同类商品,可以本身查看阐明、价格、品牌,按照性价比或者其他因素来决定购买哪一款。同样的,用户可以根据本身的需求下载差别 APP购买需要的服务,在整个下载或者购买过程中,基本不需要他人帮助,可以自行完成下载或者购买。

按需自助的前提是了解本身的需求,并知道哪款产品可以或许解决这个需求。在超市中,有许多的商品,在云计算提供商的官网上也一样有许多类型的云产品,如图,在购买以前,用户需要购买哪种产品,就像去超市以前,顾客需要知道洗衣液是用来洗衣服的,咖啡是用来喝的一样。
1.2.4.2 广泛的网络接入

云计算,通俗地讲,就是互联网加计算,所以网络接入是云计算自带的属性。
在当今社会,互联网险些可以覆盖到环球每一个有人的角落,我们可以通过任意电子装备—PC、Pad、手机等毗连到网络中,这也就意味着通过任何电子装备都可以使用云计算,而云计算的载体则更加广泛,在办公室可以使用 PC,在机场车站可以使用手机或者 Pad,没有网线可以用 WiFi 代替,没有 WiFi,用流量也没有题目。
总而言之,只要我们可以通过网络接入到云服务商的资源池,我们就可以随时随地、便捷地使用云上的服务。
1.2.4.3 资源池化

资源池化是实现按需自助服务的前提之一,通过资源池化不但可以把同类商品放在一起,而且还能将商品的单位进行细化。在超市里,我们会看到生鲜区、果蔬区以及其他,这样可以方便顾客快速地找到本身需要的商品,但这种形式不是资源池化,只能算是资源归类,那什么算是资源池化呢?
资源池化除了将同类的资源转换为资源池的形式外,还需要将全部的资源分解到最小单位。方便面,算是许多人生存必需品之一。许多人都有反映一包吃不饱,两包吃不完的情况,这是由于超市中方便面的最小购买单位是“包”,假如使用资源池化的方式,就需要打破“包”这个单位,将全部的面放在一个“池子”里,需要多少买多少。比如自助餐厅就是这样做的,将果汁按照差别的口味分开,客户需要多少就接多少。
资源池化还有一个作用就是可以屏蔽差别资源的差别性,假如餐厅中提供池化了的可乐,里面装的是百事可乐照旧可口可乐或者两者都有,顾客是看不出来的。而在云计算中,可以被池化的资源包罗计算、存储和网络等资源,计算资源包罗 CPU 和内存,假如对 CPU 进行池化,用户端看到的 CPU 最小单位可以是一个核心,而不再体现 CPU 的厂商是 AMD 或者 Intel。
1.2.4.4 快速部署、弹性伸缩

企业的业务时常是会出现一些颠簸的,为了应对热点事件的突发大流量,自助购买服务器进行扩容。而当热点事件降温后,访问流量趋于降落时,又可以将这些服务器释放进行减容,这种行为就属于典型的快速弹性伸缩。
快速弹性伸缩包罗多种类型,除了人为手动扩容或减容,云计算还支持根据预设的计谋进行自动扩容或减容,伸缩可以是增长或减少服务器数量,也可以是对单台服务器进行资源的增长或减少。
在云计算中,快速弹性伸缩对用户来说,最大的好处是在保证业务或者应用稳定运行的前提下节流本钱。企业在建立初期,可以购买少量的资源,随着企业规模的扩大,可以逐步增长资源方面的投资;另一方面,在特殊时期可以将全部资源集中供给重点业务使用,非特殊时期,将空闲资源转做它用;假如特殊时期资源不敷,可以临时增长,度过特殊时期后,再将增长的资源释放。无论是哪种情景,对于用户来说都是很方便的。
1.2.4.5 可计量服务

计量是利用技术和其他手段实现单位统一和量值准确可靠的丈量,换句话说,云计算中的服务都是可丈量的,有的是根据时间,有的是根据资源配额,还有的是根据流量。服务可丈量可以准确地根据客户的业务进行自动控制和优化资源设置。
对于用户来说可以很清楚地看到本身购买服务的使用情况,还可以根据需求来购买相应数量的服务。
这里强调一下,计量不是计费,只管通过计量可以进行计费。在云计算中,大部分服务都需要付费使用,但也有服务是免费的,比如,弹性伸缩可以作为一个服务为用户开通,大部分时间这个服务是免费的。
1.2.5 云计算的服务和部署模式

