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云计算基础设施是内部系统和公共云之间的软件和硬件层，其融合了许多不同的工具和解决方案，是成功实现云计算部署的重要系统。
随着公共云改变了数据中心及其硬件的结构，这一层次的云计算基础设施不断发展。到目前为止，IT设备和数据中心系统采用了更加谨慎的方法，一切设施都在防火墙后面。只有用户的应用和数据在企业内部和防火墙内部，其应用程序也是如此。
云计算在某种程度上是移动的，迫使改变这种方法。如今，企业的业务需要面向外部厂商，例如AWS、Azure、谷歌云或其他云计算公司。企业需要在其防火墙中创建安全的数据流，以安全地连接到公共云并防止入侵者的进入和攻击，同时保持可接受的性能水平。
内部云VS云计算基础设施
随着云计算的发展，许多企业采用了内部云模型，通常称为私有云。这些私有云并不具有像亚马逊和IBM公司那样的大规模计算能力，但可以灵活地启动虚拟实例，并将其保留在内部。
企业的目标是简化私有云和公共云的组合，通常称为混合云。为了帮助完成此过程，企业使用超融合基础架构(HCI)等技术，云计算供应商提供安装交钥匙云计算环境所需的一切。这使企业可以将其传统的本地数据中心转变为可以通过单个仪表板管理的类似云计算的基础废话。
所有服务都通过基础设施即服务(IaaS)模型提供。因此，所有内容都是虚拟化的，因此可以轻松地设置基于云计算的基础设施进行复制、替换和关闭。
云计算基础设施构建模块
云计算基础设施的组件通常分为三大类：计算、网络和存储。
计算：执行云系统的基本计算。这几乎总是虚拟化，因此可以移动实例。
网络：通常是商用硬件运行某种软件定义网络(SDN)软件来管理云连接(有关网络的更多信息，请参见下文)。
存储：通常是硬盘和闪存存储的组合，旨在在公共云和私有云之间来回移动数据。
存储是云基础架构与传统数据中心基础架构相分离的地方。云基础架构通常使用本地连接的存储而不是存储区域网络上的共享磁盘阵列。AWS，Azure和Google等云服务提供商对SSD存储的收费高于硬盘存储收费。
云存储还使用为不同类型的存储方案设计的分布式文件系统，例如对象，大数据或块存储。使用的存储类型取决于企业需要处理的任务。关键点：云存储可以根据需要扩展或缩减。
云计算基础设施是任何平台和应用程序的基础。诸如笔记本电脑、电话或服务器之类的连接设备在这个更大的云计算系统中传输数据。
IaaS的好处
IaaS是构建云计算基础设施的基础。云计算基础设施是实体，IaaS是商店。IaaS使得从公共云提供商通过全球互联网租用这些云计算基础设施组件(计算、存储和网络)成为可能。
IaaS具有很多好处：
削减前期成本：IaaS消除了购买服务器硬件的前期资本支出，而这些服务器可能等待数周才能交付，需要更多时间安装和部署，最后进行配置。用户可以在15分钟内登录AWS公司公共云的控制面板并启动虚拟实例。
可扩展容量：如果企业需要更多容量，可以快速购买更多容量，并且如果发现不需要分配更多的容量，则可以缩减，不用支付购买新设备的前期资本支出。IaaS遵循基于使用的消费模式，企业可以按使用容量支付费用。
折扣：IaaS供应商还提供持续使用的折扣，或者如果企业进行大量的前期购买。节省的费用也可能高达75%。
IaaS的下一步是平台即服务(PaaS)，它建立在相同的IaaS平台和硬件之上。但PaaS已被扩展以提供更多服务，例如完整的开发环境，其中包括Web服务器、工具、编程语言和数据库。
为何使用云计算基础设施?
在传统的IT基础设施中，一切都与服务器相关联。企业的存储数据位于特定存储阵列上。应用程序在专用物理服务器上，如果有什么事情发生，那么企业的工作就会停止。
在云计算基础设施中，因为一切都是虚拟化的，所以没有任何东西与特定的物理服务器相关联。这适用于服务和应用程序。人们是否认为当登录Gmail时，每次都登录到同一台物理服务器?并不是，它可能是谷歌数据中心几十个虚拟化服务器之一。
如果企业为内部基础设施部署云计算基础设施模型，这同样适用于其AWS实例和内部服务。通过虚拟化存储、计算和网络组件，企业可以从任何可用的服务构建，而不是大量使用。例如，企业可以在具有低利用率的硬件上的虚拟服务器上启动应用程序。或者，可以在流量较低的交换机上部署网络连接。
借助云计算基础设施，DevOps团队可以构建他们的应用程序，以便以编程方式部署应用程序。可以告诉应用程序查找低利用率服务器或尽可能靠近数据存储部署。在传统的IT环境中，则无法做到这一点。
大型网络的变化
网络技术为云计算基础设施与传统IT之间的关系创造了重大变革。WAN通信技术中的当前标准，即多协议标签交换(MPLS)，旨在用于数据中心内部。它不能很好地处理高带宽应用程序，并且很容易过载。此外，数据以未加密的方式传输，这在通过公共互联网传输时会产生明显的问题。
SD-WAN是为公共互联网制作的，允许企业使用VPN加密流量。它使用智能路由来管理流量以避免瓶颈，并且大多数SD-WAN供应商已经构建了自己的专用网络来补充公共互联网，因此不必与Netflix流量进行竞争。
因为它是为公共互联网构建的，所以SD-WAN的优势之一就是安全性。SD-WAN在整个网络(包括全球互联网)上提供端到端加密，并且由于软件定义的安全性，所有设备和端点都经过了完全身份验证。
云计算基础设施面临的挑战
公共云中的云计算基础设施并不是一个完美的解决方案。可能存在问题，通常这些问题都很严重。请注意这些是公共云特有的问题，不应影响企业在内部部署的任何私有云基础设施。
嘈杂的邻居
第一个问题是嘈杂邻居的问题。运行虚拟实例时，虚拟机将在数据中心的AWS、Azure、IBM、Google公共云服务器上运行。物理服务器可能是一个双插槽机架式安装，具有两个IntelXeon和大量内存。如果在28核XeonCPU上分配四个内核，那么其他24个内核将被租给其他人，但无法知道他们的身份。
其结果可能是影响用户性能的应用程序，无论是计算、内存还是网络。云计算用户的一个常见做法是启动一堆虚拟机，运行基准测试以查看性能，并关闭他们不需要的虚拟机。
对此的解决方案就是所谓的裸机云。在裸机环境中，CPU未虚拟化。那个28核的Xeon就是你的全部。没有嘈杂的邻居，也没有操作系统。裸机解决方案意味着企业可以从OS堆栈中提取所有内容。
裸机解决方案专为性能至关重要的特定环境而设计，或者希望访问自定义芯片。例如，在虚拟化环境中，则无法访问网络芯片。在裸机中可以，所以可以自定义网络，比如数据包检查。
延迟
另一个问题是延迟。公共云性能并不一致，除非在使用率大幅下降的夜晚。如果用户的应用程序对延迟问题很敏感，则可能会遇到代价高昂的问题。
一种解决方案是更改应用的位置。用户可能正在连接到另一侧的数据中心。可以请求距离其更近的数据中心，以减少延迟。当然，这可能会花费更多，所以必须权衡利益。
例如，用户可以直接连接到云提供商，AWS作为AWS Direct Connect。然而，这是一个更加昂贵的解决方案，因为用户现在正在使用提供商自己的网络。