云计算与服务器概述

一、 云计算概述

1. IT 发展趋势：从传统到云化

• 传统 IT 挑战：随着移动互联网与物联网发展，数据量爆炸式增长，传统 IT 架构面临业务上线慢、扩展困难、可靠性不足、TCO（总拥有成本）居高不下等问题。
• 发展方向：IT 基础设施逐步走向云化，从 “传统架构（单服务器运行单 OS 与应用）” 到 “虚拟化架构（单服务器运行多 OS 与应用）”，最终演进为 “企业云化架构（通过 Cloud OS 管理资源池，灵活分配资源）”。
• 产业主流：以云计算为基础的 “第三平台” 成为核心，相比第一平台（大型机）、第二平台（局域网、因特网、服务器），可支持十亿级用户与百万级应用。

2. 云计算核心认知

• 定义

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  • NIST（美国国家标准与技术研究院）定义：通过可配置计算资源共享池，按需提供网络、服务器、存储、应用等资源，快速供应与释放，减少管理工作量和服务提供商交互。
  • 维基百科定义：通过互联网以服务形式提供动态可伸缩虚拟化资源的计算模式。

• 生活与工作应用：生活中常见云视频、云相册、云音乐、云文档；工作中用于云会议、网络直播等场景，满足跨区域协作与大规模内容分发需求。

• 发展阶段

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  • 云计算 1.0：以虚拟化技术为核心（如 VMware ESX、KVM），提升资源利用率。
  • 云计算 2.0：实现软件定义与整合（如 OpenStack），标准化资源服务，推动基础设施云化。
  • 云计算 3.0：聚焦云原生与业务重构（如 Docker、Cloud Foundry），实现敏捷应用开发与生命周期管理。

• 核心特征：包含按需自助服务（用户自主申请资源）、广泛网络接入（通过网络随时访问）、资源池化（集中管理资源，动态分配）、快速弹性伸缩（根据业务需求调整资源规模）、可计量服务（按使用量计费）5 个特征。

3. 云计算服务与部署模式

• 服务模式

  ：按分层逻辑分为三类，自上而下覆盖不同用户需求：

  • SaaS（软件即服务）：云服务商提供完整应用程序，用户通过浏览器等工具使用，无需关注底层硬件与软件维护，如在线办公软件。
  • PaaS（平台即服务）：提供开发与运行平台（如中间件、数据库），用户可在此平台开发、部署应用，减少基础环境搭建工作量。
  • IaaS（基础设施即服务）：提供计算、存储、网络等基础硬件资源，用户可自主安装操作系统与软件，类似 “云端服务器租赁”。

• 部署模式

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  • 私有云：由单一组织拥有，仅为该组织服务，数据安全性高，适合对数据隐私要求严格的企业（如金融、政务）。
  • 公有云：由云服务商运营，向公众或企业用户开放，按需付费，无需自建硬件，适合中小企业或业务波动大的场景。
  • 混合云：结合私有云与公有云，可根据业务需求灵活调度资源，平衡安全性与扩展性。

4. 主流云计算厂家与技术

• 头部厂家及代表技术

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  | 厂家 | 核心云平台 | 代表技术 |

  |----|----|----|

  | 华为 | 华为云 | ECS（弹性计算服务）、OBS（对象存储服务）、EVS（弹性卷服务）、CCE（云容器引擎）|

  |Amazon|AWS|EC2（弹性计算云）、S3（简单存储服务）、RDS（关系型数据库服务）|

  |Microsoft|Azure | 虚拟机、Azure Blob 存储、Azure SQL 数据库 |

  |Google|Google Cloud|Google Compute Engine、Google Cloud Storage|

  |Alibaba | 阿里云 | ECS（弹性计算服务）、OSS（对象存储服务）|

  |VMware|VMware Cloud Foundation|vSphere（虚拟化平台）、NSX（网络虚拟化）、vSAN（超融合存储）|

• 华为云优势：提供 240 + 云服务，服务 400 万 + 开发者与 41000 + 合作伙伴，在政务云、金融云、汽车云等领域市场份额领先，华为云 Stack（混合云解决方案）与 FusionCompute（虚拟化解决方案）可满足不同部署需求，实现 “用户视角一朵云”。