1.2.5.1 云计算的服务模式


如图所示,在云计算中,一般我们部署的全部应用都遵循统一的分层结构,应用程序是最终呈现给用户,用户通过应用程序的界面保存或创建出本身的数据,为了保证应用程序的正常运行,需要依赖最底层的硬件资源、运行在硬件资源上的操作系统,以及运行在操作系统之上的中心件和应用程序的运行情况。我们把应用程序在内的全部部分称为软件层,将最底层的硬件资源,包罗网络资源、存储资源和计算资源,以及虚拟化层称为基础办法层,运行在操作系统之上、应用程序之下的全部中心部分称为平台层。
假如基础办法层由云服务商提供,其他由用户自营,这种模式称为 IaaS;假如基础办法层和平台层由云服务商提供,其他由用户自营,这种模式称为 PaaS;假如全部由云服务商提供,这种模式称为 SaaS。
1.2.5.2 云计算的部署模式


1.3 主流云计算技术

1.3.1 AWS

AWS:Amazon Web Services,美国亚马逊(Amazon)公司的云计算平台服务。AWS 面向用户提供包罗弹性计算、存储、数据库、应用程序在内的一整套云计算服务,可以或许帮助企业降低 IT 投入本钱和维护本钱。AWS 提供了一整套基础办法和应用程序服务,使用户险些可以或许在云中运行一切应用程序:从企业应用程序和大数据项目到社交游戏和移动应用程序。
别的,AWS 还建立了广阔的合作同伴生态。AWS 合作同伴通过各种 Program(VMware onAWS、渠道经销商筹划、托管服务筹划、SaaS 合作同伴筹划、能力筹划、试用方案、政府合作同伴筹划、Marketplace、Direct Connect 筹划)在 AWS 业务领域获得支持。
其中,AWS 的合作同伴方向主要分为两类,分别是咨询合作同伴合作方向和技术合作同伴合作方向。咨询合作同伴包罗系统集成商、战略咨询公司、代理机构、托管服务提供商以及增值分销商;APN 技术合作同伴包罗独立软件供应商(ISV)、SaaS、PaaS、开发人员工具、管理和安全供应商。AWS 的各项云服务都开放了完整的 API,已经成为业界事实标准。开发者基于 AWS API 构建应用,主要客户:电商、媒体、网站、社交应用等。
而对于 AWS 的团体服务逻辑,可以用以下五点来概括:

1.3.2 VMware

1.3.2.1 VMware 概述

1998 年,VMware 公司成立,在一年后率先推出针对 x86 平台,可以流畅运行的贸易虚拟化软件 VMware Workstation,以后虚拟化技术终于走下了大型机的神坛,VMware 也凭借此举在虚拟化领域扎根成长。2009 年推出业界首款云操作系统 VMware vSphere,随后启动vCloud 筹划,开始构建全新云服务。
VMware 凭借私有云、公有云和混合云解决方案及组织实施,支持其云计算解决方案,推动业务选择和可控。
VMware 混合云产品/服务基于软件定义数据中心体系结构构建,利用 VMware 的计算、网络毗连和存储虚拟化技术。
VMware Cloud Foundation 提供一个由计算、存储和网络虚拟化构成的原生集成的软件定义数据中心体系,以私有方式运行企业应用程序。
总的来说,VMware 是面向全部应用提供多云服务的领先提供商,可通过企业控制实现数字化创新。VMware 云计算技术利用 VMware 混合云和原生公有云,为 IT 组织提供在任意云中运行、管理、毗连和掩护的应用。
自 1998 年成立以来,VMware 致力于通过边沿计算、人工智能、区块链,呆板学习、Kubernetes 等颠覆性技术来提供客户构建未来所需的机动性和选择多样性。现在,VMware主要提供四个方向的服务,分别是数字化工作空间、云情况、应用现代化以及电信云。

1.3.3 天翼云

1.3.3.1 了解天翼云


2.服务器基础

服务器是一切服务平台的立命之本,云计算也不破例
2.1 服务器介绍

2.1.1 什么是服务器

2.1.1.1 服务器定义和特点

服务器是计算机的一种。它比普通计算机运行速度更快、负载更高且价格更高。同时,服务器也是为用户提供服务的计算机,通常可以分为文件服务器、数据库服务器和应用程序服务器。
服务器是 20 世纪 90 年代灵敏发展的主流计算产品,能为网络用户提供集中计算、信息发布及数据管理等服务,也可以将与其相连的如硬盘、打印机、Modem 等各种专用通讯装备给网络上的用户进行共享。到现在为止,通用服务器仍然是企业中最主流的基础 IT 装备,占了企业 IT 计算装备的 90%,乃至更高。
对于服务器来说,它与我们个人使用的 PC 相似,却又有些差别。服务器通常具有个人 PC 不具备的特点。
服务器的主要特点包罗以下五点:

