2020 年，“新基建”的產(chǎn)業(yè)東風吹遍大江南北，為中國高科技領(lǐng)域發(fā)展注入了一劑強心針。新基建規(guī)劃的關(guān)注重點之一就是以云計算、人工智能等為代表的高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)和推廣，國家將它們作為賦能經(jīng)濟快速穩(wěn)定發(fā)展的重要手段。
在國家政策和市場需求的推動下，中國云計算市場迎來一波強勁增長，預(yù)計到 2022 年中國云計算市場將突破 2900 億元規(guī)模，是 2018 年的 3 倍之多，復(fù)合增長率高達 32%，全球占比提升至 15%，在全球遙遙領(lǐng)先。云計算產(chǎn)業(yè)的火熱也必將帶動私有云市場的爆發(fā)，IDC 預(yù)計 2023 年中國將成為全球規(guī)模最大的私有云市場，市場規(guī)模將超過 1500 億元，全球占比將高達 25%。值得關(guān)注的是，由 ZStack 推出的基于阿里云神龍架構(gòu)的彈性裸金屬云，會成為私有云市場高速成長過程中的重要推動力，有望幫助大批傳統(tǒng)企業(yè)邁入云計算的大門，成為新基建時代一顆耀眼的明星。
從虛擬化到彈性裸金屬：云計算技術(shù)發(fā)展三部曲
云計算的理念最早可追溯至上世紀 90 年代。到了 21 世紀的第二個十年，曾經(jīng)一度不被看好的云計算模式才終于迎來了春天，在全球范圍開始了高速發(fā)展。傳統(tǒng)云計算模式以虛擬化技術(shù)為核心，提升硬件利用率的同時也有效降低了成本，贏得了越來越多的企業(yè)青睞。
然而，隨著企業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型之路上越走越遠，傳統(tǒng)云計算模式的弊端也愈加凸顯。2016 年，神威太湖之光超算登頂 Top500 的喜訊，極大刺激了國內(nèi)高性能計算市場的需求，眾多政企單位都開始嘗試部署自己的高性能計算平臺，希望在科學和研發(fā)等領(lǐng)域搶占先機。但在平臺部署的過程中這些單位發(fā)現(xiàn)，“一臺服務(wù)器運行多個操作系統(tǒng)”的虛擬化技術(shù)帶來的額外開銷，會顯著影響平臺的性能指標，不僅不能降低、反而抬高了平臺的整體使用成本。
另一方面，由于企業(yè)對云端部署的安全性愈加重視，“與其他客戶共用物理機”的虛擬化模式也引發(fā)了他們的深切擔憂。為保障信息安全，企業(yè)更希望在云端獨占物理機，一臺機器只運行一個 OS，避免數(shù)據(jù)泄漏的風險。此外，獨占物理機還能免疫虛擬機帶來的性能波動影響，用戶的操作系統(tǒng)實例不需要和同臺機器上其他實例搶占計算資源，計算能力可以保持長期穩(wěn)定。
在此背景下，“裸金屬”解決方案重新回到產(chǎn)業(yè)舞臺，受到行業(yè)普遍關(guān)注。
第一代裸金屬：曇花一現(xiàn)
早在 2010 年，裸金屬的概念就已經(jīng)在業(yè)內(nèi)浮現(xiàn)。第一代裸金屬的核心思想是通過 ISO 或磁盤鏡像在物理機上安裝操作系統(tǒng)，讓每一臺物理機只運行一個操作系統(tǒng)，再通過統(tǒng)一的管理平臺提供云端服務(wù)。
