我們每個人都在享受云時代的紅利。
對于普通人來說，在互聯(lián)網APP上動動手指點外賣，掃碼購物騎單車，這些行為大大便利了我們的生活。
對于搭建這些APP平臺的程序員來說，開放的云環(huán)境、統(tǒng)一的架構也讓他們無需考慮底層架構到底采用的是哪個品牌的產品，一份代碼就能搞定全局。
對于一線的運維和管理人員來說，逐一調試設備的時代已經成為了歷史，一鍵點擊、集群部署，大大降低了原有工作強度。
所以，越來越多的企業(yè)用戶接入云端，開始享受云服務特別是公有云服務的便捷。但就是在這樣的過程中，許多用戶也發(fā)現(xiàn)，云主機的性能往往跟不上企業(yè)的業(yè)務需求——云主機的硬件配置比不上物理服務器，導致了計算性能跟不上，IO磁盤讀寫速度跟不上諸如此類的問題。難道身處云時代的我們就要受限于這樣的性能困局嗎?
當然不是。
從一代裸金屬到彈性裸金屬服務器
業(yè)界一直在追求，讓物理服務器擁有強大的性能與云端平臺的便捷管理特性，被定義為裸金屬服務器。裸金屬服務器的發(fā)展大致來說經過了兩個階段。
第一代裸金屬解決的方式是通過ISO安裝操作系統(tǒng)，或通過預先準備好的磁盤鏡像克隆操作系統(tǒng)。然而，除了不靈活這個固有缺點外，最大的問題是慢。在網絡和存儲方面，既無法通過隔離創(chuàng)建虛擬化網絡，也無法使用本地盤以外的存儲。
總而言之，一代裸金屬是非常傳統(tǒng)的IDC管理服務器技術，以至于在云計算平臺中使用時，我們完全感受不到云平臺帶來的便利性。
可見，別看個性鮮明，性能卓越，但是裸金屬服務器的發(fā)展也并非是一帆風順。
早在2010年，裸金屬的概念就在業(yè)界開始傳播，包括Softlayer和Rackspace就曾經推出過類似的 “裸金屬云(Bare Metal Cloud)。但是在那個云計算還處在蒙昧期的階段，這種裸金屬云的命運也注定就是曇花一現(xiàn)。
直到2016年，RackSpace開始采用OCP服務器和OpenStack的Ironic進行管理，算是為裸金屬應用開了一個好頭。
真正的裸金屬技術，應該讓服務器在云平臺中有跟虛擬化一樣的體驗，一句話概括：可以像虛擬化一樣使用云平臺的所有功能。
2016年，阿里云內部開始研發(fā)兼具虛擬機彈性和物理機性能的計算類服務，也就是2017年阿里云對外發(fā)布的基于神龍架構的彈性裸金屬服務器，又稱神龍裸金屬。
通俗來講，彈性裸金屬服務器就是傳統(tǒng)物理服務器的升級版：既具備傳統(tǒng)物理服務器的卓越性能，又具備云主機一樣的便捷管理平臺，兼容了雙方的優(yōu)點，在滿足核心應用場景對高性能計算及穩(wěn)定性需求的同時，還兼具云計算的彈性、靈活和傳統(tǒng)物理機安全物理隔離的特點。
而在隨后的2017年開始，裸金屬服務明顯抬頭，包括BAT在內的許多國內IT巨頭也開始研發(fā)類似產品。時至今日，裸金屬的概念已經成為了行業(yè)熱門。就在不久前，阿里云和華為云都分別發(fā)布了新一代的裸金屬服務器。
從虛擬化到裸金屬，一個時代的輪回
為什么在推出10年之后，裸金屬服務器才終于大熱了呢?歸根結底，還是因為基于傳統(tǒng)虛擬化技術的云計算無法滿足用戶所有的應用需求。我們知道，虛擬化是云計算的核心，甚至在云計算早期更有“云即虛擬化”的說法。就事實來看，虛擬化也為云計算發(fā)展提供了強大的平臺與基礎，借助于虛擬化的優(yōu)勢，云計算顛覆了傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的硬件架構，更賦予了硬件一定程度的可編程能力。
