IT技术的基本概念
我们身边的IT技术，新技术、新模式正在改变我们的生活
IT技术无处不在
维基百科：IT（中国：信息技术；英语：information technology）是主要用于管理和处理信息所采用的各种技术总称，主要是应用计算机科学呾通信技术来设计、开发、安装和实施信息系统及应用软件。
Gartner：IT是信息处理的总集，包括：软件、硬件、通信技术和相关的服务
IT技术框架
云计算是IT技术发展的方向
IT技术在经历个人计算机变革、互联网变革，迎来第三次跨时代变革：云计算变革技术
- 个人计算机变革：将只在特定行业中应用的大型计算机变成每个人都负担得起的个人电脑，大幅度提高了个人和企业的生产效率。
- 互联网变革：将数以亿万计的信息孤岛汇集成庞大的信息网络，极大得提高了人类沟通，共享和协作的效率，丰富了社交和娱乐生活。
- 云计算变革：将IT产业变为环保和节约的绿色产业；将IT基础设施转变为像水和煤气一样的社会公用基础设施；连接所有的电子产品形成具备无限容量和能力的设备；将信息渗透到社会每一个角落成为社会组织和个人的基本属性。
云计算里程碑事件
云计算的定义
2011年9月，美国国家标准与技术委员会（NIST）发布云计算模型的定义。
一、概念
- 云计算的技术定义：云计算是通过互联网提供软件、硬件与服务，并由网络浏览器或轻量级终端软件来获取和使用服务。
- 云计算的商业定义：消费者和企业将从“购买软硬件产品”向“购买服务”转变，如同100年前”电”的演变，农场和公司逐渐关闭了自己的发电机，从发电厂购买电力。
二、关键特征
- 自助服务：消费者不需要或很少需要云服务提供商的协助，就可以单方面按需获取云端的计算资源。
- 广泛的网络访问：可随时随地使用任何云终端设备接入网络，并使用云端的计算资源。
- 资源池化：云端计算资源需要被池化，以便通过多租户的形式共享给多个消费者，也只有池化才能根据消费者的需求动态分配各种物理和虚拟的资源。
- 快速弹性：消费者能方便、快捷的按需获取和释放计算资源，也就是说，需要时能快速获取资源从而扩展计算能力，不需要时能迅速释放资源以便降低计算能力，从而减少资源的使用浪费。
- 计费服务：消费者使用云端计算资源是需要付费的，付费的计量方式有很多，比如根据某类资源的使用量和时间长短计费，也可以按照每使用一次来计费。
三、服务模式
- 软件即服务（Software as a Service，SaaS）：云服务提供商把IT 系统中的应用软件层作为服务出租出去，消费者不用自己安装应用软件，直接使用即可，这进一步降低了云服务消费者的技术门槛
- 平台即服务（Platform as a Service，PaaS）：云服务提供商把IT 系统中的平台软件层作为服务出租出去，消费者自己开发或者安装程序，并运行程序。
- 基础设施即服务（Infrastructure as a Service，IaaS）：云服务提供商把IT 系统的基础设施层作为服务出租出去，由消费者自己安装操作系统、中间件、数据库和应用程序。
云计算的服务模式
四、部署模式
- 私有云：云端资源只给一个单位组织内的用户使用，这是私有云的核心特征。而云端的所有权、日常管理和操作的主体到底属于谁并没有严格的规定，可能是本单位，也可能是第三方机构，还可能是二者的联合。云端可能位于本单位内部，也可能托管在其他地方。
- 社区云：云端资源专门给固定的几个单位内的用户使用，而这些单位对云端具有相同的诉求（如安全要求、云端使命、规章制度、合规性要求等）。
- 公共云：云端资源开放给社会公众使用。
- 混合云：由两个或两个以上不同类型的云（社区云、私有云、公共云）组成，他们各自独立，使用标准的或专有的技术将他们混合起来，实现云之间的数据和应用的平滑流转。由多个相同类型的云组合在一起属于多云的范畴。
云计算的优势
节省空间、快速部署、弹性扩展、稳定可靠、资源利用率高、维护成本低....
