裸金屬雲基礎架構的應用場景和趨勢解析

作者：Hardy 來源：https://mp.weixin.qq.com/s/Z9GIUs70qpq3PjEYxQgVig

如今Openstack在虛擬化管理部分已經很成熟了，透過Nova我們可以建立虛擬機器、列舉虛擬裝置、管理電源狀態、安裝作業系統等。但是有時候虛擬機器無法滿足要求，比如以下幾種情況需要直使用物理機:

·高效能的計算叢集。

·計算任務需要訪問無法虛擬化的硬體裝置。

·資料庫主機(有些資料庫在hypervisor中執行效率很差)。

·單租戶、專用硬體、安全性、可靠性和其他控制要求。

·快速部署雲基礎設施。

但是在Ironic (Bare Metal Provisioning)誕生之前，物理機管理上一直沒有成熟的解決方案。它可以解決物理機的新增，刪除，電源管理和安裝部署。Ironic提供了一系列常用的驅動，同時提供了外掛的機制讓廠商可以開發自己的Driver，這讓它支援幾乎所有的硬體。

另外，在不同行業，基礎設施虛擬化技術只是一個雲端計算要求。但事實上，Bare Metal和虛擬化基礎設施非常適合構建雲。兩種型別的基礎設施都可以滿足雲端計算的特徵，包括資源池、計量消費、自助服務、和彈性。那麼，真正的問題是如何虛擬化和裸機雲是不同的。

新興的Bare Metal為雲市場提供了一種方法來補充或替代與專用伺服器虛擬化的雲服務環境。換句話說，這是一個雲服務對映到一個專用的物理伺服器。業務可以訪問和利用最原生的特性平臺，包括訪問記憶體和儲存子系統。

Bare Metal適合的應用主是對效能延遲和密集I/O敏感的業務，工作負載等大資料系統、備份和恢復服務等。

但是，沒有什麼技術是完美的。不同的應用程式對雲基礎設施會有不同要求。有些應用程式僅僅適合執行在本地環境，不想和其他人共享。雲服務提供商是為了滿足不同客戶的需求，為使用者提供多種方案，幫助使用者解決IT問題。 今天我們要討論的就是Bare Metal，雲端計算的另一種基礎架構。

Bare Metal是直接將物理主機透過API雲化，讓使用者可以自助式租用。目前，主要採用Openstack的Ironic服務進行部署。

在概念上，部署物理機跟部署虛擬機器對Nova來說是一樣，都是Nova透過建立虛擬機器的方式來觸發，只是底層Nova-Scheduler和Nova-Compute的驅動不一樣。虛擬機器的底層驅動採用的Libvirt的虛擬化技術，而物理機是採用Ironic技術，Ironic可以看成一組 Hypervisor API的集合，其功能與Libvirt類似。

Ironic技術架構和原理解釋，請參考筆者歷史發文“詳解OpenStack Ironic管理物理計算資源”。

Bare Metal的概念最早出現在Nova裡，物理機和虛擬機器管理有很多地方非常相似，比如物理機和虛擬機器都需要開機、關機，安裝部署，新增和刪除，為了避免重複造輪子，他們在Nova中實現了一個物理機的Driver，這樣把物理機管理做為計算 資源管理的一個子集了。

後來發現這樣做有些問題。

早期Bare Metal作為一個Driver，有著自己的資料庫，同一個專案中有兩套資料庫並不合適。在部署和管理Bare Metal的過程中，有很多需要儲存的資訊是和部署管理虛擬機器是不同的。

更重要的是Bare Metal需要一些比較特殊的行為，比如Discovery，Hardware RAID Configuration，Firmware Updates，Burn-in等這些操作不適合放在Nova裡面。比較好的辦法是當這些操作完成以後向Nova去註冊，作為Nova中的可用的資源並透過Nova Boot去呼叫這些資源。

經過很多次討論，開始社群把Bare Metal分離出來了，命名為Ironic，從Icehouse版開始進入專案孵化，並在Juno版與Nova進行整合。在Kilo版開始正式的整合到OpenStack專案中來，透過Nova呼叫Ironic的API來實現對物理機資源的管理和控制。

傳統的Hypervisor一般包括建立虛擬機器、列舉虛擬裝置、管理電源、載入作業系統等功能，與之對應，Ironic可以整合多個廠商驅動並提供一套Hypervisor API幫助物理機實現類似操作，所以，Ironic可以看成提供給Nova的一個Hypervisor驅動。

在架構上對比發現，Bare Metal相對於Virtual 架構具有很多優勢，如Consistent Performance (規避虛擬記憶體和vCPU的OverCommit，CPU和記憶體獨享)，安全隔離，定製化，穩定性等。

在IaaS層面，雲服務提供商既可以提供專用雲主機服務，也可以提供虛擬機器服務，但針對資訊系統稍具規模的使用者而言，就如傳統的資料中心服務一樣，關鍵的業務與若干其他一般性業務、應用混雜在某一臺或是幾臺(透過虛擬機器的動態遷移，可以實現虛擬機器在若干物理機之間的遷移)主機上，可能總是不會讓客戶十分放心。

而Bare Metal則可以一機獨用，也可以視情況分擔幾個業務應用的負載，可獲得獨享頻寬，而帶有云計算標籤的服務能力，更可以短時間內完成配置。

迅速響應的速度、靈活的支援、更加低廉的價格、完善方便的管理的有點，將更有可能讓專用Bare Metal成為已經初具規模的企業使用者所青睞的物件。

既然Bare Metal作為一種雲服務。

那麼，在商業模式上，它的計費模式是怎麼的呢?

·計費方式和以與Virtualization的架構的雲服務計費方式基本一致。

·對於標準硬體，主要採用按使用時間計費。

·對於定製的硬體，主要採用包月的計費形式。

·有些廠商，對儲存和網路資源單獨按使用量計費。

在方案設計和實踐部署中，Bare Metal應用場景主要集中在哪裡呢?

·計算、網路、儲存效能要求高的應用

·尚未實現虛擬化的應用

·資料敏感的應用

·主機託管遷移

Bare Metal主要玩家包括公有云的廠商和託管裝置廠商，當然，目前很多雲服務廠商都提供Bare Metal計算服務和儲存專屬於伺服器(如華為雲)。

Bare Metal伺服器的大致分為單處理器多核、雙處理器多核、四處理器多核等，但需要綜合評估應用需求，匹配規格配置。IO的增加，同時也需要處理器個數的增加。

在服務目錄和雲特性上，Bare Metal能提供的雲服務包含哪些?

·提供標準規格硬體，同時使用者可以根據需求定製伺服器

·豐富的定製能力，包括硬體的基本選項到高階選項，同時提供Pass層的軟體應用

·多樣的商業計費模式

·提供映象工具

·快速克隆和重灌伺服器的能力，在物理和虛擬環境之間實現無縫遷移

在雲基礎設施未來趨勢方面，雲服務提供商提供Bare Metal的發展方向?

·定製化硬體的提供，包括，處理器，記憶體，儲存，網路，以及PCIe，GPU等主流硬體的全面覆蓋。

·對於標準硬體，提供適合該配置的應用場景推薦。

·提供多種作業系統的支援。

·縮短環境部署以及配置的時間。

·服務遷移、高可用性、彈性伸縮等。