第一代裸金屬雖然解決了傳統(tǒng)的虛擬化云端模式中計算開銷大、安全隱患、性能波動等缺陷，但其自身的問題卻更加嚴重。由于物理機的操作系統(tǒng)安裝復(fù)雜，一代裸金屬使用非常不靈活，安裝一個 ISO 需要 15-30 分鐘，銷毀一臺服務(wù)器還需要對磁盤執(zhí)行寫 0 操作，這個耗時更久;令客戶難以接受的還有，一代裸金屬在網(wǎng)絡(luò)和存儲端毫無彈性，比如不能通過隔離創(chuàng)建虛擬化網(wǎng)絡(luò);更麻煩的是，一代裸金屬的網(wǎng)絡(luò)配置和網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備深度綁定，管理軟件都是針對少數(shù)硬件而定制的，網(wǎng)絡(luò)編程能力十分有限。而且一代裸金屬無法使用本地盤以外的存儲區(qū)域，云平臺應(yīng)有的便利性，瘦克隆、快照、增量災(zāi)備這些云端用戶早已習慣的功能統(tǒng)統(tǒng)無法使用，維護管理都非常麻煩。
因為這些缺陷，一代裸金屬很快就被市場無情拋棄，從誕生到消亡都沒有掀起多大浪花，更談不上對傳統(tǒng)云計算模式有什么沖擊了。
彈性裸金屬：兩全其美的真正變革
一代裸金屬曇花一現(xiàn)，但傳統(tǒng)云計算模式存在的問題并沒有得到有效解決。與此同時，私有云的興起讓“一臺物理機多個租戶”的虛擬化技術(shù)更顯得不合時宜——企業(yè)搭建的私有云通常只負責為企業(yè)內(nèi)部用戶提供服務(wù)，而企業(yè)用戶大都習慣獨占物理機，“一臺機器一個用途”，僅在私有云中照搬虛擬化模式是很難滿足企業(yè)需求的。
換句話說，私有云用戶想要的是兩全其美的方案：既具備裸金屬方案的物理機獨占特性，享受超低的開銷與穩(wěn)定的性能輸出，又能像云平臺那樣便于維護管理，尤其是在網(wǎng)絡(luò)和存儲方面具有虛擬化的“隔離”功能，可以在物理連線上按需構(gòu)建拓撲，并擁有足夠的彈性和靈活度。
所謂時勢造英雄，在用戶的迫切需求推動之下，ZStack 和阿里云神龍團隊在一代裸金屬方案的基礎(chǔ)上引入重大變革，創(chuàng)新研發(fā)了基于神龍架構(gòu)的彈性裸金屬云。
彈性裸金屬與傳統(tǒng)裸金屬的最大區(qū)別，就是能否使用云平臺的全部功能。——ZStack 創(chuàng)始人 &CEO 張鑫
相比第一代裸金屬，基于神龍架構(gòu)的彈性裸金屬云具備完整的云平臺特性和優(yōu)勢，不僅能快速創(chuàng)建和銷毀計算實例，輕松實現(xiàn)云端管理，更重要的是打破了一代裸金屬在網(wǎng)絡(luò)和存儲方面的桎梏。神龍服務(wù)器可以直接接入 ZStack 提供的網(wǎng)絡(luò)和存儲功能，用戶可以便捷的應(yīng)用彈性網(wǎng)絡(luò)和云存儲池等功能，最大程度的為用戶提供彈性，同時降低平臺的維護管理難度。
要實現(xiàn)如此高的目標，首先需要在硬件層進行創(chuàng)新。神龍服務(wù)器背后的關(guān)鍵創(chuàng)新是阿里云自行研發(fā)的神龍芯片。據(jù)阿里云神龍產(chǎn)品負責人王志坤介紹，通過神龍芯片加速引擎，消除了虛擬化對性能損耗帶來的困擾，提升了網(wǎng)絡(luò)與存儲 IO 能力，并讓所有的接口都和虛擬機保持一致，讓用戶使用彈性裸金屬產(chǎn)品體驗跟使用虛擬機是完全一樣。
神龍芯片與 ZStack 結(jié)合之后產(chǎn)生了美好的化學反應(yīng)，徹底改變了私有云的技術(shù)形態(tài)：通過神龍芯片，企業(yè)部署的物理基礎(chǔ)設(shè)施可以輕松對接 ZStack 的存儲和高級網(wǎng)絡(luò)功能，形成集裸金屬服務(wù)器與云平臺優(yōu)勢為一體的彈性裸金屬云，為企業(yè)帶來性能強大、靈活多變、維護簡便、成本實惠的云端基礎(chǔ)設(shè)施。
通過 ZStack + 神龍架構(gòu)，用戶在私有云里面的部署和在公有云里面的體驗一模一樣，非常靈活方便。——張鑫