你可能總聽說SDS軟件定義存儲、SDN軟件定義網絡等名詞，甚至你也聽過“軟件定義一切”這種說法。但你是否知道?在虛擬化技術出現(xiàn)之前，所有的硬件都是物理形態(tài)的，在出廠之前就已經被預制，無法更改。而虛擬化技術帶來的根本性變革，是讓一臺服務器可以同時運行多個操作系統(tǒng)，使得原有的計算、存儲、網絡資源能夠被重新定義，我們才實現(xiàn)了更多的云主機功能。
這就好比手機時代的變革。在10多年前的諾基亞時代，我們使用的手機功能都是固定的，包括QQ聊天和貪吃蛇這樣的基礎應用都并非是手機標配，而是需要購買特定品牌、特定型號的手機才能使用。智能手機的出現(xiàn)徹底改變了這一局面，無論是蘋果還是安卓手機，用戶都可以自主安裝想用的軟件，這也恰恰是互聯(lián)網時代的典型特征。
虛擬化也同樣賦予了傳統(tǒng)服務器以“新生”。在使用虛擬化技術之后，用戶已經不用考慮如何實現(xiàn)硬件之間的復雜連接，也不需再考慮運行何種操作系統(tǒng)平臺。只要實現(xiàn)了硬件互通，剩下的就都交給虛擬化來完成。從計算、存儲到網絡的整體虛擬化，包括XEN、KVM、VMware等虛擬化軟件的出現(xiàn)，使得硬件獲得了前所未有的利用率提升，而其帶來的靈活性與可編程能力，更是云時代的最大價值。
但是虛擬化并非無懈可擊。在為用戶帶來低成本、高靈活性的同時，虛擬化軟件的損耗和不穩(wěn)定性也帶給了用戶焦慮。例如我們常講的“IO路徑過長帶來的損耗”。沒有虛擬化的時候，一個IO操作可能只有2~3步就能觸達硬件;但有了虛擬化后，一個IO操作可能要經歷6~7步才能到達硬件，每增加一步就多一分損耗。這種損耗在本質上是不可避免的，只能是通過一些技術優(yōu)化來盡量降低，例如KVM中使用的virtio驅動、Intel的VT指令等。
性能不穩(wěn)定的問題則更加嚴峻。對于企業(yè)級業(yè)務來說，穩(wěn)定性始終是擺放在第一位的，但是虛擬化之后，許多性能不足的服務器都會出現(xiàn)多個虛擬機之間爭搶資源的情況，嚴重的時候這種爭搶也會造成服務器宕機。當然用戶可以選擇性能更好的服務器，但是這種不穩(wěn)定的隱患卻并非消除，更是加劇了整個集群的風險。
Facebook上最大的游戲公司Zynga就遇到過這樣的事情。為了獲得虛擬化帶來的靈活性，Zynga選擇在自家的40000臺服務器上運行虛擬機，以此希望最大程度使用物理機的性能，又獲得虛擬化的便利。但測試后發(fā)現(xiàn)，每臺服務器帶來的綜合性能損耗在10%左右，這意味著40000臺服務器就損失了4000臺，這是非常大的一筆成本，為了靈活性付出的性能成本。
最終，Zynga采用了裸金屬技術，去掉了虛擬化，讓操作系統(tǒng)和應用又重新運行在了服務器上。轉來轉去，似乎又回到了原點。但是，這真的只是原點嗎?非也，正如歷史發(fā)展的螺旋式上升一樣，如今的裸金屬服務器也有了脫胎換骨的變化。
神龍服務器+ZStack，不一樣的精彩
上面我們用了很多筆墨談了虛擬化與云計算的關系，也簡單回顧了裸金屬的歷史，這都是為了大家更好的理解虛擬化對于裸金屬的價值。從某種意義來說，虛擬化就是云計算的核心，同樣也是裸金屬區(qū)別于傳統(tǒng)物理服務器的核心。而神龍裸金屬服務器所要實現(xiàn)的，就是將虛擬化的思路應用于傳統(tǒng)服務器當中，并賦予這些服務器云平臺的種種特性與能力。
如果只需要一塊小小的神龍芯片，就能將云端的諸多虛擬化功能“無縫同步”到私有云或混合云環(huán)境當中，你是否會感覺驚喜呢?
