當阿里云神龍遇上ZStack，彈性裸金屬服務器了解一下？

　　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，開放的云環境、統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，許多用戶也發現，云主機的性能往往跟不上企業的業務需求——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，或通過預先準備好的磁盤鏡像克隆操作系統。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展也并非是一帆風順。

　　早在2010年，裸金屬的概念就在業界開始傳播，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。

　　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物理服務器的升級版：既具備傳統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，兼容了雙方的優點，在滿足核心應用場景對高性能計算及穩定性需求的同時，還兼具云計算的彈性、靈活和傳統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巨頭也開始研發類似產品。時至今日，裸金屬的概念已經成為了行業熱門。就在不久前，阿里云和華為云都分別發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展提供了強大的平臺與基礎，借助于虛擬化的優勢，云計算顛覆了傳統數據中心的硬件架構，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?在虛擬化技術出現之前，所有的硬件都是物理形態的，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，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，這也恰恰是互聯網時代的典型特征。

　　虛擬化也同樣賦予了傳統服務器以“新生”。在使用虛擬化技術之后，用戶已經不用考慮如何實現硬件之間的復雜連接，也不需再考慮運行何種操作系統平臺。只要實現了硬件互通，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，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。

　　性能不穩定的問題則更加嚴峻。對于企業級業務來說，穩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。但測試后發現，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，同樣也是裸金屬區別于傳統物理服務器的核心。而神龍裸金屬服務器所要實現的，就是將虛擬化的思路應用于傳統服務器當中，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，實現了平臺跟處理器一定程度的解耦，也大大提升了系統的適配性。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，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的數據顯示，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化的空間。

　　“傳統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為服務器分配磁盤。這就突破了很多傳統裸金屬的局限性，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，還要包括后續的保養、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常可觀的數字。

　　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有裸金屬或傳統服務器的方式。

　　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，客戶環境中的物理機服務器不再是傳統的服務器，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，神龍私有云一經發布就受到了業界的廣泛關注。在對于性能要求嚴苛的高性能計算領域、追求最大性能優勢的容器場景和高度安全性的信創場景中，神龍私有云都能夠游刃有余。尤其化解了信創環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，實現了國產服務器+國產操作系統在物理環境的高效、穩定運行。

　　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，其中最大規模的客戶已部署了數百臺神龍服務器。僅通過兩臺物理機安裝ZStack軟件，就能夠管控數百臺至數千臺神龍服務器，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。