舉例來說，ZStack 常用的 SDN、NFV 等網(wǎng)絡(luò)功能和分布式存儲池，在一代裸金屬上幾乎無法使用;但在基于神龍架構(gòu)的彈性裸金屬云上卻可以無縫對接，使用體驗和傳統(tǒng)公有云毫無差異。
功能完備：
用戶輕點鼠標即可構(gòu)建各類資源，過程完全自動化，靈活方便。用戶甚至可以在創(chuàng)建出來的物理服務(wù)器實例上再創(chuàng)建虛擬機，實現(xiàn)嵌套虛擬化;也可以隨時回收物理機、部署單個應(yīng)用，或創(chuàng)建虛擬機等。整個過程中網(wǎng)絡(luò)和存儲部分都由 ZStack 提供，全程自動化處理。
兼容異構(gòu)：
由于神龍芯片接管了物理機網(wǎng)絡(luò)和存儲端的復(fù)雜性，ZStack + 神龍架構(gòu)就可以輕松兼容各種物理機架構(gòu)，無論是成熟的 x86 平臺還是年輕的 ARM 等平臺，都可以通過神龍芯片無縫接入 ZStack。用戶無需等待非 x86 生態(tài)中的云端虛擬化軟件成熟，即可盡早使用非 x86 設(shè)備搭建私有云平臺，很好地解決了異構(gòu)兼容性問題。
利舊設(shè)備：
采用了神龍芯片的彈性裸金屬云，得益于神龍芯片的獨立性讓平臺的 IO 處理能力可以部分擺脫設(shè)備 CPU 性能的約束，芯片本身的升級就能帶來 IO 能力的提升，使得很多舊設(shè)備也能發(fā)揮出很高的性能水平，讓預(yù)算緊張的用戶可以充分利用已有資源，節(jié)省成本投入。
無縫擴展：
當用戶現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)和存儲資源無法滿足業(yè)務(wù)日漸增長的需求時，用戶只需輕點鼠標就可以加入新的資源池完成擴容，實現(xiàn) IT 基礎(chǔ)設(shè)施長期無縫擴展的目標。
迄今為止，神龍芯片已經(jīng)進化到了第三代，自身性能仍在不斷提升;ZStack 提供的網(wǎng)絡(luò)和存儲能力也在不斷進步，技術(shù)特性愈加豐富。由于神龍芯片與 ZStack 對接的北向接口保持不變，因此兩者各自的升級并不會影響雙方的兼容性和深度集成，為用戶保障了解決方案的長期穩(wěn)定性，也保護了用戶的投資。
ZStack + 神龍架構(gòu)：企業(yè)私有云的新紀元
ZStack + 神龍架構(gòu)的誕生，正逢國內(nèi)私有云市場的井噴期。“新基建”大背景下，大批傳統(tǒng)企業(yè)正在謀求云端數(shù)字化轉(zhuǎn)型?？紤]到數(shù)字資產(chǎn)保值、高性能計算和安全性需求以及企業(yè)財務(wù)風格等因素，私有云和混合云成為了企業(yè)在轉(zhuǎn)型過程中的主流選項。而基于神龍架構(gòu)的彈性裸金屬云至少可以在五大領(lǐng)域滿足企業(yè)上云的嚴苛需求。
高性能計算：
2016 年，神威·太湖之光超算登頂 Top500 后，國內(nèi)高性能計算市場開始了高速發(fā)展。傳統(tǒng)的超算集群是線下封閉式的，主要承擔科學計算任務(wù);但隨著越來越多的企業(yè)搭建起自己的超算平臺，用戶開始希望這些平臺能夠在更多場景中發(fā)揮作用，從而誕生了超算上云的需求。但高性能計算場景對虛擬化損耗是天然抵觸的，只有零損耗的裸金屬架構(gòu)才能滿足其性能需求。
彈性裸金屬云的誕生恰好滿足了這類場景需要兼顧性能和云端彈性的要求，以 ZStack 的一些氣象部門客戶為例，將高性能集群改造為 ZStack + 神龍架構(gòu)以后，集群不僅可以承擔氣象預(yù)測等傳統(tǒng)超算任務(wù)，還可以用空閑算力為整個部門提供靈活的私有云服務(wù)，執(zhí)行多樣化數(shù)據(jù)分析、云原生氣象應(yīng)用運營等工作，幫助氣象部門在新基建時代向云端轉(zhuǎn)型。