云计算的关键技术
- X86虚拟化：VMware ESXi、KVM、Xen
- 软件定义存储：Ceph、VMware vSAN
- 软件定义网络: VMware NSX
- 容器引擎：Docker
- 无服务架构：AWS Lambda
- 大二层：VXLAN、STT
- 云操作系统：Openstack、K8S
- 网络功能虚拟化：vFW、vLB
云计算关键技术
一、X86服务器虚拟化
X86服务器虚拟化的两个方向
- 一虚多
将一台服务器虚拟化成更多的虚拟机，包括大型机的虚拟化，IBM的LPAR；X86平台的虚拟化，VMware
一虚多
- 多虚一
多台虚拟机虚拟成一台虚拟机。包括分布式运算、网格计算、高性能计算等
多虚一
- 一虚多场景下的两种基础架构
裸金属架构，Hypervisor直接安装在物理机上，是一个定制的Linux系统，VMware ESX/ESXi 、Microsoft Hyper-V、Xen
裸金属架构
寄居机构，物理机上安装常规的操作系统，如Ubuntu、RedHat或Windows。Hypervisor作为OS上的一个程序模块运行KVM、VMware WorkStation、VirtualBox。
寄居架构
主机虚拟化是将单台机器划分成若干台逻辑的服务器，每台逻辑服务器拥有独占的计算资源（CPU、内存、硬盘、网卡），可以单独安装和运行操作系统。
虚拟化是应用与物理资源解耦合的必要条件，基于此使得在线热迁移、计划内零宕机、跨站点双活等这些在传统非于IT环境中遥不可及的理想成为现实。
二、容器引擎
容器：共享下层的OS内核和硬件资源，但是每个容器可单独限制CPU、内存、硬盘和网络带宽容量，并拥有单独的IP地址和操作系统管理员账户。
小型机到容器
与虚拟机最大的区别在于，一、容器里不需再安装操作系统，因此浪费的计算资源也就大大地减少了，这样同样的一台计算机可以服务更多的租户。二、容器里不能进行操作系统级的修改和配置，对于做驱动开发和Linux内核定制的人来说，就不适合租赁容器，而虚机则没有任何限制。
容器系统架构
虚拟机是操作系统级别的资源隔离，容器是进程级别的资源隔离。
容器与虚拟机
三、无服务架构
虚拟机场景：“我需要购买三台2核4G、两台4核8G的云主机”
无服务场景：“我需要为X类型的3000个事件付费，为Y类型的500个事件付费”
真正“拎包入住”的体验
AWS Lambda最多只能运行5分钟
- 无需维护：让专业的人干专业的事，软件开发人员无需为服务器安装、应用部署、环境配置耗费时间，开发效率更高。
- 自动扩展：真正的无缝自动扩展资源，没有启动加载操作系统/虚拟机/镜像/容器的时间，资源调度更快。
- 按调用付费：将"按需付费"发挥到极致，事件驱动对服务调用，成本效益更佳。
四、软件定义网络
传统的网络设备包含了完整的三层，由厂商统一捆绑销售，第三方很难修改里面的软硬件结构。
传统网络逻辑分层架构
SDN技术：通过分离网络控制部分和封包传送部分来避免传统网络设备的缺点，处于数据通路上的网络设备退化为准硬件设备，网络中的所有网络设备的网络控制部分独立出来，由一台服务器单独承担。
SDN数据通路
网络控制部分从各个网络设备中独立出来，统一由SDN网络控制器承担，这样最大的好处是数据传送的路径是全局最优的。
SDN网络控制器，类似GPS导航卫星，它存储了全局的网络拓扑图，俯视整张网络，精确导航着每个数据包的流向。当某台网络设备收到一个数据包时，他就会询问网络控制器："这个包要往哪个口送出去？" SDN网络控制器可能回答：“从2端口送出去。"
为了加快转发速度，SDN网络设备会存储答案，即属于同一个会话的数据包直接从之前的出口送走，类似于现实生活中完成同一个运输任务的车队，在每个交叉路口，GPS只导航第一辆车，后面的车跟着行驶即可。
出租车SDN化
司机不熟悉线路或者绕路---->平台指定路线，司机负责驾驶
