腾讯云从业者认证1-云计算基础介绍
1.数据中心发展阶段
在介绍什么是云计算之前,我们需要介绍一下什么是数据中心,简单来说,数据中心就是多组服务器的集合,数据中心的发展主要可以分为以下三个阶段
企业自建EDC(数据中心)
数据中心分层L0-L4
- L4 业务应用层
- 各种系统应用如ERP,CRM,OA系统等
- L3 应用支撑层
- 中间件,消息调度,集成开发环境,API/SDK等
- L3 数据分析层
- 数据库,数据仓库,BI系统
- L2 IT基础设施层
- 服务器,网络,存储,安全等
- L1 机房设施层
- 电源,制冷,机柜,布线等
- L0 楼宇系统层
- 机房,传输,安保,防火等
- 自建EDC成本较高,价值不明显,扩建难度高,运维管理复杂,扩展挑战不便,上线周期长
数据中心分级T1-T4
- 按照可靠性,安全性,运维管理能力,基础设施可用性进行分级
- \(可用性=\frac{承诺服务时间-宕机时间}{承诺服务时间} \times 100 \%\)
| DC等级 | 说明 | 可用性 | 年宕机时间 |
| ------ | -------- | ------- | ---------- |
| T4 | 双活容错 | 99.995% | 0.8小时 |
| T3 | 并行维护 | 99.982% | 1.6小时 |
| T2 | 冗余组件 | 99.741% | 22.0小时 |
| T1 | 基本容量 | 99.671% | 28.8小时 |
- \(可用性=\frac{承诺服务时间-宕机时间}{承诺服务时间} \times 100 \%\)
- 腾讯云DC在T3等级以上
IDC托管与租用
- 将IDC资源出租(空间,主机,带宽),分为托管型和租用型
- 相比EDC:成本更低,上线更快,标准化,电信级可靠性,运维管理等
| 类型/职责 | 托管型 | 租用型 |
|---|---|---|
| 运营商提供 | 机房资源 带宽接入 电力维护 |
机房资源 带宽接入 电力公园 硬件投入 管理维护 |
| 企业提供 | 购买硬件 管理维护 业务系统 |
业务系统 |
云计算
- 云计算的租用范围(EDC为0,IDC为L0-L2,云计算为L0-L4),总体成本,上线时间,运维管理,拓展性,自主可控性都比自建EDC和租用IDC更方便
- 云计算是一种按需服务,按量付费的服务模式,提供可用的,便捷的,按需网络访问,可配置的计算资源共享池
2.云计算核心特征
- 云计算关键特点
- 按需服务(按资源或时间)
- 资源池化(提升利用率/可用性)
- 弹性扩展(业务需求,成本均衡)
- 泛网络访问(随时随地/高质量)
- 服务可度量(服务计费/精细化运营)
- 云计算服务模式
- IaaS (Infrastructure as a Server) 是基础设施服务, 它的含义是把客户需要的基础设施环境 (计算, 存储, 网络等基础硬件资源) 搭建好, 然后开放虚拟机或者硬件的租赁服务
- PaaS (Platform as a Server) 是平台即服务, 意思就是云端把客户所需要的软件的平台出租, 例如云端已经搭建好了操作系统, 数据库, 中间件, 运行库等
- SaaS (Software as a Server) 是软件即服务,例如OA,CRM,ERP等系统,用户可以直接通过网络平台使用这些应用程序，无需在自己的计算机上安装任何软件
- 越往下租用范围越小,成本更低,上线更快,运维管理更简单,自主可控程度变小
- 云计算部署模式
- 公有云
- 优点: 规模大, 成本低, 灵活, 扩展性强, 功能全面
- 缺点: 敏感数据不太方便
- 私有云
- 优点: 可定制, 私密性强
- 缺点: 成本高 (部署成本/持续运营成本)
- 混合云
- 优点: 灵活, 敏感数据可以保留在本地, 安全性 OK
- 缺点: 架构复杂, 成本略高
- 多个公有云之间也能互通,同时使用多个服务商提供的服务可以避免厂商锁定,提升服务质量和议价权,而且多云之间可以进行负载均衡,容灾备份