容器場景：
伴隨云計算興起的容器技術(shù)已經(jīng)在各行各業(yè)廣泛流行。但很多傳統(tǒng)行業(yè)試圖通過容器技術(shù)打包自有業(yè)務(wù)時發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的虛擬化容器不僅會有性能損耗，帶來的性能波動更是關(guān)鍵業(yè)務(wù)所無法容忍的。例如，發(fā)電企業(yè)要在私有云上通過容器打包電廠的遙測、發(fā)電量數(shù)據(jù)分析、環(huán)保指標、設(shè)備聯(lián)動等業(yè)務(wù)功能，但這些功能都要求極高的穩(wěn)定性。對此，ZStack + 神龍架構(gòu)的彈性裸金屬云既能滿足發(fā)電廠對私有云便捷特性的渴求，又能避免虛擬化技術(shù)帶來的容器性能波動，是適用于這類場景的最佳選項。
特殊應(yīng)用：
傳統(tǒng)行業(yè)在數(shù)字化轉(zhuǎn)型時，往往會遇到很多遺留的軟件和代碼。這些應(yīng)用不僅年代久遠，如今也很難找到團隊繼續(xù)對其升級改進，但企業(yè)又不能簡單地拋棄那些對運營至關(guān)重要的遺留應(yīng)用。這種情況在金融領(lǐng)域尤其常見——一些代碼甚至可以追溯到上個世紀，但企業(yè)上云時卻只能將它們原樣搬到云端繼續(xù)提供服務(wù)，畢竟任何小錯誤都可能導致最終客戶嚴重的財產(chǎn)損失。
這類代碼在虛擬化環(huán)境中經(jīng)常會出現(xiàn)“水土不服”的現(xiàn)象，不是沒法兼容虛擬機操作系統(tǒng)，就是在運行時 bug 不斷等等。而這些應(yīng)用跑在神龍服務(wù)器上之后，水土不服的毛病也就從根本上得到了解決。與此同時，ZStack 所提供的云端網(wǎng)絡(luò)和存儲特性可以顯著提升老代碼的可維護性與健壯性——在現(xiàn)代化的云端災(zāi)備與管理技術(shù)幫助下，企業(yè)對這些老代碼出錯影響業(yè)務(wù)的擔憂也能得到很大緩解。
大數(shù)據(jù)場景：
大數(shù)據(jù)是新基建關(guān)注的焦點之一，也是許多行業(yè)上云的主要推動力。但大數(shù)據(jù)分析同樣需要很高的性能和穩(wěn)定性，且大數(shù)據(jù)集群機器眾多、維護困難，數(shù)據(jù)的安全性是企業(yè)在利用大數(shù)據(jù)技術(shù)時非常關(guān)心的要素。如果數(shù)據(jù)出現(xiàn)泄漏、損毀，給企業(yè)帶來的損失往往是難以承受的。
廣電行業(yè)在采用大數(shù)據(jù)技術(shù)方面相當積極，ZStack 很多廣電行業(yè)的客戶就在將自身原有的海量音視頻數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到大數(shù)據(jù)平臺上，對這些資料進行標注和分析，挖掘其潛在價值。ZStack + 神龍架構(gòu)不僅能夠為這類用戶提供所需的高性能輸出，簡化大規(guī)模計算集群的部署復(fù)雜度，還可以通過神龍芯片軟硬結(jié)合的方案提供更好的計算安全性，降低數(shù)據(jù)泄漏和故障帶來的風險。ZStack 提供的企業(yè)級分布式存儲能力可以實現(xiàn)數(shù)十 PB 級的存儲資源池，也非常適合大數(shù)據(jù)場景下的海量數(shù)據(jù)存儲需求。
特殊硬件場景：
