【弹性计算】容器、裸金属

1.容器和云原生

容器技术 起源于虚拟化技术，Docker 和虚拟机和谐共存，用户也找到了适合两者的应用场景，二者对比如下图所示。但如何使虚拟机获得类似容器的便捷性与轻量特性，以及如何使容器获得类似虚拟机的安全性，一直是大家努力的目标，也使这两个技术都在向着更好的方向演进。

2013 年，Matt Stine 提出云原生的概念，2015 年，Linux 基金会将 “云原生” 定义得更为明确：使用开源软件堆栈进行容器化，围绕着容器化进行一系列的应用改造。在云原生的指引下，弹性计算体系内基于容器形态的产品及创新服务形态发展得更加快速。

1.1 容器服务

Kubernetes 在开源之前，在谷歌的数据中心已运行并持续优化了超过 10 年的时间。这使得 Kubernetes 在诞生之初就有了很高的起点。随着 Kubernetes 被广泛接受及其与 Docker 的融合，容器 PaaS 技术的主流路线逐渐过渡到 Kubernetes + Docker，不少云平台的容器服务也及时地推出了 容器服务 ACK（Container Service for Kubernetes，容器服务 Kubernetes 版）。容器服务 ACK 提供高性能、可伸缩的容器应用管理服务，支持企业级 Kubernetes 容器化应用的生命周期管理。容器服务 ACK 简化了集群的搭建和扩容等运维工作，整合其虚拟化、存储、网络和安全能力，打造云端最佳的 Kubernetes 容器化应用运行环境。

容器服务 ACK 针对不同托管深度需求的用户，提供分层透明化的底层资源托管能力，使用户可以更加专注于应用程序内部，而不是资源层面的问题。

1.2 弹性容器实例

容器很好，但是用户依然需要管理底层的云服务器资源，包括云服务器的扩容、缩容变配、升级等，因此 “无服务器” 就成为容器时代的方向。如果能够按需进行服务器的扩容、缩容，按量付费，使用户不再关心底层的资源，那就太完美了。

弹性容器实例（Elastic Container Instance，ECI）就是在这种外部需求的驱动下设计出来的敏捷安全的无服务器容器运行服务。用户只要提供打包好的镜像即可运行容器，并仅为容器实际运行消耗的资源付费。ECI 提供的是免运维的 IaaS 层容器组资源交付。用户通过 ECI 可以简化业务部署、构建等工作，专注于业务逻辑，无须关心复杂的基础设施维护工作。

ECI 中容器组的概念与 Kubernetes 的 Pod 概念完全兼容。用户通过简单的配置，即可在云上快捷部署一批容器。

对于用户来说，ECI 的核心价值是一方面简化了容器场景下的资源管理，另一方面具有对 Kubernetes 的北向兼容性。除此之外，ECI 的启动效率和弹性是其特性的核心，用户通过 ECI 可以在秒级拉起资源，完成业务的就绪，这对业务的承载是十分有价值的，也是 ECI 在未来会持续优化增强的关键能力。

1.3 函数计算

ECI 可以使用户更加聚焦在上层应用框架的建设上，但是在某些场景下，用户的业务是事件驱动的，比如对于类似在收到图片上传事件后，自动执行图片的转码压缩并归档存储的事件处理。如果云服务提供商能够提供一种事件驱动的计算服务，那是最理想的状态。函数计算（Function Compute）就是事件驱动的全托管计算服务。

函数计算为用户准备好计算资源，弹性且可靠地运行任务，并提供日志查询、性能监控和报警等功能。用户无须采购与管理服务器等基础设施，只需编写并上传代码即可。用户可以快速构建任何类型的应用和服务，并且只需为任务实际消耗的资源付费。这种行为和云计算诞生之初所强调的按需使用、按量付费的极致化需求十分接近，用户真的是为可量化的计算在付费。可以说，云原生模式下计算形态的演进一直在进行，而函数计算就是类似场景下的一种创新计算形态，帮助用户简化业务程序，简化资源管理，聚焦业务。

2.裸金属

技术的演进总是螺旋式地上升和迭代的，对于计算单元的演进方向从 物理机 到 虚拟机、容器，再到 无服务器计算 之后，随着虚拟化技术的演进，软硬件一体化 的概念被进一步地实践落地。经过重新定义的 裸金属 不仅成为云计算底层的通用硬件方案，而且产生了新的价值。

2.1 弹性裸金属服务器

阿里云于 2017 年首次对外公布提供 弹性裸金属服务器（ECS Bare Metal Instance）。这是一款同时兼具虚拟机弹性和物理机性能及特性的新型计算类产品，是基于其自主研发的下一代虚拟化技术而打造的新型计算类服务器产品。与上一代虚拟化技术相比，下一代虚拟化技术的主要创新在于不仅支持普通虚拟云服务器，而且全面支持嵌套虚拟化技术，在保留了普通云服务器的资源弹性的基础上，又借助嵌套虚拟化技术保留了物理机的体验。

弹性裸金属服务器融合了物理机与云服务器的各自优势，实现超强、超稳的计算能力。通过采用其自主研发的虚拟化 2.0 技术，用户的业务应用可以直接访问弹性裸金属服务器的处理器和内存，无任何虚拟化开销。弹性裸金属服务器具备物理机级别的完整处理器特性（例如 Intel SGX），以及物理机级别的资源隔离优势，特别适合在云上部署传统非虚拟化场景的应用。

弹性裸金属服务器通过自研芯片和自研 Hypervisor 系统软件，以及重新定义服务器硬件架构等软硬件和芯片技术，打造了全球领先的深度融合物理机和虚拟机特性的创新型计算架构。弹性裸金属服务器开创了一种新型的云服务器形式，可以与阿里云产品家族中的其他计算产品无缝对接，例如存储、网络、数据库等产品，完全兼容云服务器 ECS 实例的镜像系统，从而更多元化地结合业务场景进行资源构建。

弹性裸金属服务器可以进一步解决用户对高性能计算的强需求，更好地帮助用户搭建新型混合云。这款产品不仅具有虚拟机的灵活性和弹性，同时具备物理机的一切特性和优势，因此也具备再次虚拟化的能力，使得线下的专有云均可无缝平移到阿里云上，而不用担心嵌套虚拟化带来的性能开销，为用户上云提供了一种新途径。

2.2 超级计算集群

超级计算集群（Super Computing Cluster，SCC），简称 超算，是基于弹性裸金属服务器并搭配高速 RDMA 网络互联的 CPU 及 GPU 等异构加速设备，面向高性能计算、人工智能、工程计算、数据分析、音视频处理等应用，提供极致计算性能和并行效率的计算集群服务。

过去超算都是建设在超算中心或者用户自己的 IDC 内的，使用效率极低且弹性较差，而阿里云的弹性计算服务第一次将真正意义的超算搭建在了公共云上，让用户可以用到弹性、高性能的计算服务。同时，底层计算的并池，可以让超算集群的使用率大幅提高。例如平时可以承接普通计算任务的资源，当有超算任务时，在云上通过大规模的任务调度和海量的用户业务需求，进行资源搬迁就能实现。云端超算可以说是结合了弹性裸金属的新技术、云计算的大规模集中优势和超算这一传统典型场景的 “老树发新芽”，为超算场景用户带来了更高的业务价值。