- 行业云
- 优点: 为一个行业专门优化的云平台, 可以降低成本
- 缺点: 范围小, 建设成本高
- 公有云
3.云计算关键技术
计算虚拟化
- 虚拟化之前,每台机器只能运行单一操作系统,软件必须和硬件资源强耦合,资源利用率低,扩展性与容错性差
- 虚拟化之后,虚拟化层直接运行在硬件上,提供虚拟CPU和内存资源池,多VM共享,软件和硬件解耦,可故障迁移,弹性扩展
- 虚拟化分为全虚拟化和半虚拟化
- 全虚拟化:GuestOS直接运行在虚拟化层上,无需进行任何修改,如ESXi
- 半虚拟化:GuestOS需要修改安装驱动,如Xen上Linux VM是半虚拟化需要额外安装PV Driver,而Windows VM是全虚拟化不需要修改
| 对比项 | ESXi | Xen | KVM |
|---|---|---|---|
| 虚拟化种类 | 全虚拟化 | 全/半虚拟化 | 全虚拟化 |
| CPU和内存虚拟化 | 由ESXi内核完成 | 由Xen内核完成 | 有KVM内核完成 |
| 磁盘/网络IO虚拟化 | 由虚拟化内核完成 | 由Dom0完成 | 由QEMU完成 |
| 虚拟化调度与管理 | 由虚拟化内核完成 | 由 Dom0 完成 | Linux进程管理 |
- 三种虚拟化方案的区别
- 对于 ESXi, 虚拟化在 Ring0 层而 OS 在 Ring1 层, 部分指令 OS 特权指令需要通过 BT 转换后交给虚拟化层再转交给主机硬件执行
- 对于 Xen, 虚拟化层和 OS 层都在 Ring0 层,OS 特权指令超级调用 Hypercall 指令执行
- 对于 KVM,OS 在非根模式 Ring0, 而虚拟化在根模式下,OS 特权指令直接切换到根模式执行
- KVM自Linux2.6.20起就作为Linux内核模块发行,VM就是Linux进程,通过Linux进程管理调度
- KVM负责CPU和内存虚拟化,QEMU负责I/O虚拟化(设备模拟),需要硬件虚拟化如Intel-V,AMD-V支持
- KVM因具备性能优,易扩展,易管理的特点逐渐成为最主流的平台
网络虚拟化
- 网络虚拟化允许在标准服务器而非专用服务器上运行网络, 网络虚拟化允许使用一个物理网络设备来运行多个虚拟网络, 而不需要为每一个网络单独购买设备, 比如办公网, 局域网和家庭网, 这样做可以更有效地利用网络资源, 并且可以更轻松地管理和配置网络。
- 将网络分为三层,网络虚拟化在控制层通过SDN控制软件管理
- 应用层(业务应用)
- ↕API
- 控制层(网络服务),SDN软件控制
- ↕控制数据接口(OpenFlow)
- 基础设施层(网络设备)
| 对比项 | 软件定义网络SDN | 网络功能虚拟化NFV |
|---|---|---|
| 核心特征 | 控制平面和数据平面分离 通用路由和交换机 控制平面可编程 |
网络功能和硬件解耦 商业化硬件代替专用硬件 数据平面可编程 |
| 应用场景 | 园区网 ,数据中心网 | 运营商基础网络 |
| 优化点 | 处理OSI中2-3层,优化交换机,路由器,无线等 | 处理OSI中4-7层,优化网络的功能,负载均衡,防火墙,WAN网优化等 |
| 收益 | 成本优化, 快速上线, 简化运维, 灵活扩展 | 成本优化, 快速上线, 简化运维, 灵活扩展 |
- SDN通常应用于OSI七层模型中的数据链路层和网络层
- NFV通常应用于OSI七层模型中的传输层,会话层,表示层和应用层
应用虚拟化
- 容器技术是一种轻量级的虚拟化技术,通过进程隔离,将应用软件及运行所依赖的资源与配置打包封装,提供独立可移植的运行环境
- Docker 容器:
- 最流行的容器技术,标准化,强移植,目标: Build,Ship and Run Any APP,Anywhere
- 容器管理
- K8S(Kubernetes)是开源的容器编排管理调度技术
- 容器优势:
- 极其轻量: 轻量打包,资源少,性能佳
- 秒级部署: 容器部署在毫秒与秒之间
