裸金属架构、应用场景和趋势解析

裸金属云，又被称为裸机云，因其同时具备物理机级别的性能和云的弹性而备受瞩目。它的架构是在硬件上直接安装虚拟化软件，再于其上搭建操作系统和应用，并通过虚拟层内核和服务器控制台进行管理。

Openstack在虚拟化管理方面已经相当成熟，通过Nova我们可以执行多项任务，如创建虚拟机、管理虚拟设备、控制电源状态以及安装操作系统等。虚拟机在某些特定场景下可能无法满足需求，这些情况包括：

高性能计算集群

需要直接访问无法虚拟化的硬件设备

在hypervisor中运行效率不佳的数据库主机

对单租户、专用硬件、安全性、可靠性和控制有严格要求的环境

需要快速部署云基础设施的场景

而在裸金属（Ironic）诞生之前，物理机的管理一直缺乏成熟的解决方案。裸金属提供了物理机的添加、删除、电源管理和安装部署等功能。它提供了一系列通用驱动，同时也支持插件机制，让厂商可以开发适合自己的驱动，从而支持几乎全部硬件。

在不同行业中，基础设施虚拟化技术只是云计算的一部分。实际上，裸金属和虚拟化基础设施非常适合构建云。它们都能满足云计算的特征，包括资源池、计量消费、自助服务和弹性。关键的问题在于如何区分虚拟化和裸机云。

新兴的Bare Metal为云市场提供了一种替代或补充专用服务器虚拟化云服务环境的方法。换句话说，它实现了一个云服务对应一个专用物理服务器的映射，让业务能够访问并利用最原生的平台特性，包括内存和存储子系统的访问。Bare Metal特别适用于对性能延迟和密集I/O敏感的业务，如大数据系统、备份和恢复服务等。

没有技术是完美的。不同的应用程序对云基础设施有不同的要求。有些应用程序更适合在本地环境运行，不想与其他人共享。云服务提供商为了满足各种客户需求，提供了多种方案来解决IT问题。今天我们要深入探讨的是Bare Metal，一种云计算的另类基础架构。

Bare Metal通过API将物理主机云化，让用户可以自助式租用。目前，主要采用Openstack的裸金属（Ironic）服务进行部署。

从概念上讲，部署物理机与部署虚拟机在Nova中的流程具有相似性，都是通过创建虚拟机的方式来触发。底层实现的驱动却有所不同。虚拟机的底层驱动采用的是Libvirt的虚拟化技术，而物理机则采用裸金属（Ironic）技术。可以认为裸金属（Ironic）是一组Hypervisor API的集合，其功能与Libvirt相类似。

关于裸金属（Ironic）的技术架构和原理，建议查阅笔者之前发布的文章“详解OpenStack裸金属（Ironic）管理物理计算资源”。

Bare Metal的概念最早出现在Nova中，物理机和虚拟机的管理有很多相似之处，例如都需要进行开机、关机、安装部署和添加删除等操作。为了避免重复造轮子，它们在Nova同使用一个物理机Driver，将物理机管理作为计算资源管理的一个子集。

这种早期融合的方式也存在一些问题。作为Driver的Bare Metal拥有独立的数据库，与虚拟机管理的数据库并行存在并不合理。而且，在部署和管理Bare Metal的过程中，有很多独特的信息需要存储，这与虚拟机的管理是不同的。更重要的是，Bare Metal需要进行一些特殊操作，如设备发现、硬件RAID配置、固件更新和烧录等，这些操作不适合放在Nova中进行。更好的方法是在这些操作完成后向Nova注册，将其作为可用的资源并通过Nova Boot调用。

经过多次讨论和社区的努力，最终决定将Bare Metal分离出来，命名为裸金属（Ironic）。从Icehouse版本开始孵化项目，到Juno版本与Nova集成。在Kilo版本中正式融入OpenStack项目，通过Nova调用裸金属（Ironic）的API实现对物理机资源的管理和控制。传统的Hypervisor通常涵盖了创建虚拟机、枚举虚拟设备、管理电源和加载操作系统等功能。与之相较，裸金属（Ironic）不仅能够集成多重厂商驱动，而且提供一套Hypervisor API，使得物理机能够实现类似操作。裸金属（Ironic）可以被视为提供给Nova的一个Hypervisor驱动。

从架构上看，Bare Metal相对于Virtual架构拥有众多优势，包括性能一致性、安全隔离、定制化、稳定性等。它避免了虚拟内存和vCPU的OverCommit，实现了CPU和内存独享。

在IaaS层面，云服务提供商既可提供专用云主机服务，也可提供虚拟机服务。但对于规模较大的信息系统用户而言，将关键业务与多种应用混合在同一或几台主机上可能会引发信任问题。这时，Bare Metal以其一机独用的特性或视情况分担业务应用负载的能力，提供了独享带宽和云计算的服务能力，可在短时间内完成配置。其迅速响应、灵活支持、价格合理、管理便捷的优点使其成为许多规模企业的首选。

那么，Bare Metal作为一种云服务，其计费模式是怎样的呢？Bare Metal的计费方式与Virtualization架构的云服务计费方式相似。对于标准硬件，主要按使用时间计费；对于定制硬件，则采用包月计费。部分厂商还会对存储和网络资源单独按使用量进行计费。

在方案设计和实际部署中，Bare Metal的应用场景主要集中在哪些领域呢？它主要适用于计算、网络、存储性能要求高的应用，尚未实现虚拟化的应用，以及数据敏感的应用和主机托管迁移。

Bare Metal的主要玩家包括公有云厂商和托管设备厂商。目前，许多云服务厂商如轮推网都提供Bare Metal计算服务和专属服务器。Bare Metal服务器分为多种规格配置，包括单处理器多核到四处理器多核等。在选择配置时，需要综合评估应用需求并匹配相应的规格配置。随着IO需求的增加，处理器的数量也需要相应增加。

在服务目录和云特性方面，Bare Metal提供的云服务包括提供标准规格硬件和用户定制服务器、丰富的定制能力（包括硬件和软件）、多样的商业计费模式、镜像工具、快速克隆和重装服务器的能力以及在物理和虚拟环境之间的无缝迁移等。

展望未来云基础设施的发展趋势，云服务提供商在Bare Metal方面的发展方向包括提供定制化硬件的全方位覆盖、为特定配置推荐应用场景、提供多种操作系统的支持、缩短环境部署和配置时间以及服务迁移、高可用性、弹性伸缩等。轮推网的弹性裸金属服务器具备自主研发能力，拥有按量付费、分钟级交付等特点，让用户拥有完全物理隔离的专属服务器，综合了传统服务器租用的稳定性与云资源的弹性优势。用户可便捷地自助管理物理集群，享受卓越的计算性能和灵活的云服务。更多详情可咨询轮推网客服400-6388-808。