云计算
一、云计算的第一性原理(稳定层)
云计算不是远程服务器,也不是某家厂商的平台,而是一套资源组织与交付的通用范式。
1. 核心矛盾
IT 基础设施的核心矛盾:资源昂贵且闲置 ⟂ 需求波动且不可预测
2. 第一性原理
云计算通过以下五条不可再简化的原理解决上述矛盾:
- **资源抽象**:将计算、存储、网络从物理实体中解耦,转化为软件可定义资源
- **自动化调度**:用软件系统替代人工运维,实现规模化管理
- **多租户隔离**:在共享基础设施上实现安全、性能、配额隔离
- **弹性与按需**:通过时间维度复用资源,提高整体利用率
- **规模效应**:通过标准化与集中化摊薄边际成本
后续所有 IaaS / PaaS / Serverless / 云网络设计,均可回溯到这五条原理。
二、云计算能力总览(认知主干)
云计算能力树├── 资源抽象层(虚拟化)│ ├── 计算虚拟化│ ├── 存储虚拟化│ └── 网络虚拟化├── 控制与调度层│ ├── 资源编排│ ├── 自动伸缩│ └── 故障恢复├── 平台能力层(PaaS)│ ├── 数据服务│ ├── 容器与应用运行时│ └── 大数据与 AI├── 应用交付层│ ├── 托管应用│ └── Serverless└── 治理与安全层 ├── 身份与访问控制 ├── 网络与数据安全 └── 运维治理三、IaaS:基础设施即服务(架构稳定层)
1. IaaS 的本质
IaaS = 对计算、存储、网络资源的标准化抽象 + 自动化交付
用户关注的是“我需要多少资源”,而不是“资源如何被管理”。
2. 计算虚拟化(Compute)
原理层
- 时间复用 CPU
- 空间隔离内存
- 软件模拟或辅助执行特权指令
架构模式
- 裸机虚拟化
- 寄居虚拟化
- 硬件辅助虚拟化
虚拟机规格的差异,本质是 CPU / 内存 / IO 比例的不同权衡。
稳定认知
- 弹性来自于 **虚拟机的可复制性**
- 高可用来自于 **实例无状态化 + 调度迁移**
3. 存储虚拟化(Storage)
原理层
- 容量、性能、可靠性三者解耦
- 多副本或纠删码保证数据安全
架构模式
- 块存储:性能确定性
- 对象存储:容量无限扩展
云硬盘性能随容量提升,本质是 IO 通道配额的比例分配。
4. 网络虚拟化(Network)
原理层
- 控制面 / 数据面分离
- 网络即策略,而非线缆
核心抽象
- VPC:逻辑隔离的私有网络空间
- 子网:广播域与调度单元
- 路由表:转发表达
- 安全组:状态防火墙规则
5. 弹性、容错与运维
- 弹性:通过实例复制 + 负载均衡实现
- 容错:宿主机 → 可用区 → 区域 的逐级隔离
- 运维:从“登录服务器”转向“管理资源状态”
四、PaaS:平台即服务(生产力抽象层)
1. PaaS 的本质
PaaS = 通过限制自由度,换取规模化自动化与生产效率
2. 判断一个 PaaS 的四个维度
- 是否自带运行环境
- 用户控制边界
- 是否有状态
- 底层资源是否对用户透明
3. 核心 PaaS 形态
云数据库
- 自动高可用
- 自动扩展
- 自动调优
云数据库的价值不在“能跑 SQL”,而在于自动化运维能力。
容器平台
- 提供声明式应用模型
- 解耦应用与基础设施
大数据与 AI 平台
- 存储计算解耦
- 弹性显著降低试错成本
五、Serverless:极致抽象的应用形态
本质
Serverless = 开发者只关心业务逻辑,不再关心运行环境
代价
- 强平台绑定
- 架构复杂度上移
- 不适合复杂长流程系统
六、数据中心与云网络演进(时间维度)
1. 网络演进路径
- 三层网络:解决规模问题
- 堆叠双活:解决可靠性问题
- Spine-Leaf:解决东西向流量爆炸问题
网络架构演进的根本驱动力:流量模式的变化。
七、混合云:现实世界的折中解
核心动因
- 合规与安全
- 成本控制
- 组织转型节奏
难点
- 统一身份
- 统一运维
- 数据一致性
八、云安全(治理层)
云安全不是"防黑客",而是在共享基础设施上建立信任边界。
- 身份与访问控制
- 数据安全
- 网络隔离
- 合规与审计
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