- 易于移植: 标准化、一次构建，随处部署
- 弹性伸缩: 通过编排工具可快速扩展/收缩
分布式存储
- 分布式存储的原理是通过分部存储层将服务器上分散的本地盘整合成统一的存储资源池
- 读写源承接应用I/O,控制员通过Hash算法确保I/O均匀分布到各节点,存储元负责写数据到对应的存储块
- 优势
- 性价比:普通服务器上本地盘可以保障高性能
- 易扩展:实时线性的增加或减少节点或存储
- 高可靠:数据保存3副本,快速故障迁移/修复
云管理平台
- OpenStack是一个开源的云计算管理平台
- 其核心的服务组件如下
- Nova 计算控制服务
- Neutron Server 网络服务
- Keystone 安全认证与授权服务
- Glance 镜像服务
- Swift 代理服务
- Cinder 存储控制服务
- Horizon 图形化管理界面
- Ceilometer 监控计量服务
- Heat 编配服务
- Rabbit 消息服务
- Dashboard 管理界面
- Mysql 数据库
- 优势
- 开源项目
- 兼容各种云平台
- 标准统一规范
- 劣势
- 部署运维升级复杂
- 性能与扩展性较差
- 容灾能力不足
- 其核心的服务组件如下
- VStation是腾讯完全自主研发的云计算平台
- 设计原则
- 平行扩展,简洁高效,异步处理
- fail-fast,无状态,高可用
- 共享信道(如以太网)
- 事务处理(如SQL)
- 逻辑抽离(如CGI)
- 易于追溯(如Git)
- 设计原则
- VStation比OpenStack代码量更少,,集群规模更大,容灾能力更强,运维模块更方便,需投入人员更少,支持更多虚拟机同时创建
大数据和AI
- 未来互联网就是利用人工智能在云端处理大数据
- 大数据4V特点:Volume(数据量大),Variety(多样化),Velocity(高速产生),Value(价值密度低)
- 大数据可以在精准营销,决策支持,风控等场合应用
- 人工智能四要素:大数据,算法,计算机,边界清晰
- AI可以在图像处理,语音处理,自动驾驶等场合影应用
4.云计算的影响和市场
云计算发展阶段
- 虚拟化
- 1960--2005年
- 全/半/硬件辅助虚拟化
- 软硬解耦/资源池化
- 局部效率/可靠性提升
- 服务化
- 2006-2018年
- 技术能力包装成服务输出
- IaaS,PaaS,SaaS
- 云服务大力扩展应用
- 产业化
- 2018--现在
- 产业互联网
- 行业化生态与方案
- 上云迁移/云转型
- 标准化
- 未来
- 公有云,私有云,多云互通,无缝迁移
- 便利性,像水和电一样使用计算资源
- 云原生应用
云计算产业影响
- 什么是产业互联网
- 互联网完成了人与人的连接，形成了消费者网络
- 以通信和社交为核心,实现人和人之间的信息高效交互
- C2C/B2C(用户->用户/企业->用户)
- 互联网+ 将连接扩展到企业，形成了人与企业的外部连接，使得企业的商品与服务能够快速传递给用户
- 连接人和企业服务,实现服务高效便捷传递给用户
- B2B2C(企业->平台->用户)
- 产业互联网进一步将连接从广度上扩展到不同产业企业间、从深度上纵深到企业内部，使得可以围绕用户需求重新组织要素和生产运营模式，更有效地实现供需匹配
- 连接渗透到各企业和机构内部实现用户需求和生产运营高效协同
- C2B2B2C(用户->平台->企业->用户)
- 互联网完成了人与人的连接，形成了消费者网络
- 信息技术助力产业智变
- 产业互联网不是某项单一的技术，而是以数据作为基础资料，综合运用互联网、移动互联网、物联网、大数据、云计算、人工智能等下一代信息技术，来促进传统产业转型升级，同时带动新兴产业发展
- 连接网络化(数字世界与现实世界的连接)
- 互联网
- 物联网
- 5G
- 区块链
- ......
- 计算数字化,智能化(两个世界的数据转换,存储,处理)
- 人工智能
- 大数据
- 云计算
- ......