缺乏全局视角，运力分配不均衡---->平台集中调度车辆，合理分配运力，规划路线
专用车辆限制，运营门槛较高--->手机安装应用软件即可使用，接入门槛降低
传统网络痛点
- 设备复杂，实现成本高，运维难度大
- 调度困难，拥塞控制难，网络利用率低
- 网络僵化，创新业务部署慢
SDN核心思想：转控分离、控制集中、开放接口
传统网络设备紧耦合的网络架构被分拆成应用、控制、转发三层分离的架构。控制功能被转移到了服务器，上层应用、底层转发设施被抽象成多个逻辑实体。
SDN核心架构
四、网络功能虚拟化（NFV）
以手机NFV化为例
软硬一体，不同手机品牌操作界面差异较大--->软硬解耦，不同品牌手机操作界面差异较小
系统软件封闭，无法扩展新应用--->系统软件开放，应用扩展及其方便
硬件思维主导（按键），用户体验受限--->软件思维主导（触摸屏），用户体验大幅提升
手机NFV化
NFV的核心思想：上层业务云化、底层硬件标准化、横向分层运营
NFV核心架构
- NFVI：提供底层基础设施（软、硬件）能力
- VNF&EMS：提供业务处理与个体管理能力
- MANO：提供业务统一编排、网元统一管理、资源统一调度能力
五、大二层
大型IT企业（如微软、谷歌、亚马逊以及百度、阿里、腾讯等）为了满足各自的业务需求，都需要在全球范围的不同地理位置建立数据中心来管理它们得计算设备。为了便于管理和进行企业内部网络的流量调度，这些分布于不同地理位置的数据中心往往需要处于同一个二层网络之下，以保证它们的流量可以在网络层以下进行多路径路由，以及负载均衡等控制。因此，需要在原有数据中心网络互联的基础上，构建一张可以允许层协议通信的覆盖网络。在数据中心互连领域，通常将这样的覆盖网络称为大二层网络。
大型IT企业
大二层网络是针对于数据中心内虚拟机动态迁移这一特定需求场景而提出的概念，对于其他类型的网络并无特殊的价值和意义。
- 叠加网络Overlay：一种业务网络，像物流网一样，是业务层，更灵活。
- 物理网络Underlay：一种基础设施网络，像高速公路一样，是底层，更核心。
- 报文VxLAN：一种大二层协议，像快递单一样，用于给包裹打标签，实现传输隧道。
- 网元VTEP：一种网元设备，像快递箱一样，是传输隧道的终结点。
大二层网络
六、软件定义存储（SDS）
软件定义存储又叫分布式存储系统，它是将为数众多的普通计算机或服务器通过网络进行连接，同时对外提供一个整体的存储服务。
软件定义存储
软件定义存储四大特征：分布式、软硬解耦、易扩展、自动化
分布式
软硬解耦
易扩展
自动化
七、云操作系统
如同Windows操作系统对电脑软、硬件资源的管理、控制与调度一样，云操作系统是用于对云平台各类资源的管理、控制与调度。所不同的是，云操作系统具有宏观性、分布式、层次化的特征。
- 宏观性：负责管理整个云数据中心，而非单台电脑。每台云主机中安装的传统操作系统（Windows 、Linux）则是微观的；
- 分布式：各种服务模块分别部署于不同的服务器（非AllinOne模式）之上，每台服务器各司其职，共同构成一个庞大分布式系统；
- 层次化：根据云计算三层服务模式的定义，IaaS、PaaS、SaaS层都有各自的“云操作系统簇”，它们既相互独立又相互协同。
2010年，NASA和Rackspace联合发起的开源云计算管理平台项目，OpenStack侧重对“虚拟机”管理，改变IT资源供给模式。联想：建设楼房（虚拟机）需要塔吊（OpenStack）。
IaaS层"云操作系统簇"代表：OpenStack
2014年，Google开源的容器集群管理系统，Kubernetes侧重对“容器”管理，改变IT应用业务架构。联想：搬运集装箱（容器）需要龙门吊（Kubernetes ）。
PaaS层"云操作系统簇"代表：Kubernetes
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