对于一个合规合格的服务器来说,它必须具备上述的五个优良特性。
2.1.1.2 服务器的使用场景


服务器已经广泛应用在电信运营商、政府、金融、教育、企业、电子商务等各个行业领域,为用户提供文件、数据库、邮件、Web 等服务。
如图所示,服务器应用部署架构主要有以下两种:

2.1.2 服务器的发展历程

服务器发展主要经历了四个阶段:

2.1.3 服务器类型

2.1.3.1 服务器分类方式—硬件形态


2.1.3.2 服务器分类—服务规模

    服务规模   分类         入门级服务器   等同于PC服务器       工作组服务器   低档服务器,小规模服务,服务客户端 ≤50       部分级服务器   中档服务器,服务客户端 ≤100       企业级服务器   高档服务器,服务客户端>100   如图所示,按照服务器所提供的服务规模可分为入门服务器、工作组服务器、部分级服务器以及企业级服务器。
2.1.4 服务器硬件介绍

2.1.4.1 服务器的硬件结构


2.1.4.2 CPU

2.1.4.2.1 CPU 定义和组成

CPU:Central Processing Unit,中心处理器,是一台计算机的运算核心和控制核心。
CPU 作为服务器上的核心处理单元,而服务器是网络中的重要装备,要处理大量的访问需求。因此对服务用具有大数据量的快速吞吐、超强的稳定性、长时间运行等严格要求。所以说CPU 是计算机的“大脑”,是权衡服务器性能的主要指标。
CPU 内部存储器和输入/输出装备是电子计算机三大核心部件。CPU 主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。
CPU 由逻辑运算单元、控制单元和存储单元构成。

2.1.4.2.2 CPU 频率

权衡 CPU 性能通常使用 CPU 的频率参数。CPU 频率的相干参数主要有以下四个


2.1.4.3 内存


在计算机的组成结构中,有一个很重要的部分就是存储器。存储器是用来存储程序和数据的部件,对于计算机来说,有了存储器,才有记忆功能,才能保证正常工作。存储器按用途可分为主存储器和辅助存储器。主存储器又称内存储器(简称内存),是 CPU 能直接寻址的存储空间。
内存是电脑中的主要部件,它是相对于外存而言的。我们寻常使用的程序,如 Windows 操作系统、打字软件、游戏软件等,一般都是安装在硬盘等外存上的,必须把它们调入内存中运行,才能真正使用其功能。我们平时输入一段文字,或玩一个游戏,其实都是在内存中进行的。就好比在一个书房里,存放书籍的书架和书柜相当于电脑的外存,而我们工作的办公桌就是内存。通常我们把要永久保存的、大量的数据存储在外存上,而把一些临时的或少量的数据和程序放在内存上。
内存是计算机中重要的部件之一,它是与 CPU 进行沟通的桥梁。内存由内存芯片、电路板、金手指等部分组成。
别的,服务器上插内存条也需要遵循以下一些原则:

2.1.4.4 硬盘

硬盘是计算机最主要的存储装备,也就是外存。
硬盘接口是硬盘与主机系统间的毗连部件,作用是在硬盘缓存和主机内存之间传输数据。差别的硬盘接口决定着硬盘与计算机之间的毗连速度,直接影响着程序运行快慢和系统性能好坏。
    参数   SATA   SAS   SSD         转速(RPM)   7200   10000/15000   N/A       串行/并行   串行   串行   串行       主流容量   4T~12T   8T~18T   3.2T/6.4T/7.68T       MTBF   1200000   1600000   2000000   常见的硬盘种类有 SATA、SAS、 SSD,对于它们四者的特点具体如表格所示。
其中,表格中的 MTBF 为 Mean Time Between Failure,均匀无端障工作时间。该数值越高,代表该硬盘的故障率越低。别的在价格方面,通常来说 SATA硬盘较为自制,SAS 硬盘较贵一些,SSD 最为昂贵。
2.1.4.5 RAID 卡

