云计算行业技术特点
思瀚产业研究院    2023-02-03

云计算技术是一套不断演进的前沿底层技术合集，通过虚拟化、软件定义存储、软件定义网络等技术，将物理 IT 资源进行虚拟化，并整合到资源池中并进一步通过资源分配、访问控制等自动化资源管理技术，真正实现灵活配置、管理 IT 资源的能力。

①虚拟化技术

虚拟化技术是一种计算机资源管理技术，可实现底层物理资源的池化，从而弹性地分配给用户。例如，通过软件将一台服务器进行逻辑分区，从而模拟出多台虚拟机同时运行，然后在这些虚拟机中安装操作系统和应用软件，并根据需要配置内存、CPU、硬盘、网卡等资源，这样就可以将一台服务器的资源交由多位用户同时使用，而不再需要为每位用户单独分配物理服务器。

虚拟化的意义在于，可将原本固定的物理资源进行拆分，对计算机资源进行更加灵活的组合和调配，从而提高资源利用率和管理灵活度，节约服务器空间和用电成本。虚拟化技术的出现，实现了大规模的 IT 资源调用下资源利用效率的提高和边际成本的降低，让 IT 资源的共享在商业层面具备了可行性，为云计算模式奠定了核心技术基础。虚拟化技术始终保持发展演进，在初期阶段主要代表是虚拟机技术，结构如下：

图：虚拟机结构

资料来源：《云计算通俗讲义》

②软件定义网络

软件定义网络属于网络虚拟化技术，其通过分离网络的数据转发功能和路径控制功能，实现了对网络资源的灵活调配。计算机网络拥有两大功能：一是数据的接收、存储和转发，二是数据传输路径的选择和控制。传统网络设备同时完成这两大功能，用户难以对内部软硬件结构进行调整，因此导致厂商捆绑销售、采购成本高企、业务需求无法快捷满足、网络资源无法共享、数据传输路径无法进行全局优化等问题。而软件定义网络技术将这两大功能进行分离，网络设备仅负责数据转发，而由独立的服务器承担路径控制功能，统一下达指令给网络设备。

软件定义网络的优势包括：A. 提高了网络控制的灵活性，可从全局的角度优化数据传输路径，实现网络资源的高效利用；B. 可定制网络参数并进行实施配置，对新业务响应更快；C. 实现网络虚拟化，促进网络计算和存储资源整合；D. 将网络软件和硬件解耦，降低了对高性能网络设备的依赖，从而可以使用相对廉价的架构实现网络功能；E. 通过网络自动化部署和故障诊断，实现故障快速修复，减少人工干预，降低运维费用。软件定义网络帮助大型数据中心实现网络传输路径优化和负载均衡，使得数据交换更为迅速，同时通过软硬件解耦降低了网络设备的采购成本，推动了云计算的进一步发展。

③软件定义存储

软件定义存储属于存储虚拟化，是由 VMware 2012 年提出的概念，此后 Gartner、IDC、EMC、HP、DELL 等机构都提出了各自对软件定义存储的阐释，但尚未形成行业统一的标准。根据云计算开源产业联盟的定义，软件定义存储是指将存储物理资源通过抽象、池化整合，并通过智能软件对存储资源进行管理，实现控制平面和数据平面的解耦，最终以存储服务的形式提供给应用，满足应用按需（如容量、性能、服务质量、服务等级协议等）使用存储的需求。

软件定义存储的优势包括：A. 提供块/文件/对象存储接口，支持异构，可实现统一池化管理，从而打通众多异种存储资源，降低管理难度，提高存储资源的利用效率；B. 采用分布式存储架构，提供在线扩展性能和容量的能力，理论上存储资源的规模没有上限；C. 软件与硬件完全解耦，从而可以利用价格低廉的设备实现过去仅有高端设备才具备的性能，降低基础设施构建成本；D. 可通过软件根据设定的策略进行自动化管理，极大地降低运维复杂程度和管理成本。

软件定义存储技术突破了传统存储方式的性能瓶颈、拓展难题和运维困境，满足了云计算时代数据爆炸式增长带来的存储需求，进一步扩大了云计算相对于传统 IT 架构的优势。

④超融合系统

根据中国数据中心联盟标准的定义，超融合是以虚拟化为核心，将计算、存储、网络等虚拟资源融合到一台标准 x86 服务器中形成基准架构单元，并通过网络聚合多套单元设备，实现模块化的无缝横向扩展，形成统一资源池的创新 IT 架构。IT 架构包括计算、存储、网络等众多组件，传统的融合系统是将各个组件进行物理上的集成，减少了在采购和安装调试过程中设备选型和适配的问题，但用户仍需要对各个组件进行单独管理，后续运维难度很高；而超融合架构综合虚拟化、软件定义存储等技术，通过虚拟化平台将服务器、存储、网络等资源共同池化，以软件定义的方式控制和管理底层硬件，用户只需要在软件层面进行控制，而无需再对底层硬件进行管理。

超融合的优势包括：A. 一体机的形式减少了初期安装调试的复杂性，软件定义的自动化管理降低了后期运维难度，将 IT 管理人员从简单枯燥的工作中解放出来；B. 资源的池化提高了硬件使用效率，软硬件的解耦使得以标准化硬件取代高性能硬件成为可

能，从而降低了整体投入成本；C. 集群的架构设计使得超融合系统资源或性能不足时仅需增加节点即可扩大资源量和提高性能，可以实现快捷简便的拓展，适应业务增长的需求；D. 分布式架构避免了单点故障带来的数据损失，应用的多主机故障切换保证发生故障时业务仍能持续推进，从而提高了 IT 架构整体的可靠性。

超融合系统整合计算、存储、网络等方面的前沿技术，以一体化解决方案缓解了海量计算和存储任务给大规模云计算数据中心带来的运维管理挑战和成本上涨难题，助推云计算行业实现新的突破。

⑤容器技术

容器技术是一种轻量级的操作系统层虚拟化技术。传统的虚拟机技术需要为服务器上运行的每一个虚拟机都安装单独的操作系统，因此占用了大量的 IT 资源；而容器技术则在操作系统层上创建容器，这些容器共享同一个操作系统内核而无需重复安装，但每个容器仍然可以像虚拟机一样单独限制各类 IT 资源并设置单独的 IP 地址和管理账户，实现与虚拟机类似的功能，从而实现了 IT 资源利用效率的提高。采用容器技术的计算机相较采用传统虚拟机技术的计算机可以服务更多租户。

图：容器架构

资料来源：《云计算通俗讲义》

相对于全系统虚拟机技术而言，容器技术具备众多优势：A. 无需重复搭建操作系统，总体资源占用量较少；B. 直接在主机操作系统上运行，无需借助虚拟化软件层模拟，资源利用率较高且性能更强，甚至可以与主机自身媲美；C. 资源占用较少，可以实现快速部署和启动；D. 不再需要搭建多个操作系统占用内容，因而能够提供较虚拟机方案更好的服务器整合；E. 以代码形式部署封装后的运行环境和配置，简化配置并实现跨平台部署；F. 使开发环境与服务器实际部署环境更为一致，提高应用开发效率。

容器技术的成熟，进一步改善了计算资源的利用效率，提高了云计算带来的经济效益，促进云计算模式更为广泛的应用。

编辑：如皋

来源：青云科技 思瀚