日前，云軸科技(ZStack)公司宣布與阿里云達成合作，雙方聯(lián)合推出基于彈性裸金屬技術的神龍私有云平臺，通過神龍服務器和ZStack軟件的結合，可以將阿里云在公共云領域獨有的技術實踐成果，敏捷的輸出給私有云和混合云用戶。
這是一種前所未有的硬件解決方案，也是目前業(yè)內首家也是唯一一家基于彈性裸金屬技術的“神龍私有云”解決方案，這個方案的推出，奠定了神龍私有云的技術影響力標桿。“我們的很多工作可以由神龍芯片來完成，實現(xiàn)了平臺跟處理器一定程度的解耦，也大大提升了系統(tǒng)的適配性。通過這種方式，我們具備非常好的跨平臺能力，也能夠輕松實現(xiàn)云端管理。”阿里云神龍產品負責人王志坤如是說。
那么，如此神奇的功能是如何實現(xiàn)的呢?這就不能不提到“神奇”的神龍芯片。我們可以這樣理解它的實現(xiàn)原理：以往虛擬機是運行在虛擬化軟件之上的，我們通過編程虛擬化軟件來實現(xiàn)隔離，為虛擬機構建各種網絡、存儲的拓撲結構;而在神龍服務器上，物理服務器的IO部分是運行在神龍芯片之上的，我們通過編程芯片來實現(xiàn)隔離，為物理服務器構建網絡、存儲的拓撲結構。
“當把這張芯片搭載在物理服務器后，服務器上運行的操作系統(tǒng)，可以通過自帶的front-end pv driver直接訪問外部的網絡、存儲設備，讓服務器直接接入云平臺提供的網絡和存儲功能。由于神龍自帶了SDN、SDS的北向接口，用戶還可以通過對神龍芯片進行編程，為服務器靈活地構建各種網絡和存儲的拓撲”，ZStack創(chuàng)始人兼CEO張鑫補充道。
這種全新的“神龍私有云”也讓用戶眼前一亮，來自ZStack的數(shù)據(jù)顯示，目前該方案已經擁有25分鐘部署4500個云實例的生產實踐，相對于傳統(tǒng)服務器的逐一部署來說，在效率方面簡直是天壤之別。而在軟件層面，ZStack云平臺的存儲和高級網絡功能也讓用戶耳目一新，IO與網絡能力的全新分配也為用戶提供了更多性能優(yōu)化的空間。
“傳統(tǒng)IT模式線接好后，設備器配置好后，就不能變了。而如今我們提供的神龍私有云則完全可以使用SDN技術構建新的網絡，分布式技術也可以動態(tài)為服務器分配磁盤。這就突破了很多傳統(tǒng)裸金屬的局限性，更加方便靈活，甚至與在公有云里邊使用虛擬機一模一樣”，說到神龍私有云優(yōu)勢時，張鑫眼中是掩飾不住的興奮。
性能領先與體驗提升固然讓人激動，但客戶同時也看重成本的控制，尤其是在使用這種新技術的時候也更為謹慎。那么相對于以往方案，神龍私有云的成本會有明顯的提升嗎?其實在談到這個問題的時候，我們首先要明確一個概念——對于企業(yè)級應用來說，成本并非是一次性采購的費用，還包括在生命周期內所產生的額外投入，比如機房、電力、運維人員等等。
就好比買車——我們不能只看到買車時交的全款或者首付，還要包括后續(xù)的保養(yǎng)、保險、故障維修等等。如果按照5-8年的汽車使用壽命來看，這期間投入的成本也是非?？捎^的數(shù)字。
神龍私有云雖然額外配置了神龍芯片，但因為采用了同一個資源池，使得成本并沒有明顯的上升，卻賦予了IT系統(tǒng)更強的靈活性，也能夠滿足更多樣化的應用場景需求。因此就成本來說，神龍私有云可以很好的替代現(xiàn)有裸金屬或傳統(tǒng)服務器的方式。
如前面所說，如今神龍+ZStack解決方案的應用前景已經非常明朗。通過神龍私有云，客戶環(huán)境中的物理機服務器不再是傳統(tǒng)的服務器，而是可以通過ZStack部署、銷毀、控制的智能服務器，不僅能夠直接部署業(yè)務應用，也可以當做承載虛擬機的物理機去使用。這一切既可通過ZStack UI界面操作，也可通過ZStack API接口控制，讓服務器從人工手動操作時代進入到了可編程、自動化時代。
正因如此，神龍私有云一經發(fā)布就受到了業(yè)界的廣泛關注。在對于性能要求嚴苛的高性能計算領域、追求最大性能優(yōu)勢的容器場景和高度安全性的信創(chuàng)場景中，神龍私有云都能夠游刃有余。尤其化解了信創(chuàng)環(huán)境中的異構計算平臺的多樣化問題——異構平臺原本受限于指令集，許多虛擬化程序都需要額外編寫，支持效果也不理想;但是借助于神龍芯片，可以屏蔽掉信創(chuàng)芯片中的指令集差異，免除了構建虛擬化軟件技術與原芯片之間做適配的漫長工作過程。信創(chuàng)的芯片只要接上神龍，就可以使用國內主流云平臺的一切功能，原有的存儲、網絡虛擬化也都可以在芯片上完成，實現(xiàn)了國產服務器+國產操作系統(tǒng)在物理環(huán)境的高效、穩(wěn)定運行。
如今，基于彈性裸金屬技術的神龍私有云已經落地了不少案例，其中最大規(guī)模的客戶已部署了數(shù)百臺神龍服務器。僅通過兩臺物理機安裝ZStack軟件，就能夠管控數(shù)百臺至數(shù)千臺神龍服務器，獲得完整的云平臺功能，這應該是目前世界上門檻最低、技術最先進的裸金屬解決方案。
正如張鑫所說，神龍私有云不僅僅在中國是第一次，在世界范圍內也是第一次。這種解決方案徹底改變了原有私有云環(huán)境中繁瑣的配置與固化的應用問題，讓私有云用戶在本地也能夠體驗到與公有云一樣的便捷與彈性。
裸金屬的全新時代，正在向我們走來。
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