二、 服务器基础

1. 服务器核心定义与特点

• 定义：服务器是高性能计算机，相比普通计算机，运行速度更快、负载更高、价格更高，主要为用户提供服务，可分为文件服务器、数据库服务器和应用程序服务器三类。
• 核心特点：包含可用性、可扩展性、可管理性、易用性、可靠性 5 个维度，确保长期稳定运行并满足业务增长需求。
• 应用场景：覆盖代理、DNS、Web、邮件、文件、数据库等多种服务场景，是各类网络应用的运行载体。

2. 服务器发展与分类

• 发展历程：伴随计算产业演进，从计算 1.0（大型机、小型机，专用计算）、计算 2.0（数据中心，x86 架构，通用计算），逐步迈向计算 3.0（全栈全场景，智能计算）。

• 硬件形态分类

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  • 塔式服务器：外观类似台式机，适合小型企业或分支机构，扩展性较好但占用空间大。
  • 机架服务器：采用标准机架式设计，可统一安装在机柜中，空间利用率高，是数据中心主流类型。
  • 刀片服务器：多个服务器模块（刀片）集中在一个机框内，共享电源、散热等资源，高密度设计，适合大规模数据中心。

3. 服务器硬件组成

以华为 TaiShan 200 服务器为例，核心硬件包括 9 大部件：

部件	功能描述
机箱	承载所有硬件组件，提供物理保护
主板	连接各硬件的核心载体，传输数据与信号
CPU	中央处理器，运算和控制核心，由逻辑运算单元、控制单元、存储单元构成，主频、外频、总线频率、倍频系数决定其性能
内存	主存储器，暂存 CPU 运算数据与外部存储交换数据，由内存芯片、电路板、金手指组成
散热器	为 CPU 等高温部件散热，防止硬件过热损坏
电源	提供稳定电力，支持冗余设计，避免单电源故障导致服务器停机
风扇	辅助散热，与散热器配合维持机箱内部温度稳定
硬盘	存储设备，主流类型有 SATA、SAS、NL-SAS、SSD，不同类型在转速、容量、MTBF（平均无故障工作时间）上差异显著
导风罩	引导气流走向，优化散热效率

4. 关键技术：RAID 与管理技术

• RAID 技术

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  • 定义：独立硬盘冗余阵列，通过虚拟化技术将多个硬盘组合成阵列，提升性能或实现数据冗余。
  • 核心功能：包含热备（全局式、专用式）和重构机制，硬盘故障时，热备盘自动顶替并重构数据，保障数据安全。
  • 实现方式：分为软件 RAID（依赖操作系统，成本低但占用 CPU 资源）、内置插卡式 RAID（减少 CPU 占用，性能与容错性较好）、外置独立磁盘阵列 RAID（独立于操作系统，适合高端服务器，扩展性与可靠性最优）三类。

• 网卡技术

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  • 定义：又称网络适配器，是计算机接入网络的核心设备，具有固定网络地址（MAC 地址），负责数据的发送、接收、封装、解封、链路管理及编码译码。
  • 华为服务器网卡类型：板载网卡（集成于主板，不可更换）、PCIe 标卡（可灵活配置于标准 PCIe 插槽）、灵活 IO 插卡（华为自研，仅适用于华为机架服务器）、Mezz 卡（刀片服务器专用）。

• BMC 与 BIOS

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  • BMC：主板管理控制单元，是 IPMI（智能平台管理接口）规范的核心，负责采集传感器信号、监控硬件状态、发送告警信息；华为自研 iBMC 系统，实现服务器全生命周期嵌入式管理。
  • BIOS：基本输入输出系统，固化在计算机中的程序，功能包括检测和初始化硬件、引导操作系统、实现高级电源管理，是硬件与操作系统之间的底层控制桥梁。