傳統(tǒng)制造類企業(yè)經(jīng)常會在生產(chǎn)過程中使用一些較為特殊的定制化硬件，用于遙測、控制和通信等用途。例如某家化工廠使用了定制監(jiān)控設(shè)備分析空氣中的有害物質(zhì)含量，這款設(shè)備的軟件是無法兼容虛擬化環(huán)境的，但工廠特別希望設(shè)備數(shù)據(jù)能并入廠內(nèi)的云平臺，使維護人員可以隨時監(jiān)測空氣質(zhì)量。這樣的特殊設(shè)備通過神龍服務(wù)器就能無縫接入 ZStack 云平臺，幫助傳統(tǒng)制造企業(yè)全面數(shù)字化、智能化，轉(zhuǎn)型過程不留死角。類似地，一些有很高安全保密需求的客戶所使用的加密硬件也無法接入虛擬機，同樣是 ZStack + 神龍彈性裸金屬的目標用戶群體。
值得一提的是，在“新基建”背景下，國內(nèi)很多企業(yè)開始在生產(chǎn)環(huán)境中引入各類非 x86 架構(gòu)的 PC 和服務(wù)器;另一方面，不少企事業(yè)單位進行數(shù)字化升級改造的資源有限，無力負擔新購設(shè)備的高昂成本，需要盡可能利用現(xiàn)有機器搭建私有云平臺。針對這類需求，ZStack + 神龍架構(gòu)出色的兼容性優(yōu)勢就可以發(fā)揮作用：神龍芯片接管了物理機的 IO 部分，不需要操作系統(tǒng)有完善的云生態(tài)環(huán)境;另外，神龍芯片的 IO 能力也不受物理機 CPU 制約，可以讓相對老舊的機器也有不錯的 IO 性能表現(xiàn)。當企業(yè)的硬件環(huán)境中有很多非 x86 機器，或者相對老舊的機器時，使用 ZStack + 神龍架構(gòu)可以兼容各類異構(gòu)物理環(huán)境，顯著降低成本投入和資源浪費。
新基建時代，彈性裸金屬云即將大放異彩
無論是哪一類用戶，在向云端遷移業(yè)務(wù)時都希望遷移的過程盡可能順利，遷移完成后的維護盡量簡便。ZStack 自誕生以來就以簡單易用、性能穩(wěn)定等優(yōu)勢廣受好評，與神龍架構(gòu)結(jié)合后更是如虎添翼，將私有云的門檻降低到了大多數(shù)企業(yè)都能輕松跨越的程度。
總體而言，能從基于神龍架構(gòu)的彈性裸金屬云中獲益的，并非只有那些存在高性能計算需求的企業(yè)，更多企業(yè)在面臨私有云的彈性、可維護性、安全性、利舊能力、可擴展性、異構(gòu)兼容性等需求時，都可以從神龍架構(gòu) + ZStack 這里找到完美的解決方案。不夸張地說，基于神龍架構(gòu)的彈性裸金屬云為企業(yè)私有云開創(chuàng)了一個全新的紀元，必將成為廣大企業(yè)實現(xiàn)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的重要助推力量。
如今，ZStack + 神龍架構(gòu)已經(jīng)落地了很多案例，其中一家客戶僅在兩臺物理機上安裝 ZStack 軟件，就成功控制了上千臺神龍服務(wù)器，通過彈性裸金屬私有云獲得了完整的云平臺功能。
提升效率、降低開銷、簡化維護、節(jié)約成本、增強安全性……基于神龍架構(gòu)的彈性裸金屬云為企業(yè)帶來的這些收益，也是新基建時代各行業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型過程中最看重的價值。在高速發(fā)展的私有云市場上，ZStack + 神龍架構(gòu)有望贏得可觀的市場份額，幫助大批企業(yè)將業(yè)務(wù)盡快遷移至云端，占據(jù)行業(yè)領(lǐng)先地位;基于神龍架構(gòu)的彈性裸金屬云也將藉此成為我國“新基建”浪潮中的一支生力軍，乃至在全球云計算產(chǎn)業(yè)中也將大放異彩。
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