- 交互融合化(数字世界与现实世界的互动)
- 数字化映射
- 虚拟现实/增强显示/混合显示
- 机器人
- 3D/4D打印
- ......
- 产业互联网框架的5纬特点
| 传统产业 | 产业互联网 | |
|---|---|---|
| 市场 | 单一 | 融合∶供应与需求精准匹配、产业与产业跨界协同 |
| 产品 | 物理 | 数字: 物理产品嵌套数字功能，产品软件化服务化 |
| 运营 | 人工 | 人机: 基于数据和算法的人机协同运营 |
| 组织 | 层级 | 弹性︰网络化、扁平化、自适应 |
| 系统 | 垂直 | 互联: 基础设施共享+综合技术运用＋平台开放 |
云计算组织影响
- 对客户的影响
- 成本优化
- 采购和运维成本
- 提高资源利用率
- 按需使用,按量付费
- 业务敏捷
- 缩短上线时间
- 资源弹性扩展
- 精准营销/风控
- 精细运营
- 服务度量计费
- 成本优化控制
- 数据分析支持
- 组织优化
- 聚焦核心业务
- 人员技能优化
- 组织文化调整
- 成本优化
- 对厂商的影响
- 终端连接设备->终端设备商->智能终端,边缘计算
- 行业应用/方案->集成商/行业ISV->解决方案型,云化应用
- 云平台层->云服务提供商->多元化,产业化,低成本
- 网络连接层->网络运营商->网络带宽升级,5G
- 硬件设施层->硬件设备商->白牌化,利润率降低
- 云计算导致需求巨增,生成销售交付方式巨变
- 企业上云看重
- 产品/服务价格
- 服务安全性
- 服务的稳定
- 性云服务商知名度
- 网络质量后续服务专业性
- 服务易用性
- 服务的丰富性
- 本地化服务能力
- 典型用户及成功案例
- 企业上云顾虑
- 出于安全性考虑
- 缺少合适的解决方案
- 公有云带来的优势不明显
- 现有技术不够成熟
- 没有明确的监管指引
- 其他
中国云市场概况
- 中国云计算市场规模突破千亿,正在持续飞速增长
- 公有云/私有云的IT市场份额逐渐上升,上云迁移/云转型潜力/需求巨大
| 云厂商类型 | 相对优势 | 相对劣势 |
|---|---|---|
| 互联网企业 | 很强技术研发实力,大规模系统实战经验,产品方案更全,规模优势 | 私有云能力，服务能力 |
| 传统 IT 企业 | 研发能力强、运营商服务经验，私有云/传统 IT，服务能力 | 公有云能力、产品方案 |
| 电信运营商 | 拥有丰富的网络带宽与数据中心资源 | 技术研发与运营能力 |
| 国际企业 | 先发优势明显（技术、市场与生态) | 市场监管与合规性，本土服务能力 |
| 其它厂商 | 专注于特定的细分领域或市场，联盟云 | 技术研发实力、偏科、成本 |
5.腾讯云发展与优势
发展阶段
- 腾讯云以卓越科技实力、丰富的实战经验助力各行各业数字化转型，为全球数百万的企业和开发者提供领先的云计算。
- 1999孵化期
- 借助 QQ 高速发展,积累丰富的大规模,系统开发运维经验。
- 2010创业期
- 2010 年腾讯开放平台接入首批应用，腾讯云正式对外提供云服务。
- 2013成长期
- 2013 年腾讯云面向所有用户开放
- 2014 年腾讯云计算有限公司成立
- 2015 年云+计划打造百亿生态圈。
- 2018爆发期
- 2018 年腾讯 CSIG 成立,全面发力产业互联网,产业智变,云启未来。
竞争优势
- 服务丰富
- 数百款云产品
- 190+解决方案
- 探索新技术方案
- 全球布局
- 全球25个地域
- 53个可用区
- 1300+个CDN加速节点
- 80T整体带宽
- 实战经验
- 大规模系统开发运营经验
- QQ,微信,微信支付
- 研发实力
- KVM贡献榜领先
- 云主机性能领先
- 数据库性能领先
- 规模经济
- 采购成本低
- 运维成本低
- 服务性价比高
成功案例
- 服务10万+企业客户与2000万+长尾用户
- 涵盖政务,金融,零售,电视上,教育,直播,游戏等等行业