2.1.4.5.1 RAID 概述


服务器中通常都会有带 RAID 卡。RAID 卡又名磁盘阵列卡,简称阵列卡。我们要了解 RAID卡首先需要知道什么是 RAID。
RAID:Redundant Array of Independent Disks,独立硬盘冗余阵列,旧称廉价磁盘冗余阵列(Redundant Array of Inexpensive Disks),简称磁盘阵列。利用虚拟化存储技术把多个硬盘组合起来,成为一个或多个硬盘阵列组,目标为提拔性能或数据冗余,或是两者同时提拔。关于 RAID 具体技术原理,我们会在后续存储基础技术章节中具体讲解,这里了解概念、定义即可。
RAID 卡的作用:

2.1.4.5.2 RAID 热备和重构概念

热备(Hot Spare)的定义:当冗余的 RAID 组中某个硬盘失效时,在不干扰当前 RAID 系统正常使用的情况下,用 RAID 系统中别的一个正常的备用硬盘自动顶替失效硬盘,实时保证RAID 系统的冗余性。
热备一般分为两种:

而将故障数据盘上的数据恢复到热备盘上的过程即可被称之为重构数据。重构数据通常需要使用到 RAID 中的数据校验机制。
数据校验,利用冗余数据进行数据错误检测和修复。冗余数据通常接纳海明码、异或操作等算法来计算获得。利用校验功能,可以很大水平上提高磁盘阵列的可靠性、高性能和容错能力。不过,数据校验需要从多处读取数据并进行计算和对比,会影响系统性能。
一般来说,RAID 不可作为数据备份的更换方案,它对非磁盘故障等造成的数据丢失无能为力,比如病毒、人为破坏、不测删除等情况。此时的数据丢失是相对操作系统、文件系统、卷管理器或者应用系统来说的,对于 RAID 而言,数据都是齐备的,没有发生丢失。所以,数据备份、灾备等数据掩护措施黑白常须要的,与 RAID 相辅相成,掩护数据在差别层次的安全性,防止发生数据丢失。
2.1.4.5.3 RAID 的实现—硬件方式

基于硬件的 RAID 是利用硬件 RAID 适配卡来实现的。
硬件 RAID 又可分为内置插卡式和外置独立式磁盘阵列 。
RAID 卡上集成了处理器,可以或许独立于主机对 RAID 存储子系统进行控制。由于拥有本身独立的处理器和存储器,RAID 卡可以本身计算奇偶校验信息并完成文件定位,减少对主机 CPU 运算时间的占用,提高数据并行传输速度。
2.1.4.5.4 RAID 的实现—软件方式

软件 RAID 是指在操作系统中,通过安装软件的方式来实现 RAID 相应的功能。
软件 RAID 具有以下几个特点:

别的,软件 RAID 与硬件 RAID 相比还有其他一些功能缺陷,比如对以下许多功能都不支持:

2.1.4.5.5 RAID 的实现—两者比较

    方式   软件RAID   内置插卡式RAID   外置独立磁盘阵列RAID         特点   RAID功能依靠CPU执行,主机CPU占用严重,性能降落   减少了密集RAID操作对主机CPU的占用,提高了性能   通过标准控制器与服务器,RAID功能全部由外部RAID存储子系统上的微处理器来实现,独立于操作系统       长处   实现本钱低,设置机动   具有数据掩护和高速特点;与软件RAID相比有更高的容错性和更好的性能;与外置相比价格相对低廉;支持可引导阵列   为高端服务器提供超大容量存储系统;可设置双控制器,提高数据吞吐率;支持热插拔;更好的扩展性   2.1.4.6 网卡

网卡,又称为网络适配器或网络接口卡 NIC(Network Interface Card),是构成计算机网络系统中最基本的、最重要的、必不可少的毗连装备,计算机主要通过网卡接入网络。
对于服务器来说,网卡提供了以下几个功能:

2.1.4.7 电源和风扇

电源和风扇是支持服务器的电力负载和散热工作。在服务器中它们都是支持冗余部署,保障团体系统的一连运行。
其中电源的冗余具备以下特性:

2.1.5 服务器关键技术

2.1.5.1 BMC 介绍

2.1.5.1.1 什么是 IPMI

IPMI:Intelligent Platform Management Interface,智能平台管理接口,是一种开放标准的硬件管理接口规格,定义了嵌入式管理子系统进行通讯的特定方法。
IPMI 是管理基于 Intel 结构的企业系统中所使用的外围装备接纳的一种工业标准,该标准由英特尔、惠普、NEC、美国戴尔电脑和 SuperMicro 等公司制定。用户可以利用 IPMI 监视服务器的物理康健特性,如温度、电压、风扇工作状态、电源状态等。而且更为重要的是 IPMI 是一个开放的免费标准,用户无需为使用该标准而付出额外的费用。
IPMI 的发展:


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