网硕互联帮助中心云计算全套入门｜云计算概述 + 服务器硬件 + 存储技术基础
前言
现在数字化业务飞速发展，云计算已经成为IT基础设施的主流。很多同学刚开始接触云，会搞不清：云计算到底是什么？服务器内部由哪些部件组成？存储、RAID、SAN、NAS这些概念又该怎么理解。
一、云计算概述
1.1 重新认识IT
IT即信息技术，是信息处理的总集合，包含硬件、软件、通信以及各类配套服务。
很多互联网新业态本质就是IT模式的重构：
- 网约车：自己没有一辆车，却做车辆出行服务
- 线上民宿：自己没有一间客房，提供住宿服务
- 即时通讯：不自建通信网络实现消息互通
- 电商平台：没有实体店面完成商品零售
IT核心架构：以数据中心为底座
1.2 传统IT的痛点
移动互联网、物联网时代，海量终端接入，数据爆炸式增长，传统物理IT架构暴露大量问题：
解决方向：IT基础设施整合、资源整合复用、业务协同持续优化。
IT架构的三代演变
IT产业三大平台
- 第一平台：大型机时代
- 第二平台：局域网、因特网、独立物理服务器
- 第三平台：云计算、大数据、移动互联、物联网，当今产业主流
1.3 虚拟化技术——云计算的基石
虚拟化：把各类物理资源抽象为逻辑资源；实现操作系统与底层硬件解耦，上层从共享资源池中申请资源。
虚拟化发展简史
1.4 云计算定义（NIST权威定义）
云计算是一种模型，实现随时随地、便捷、按需从可配置计算资源共享池中获取网络、服务器、存储、应用、服务；资源能够快速供应和释放，降低管理工作量，减少与服务商交互。
生活中的云计算实例：云相册、云文档、云音乐；工作场景：云会议、网络直播。
✨云计算五大关键特征
1.5 云计算三大服务模式 IaaS / PaaS / SaaS
| IaaS | 基础设施即服务 | 提供底层虚拟化硬件资源：虚拟机、磁盘、网络 | 云：硬件、虚拟化；用户：操作系统、中间件、应用、数据 |
| PaaS | 平台即服务 | 提供开发运行平台：数据库、中间件等 | 云：硬件、虚拟化、OS、中间件；用户：应用、业务数据 |
| SaaS | 软件即服务 | 直接交付成品软件，开箱即用 | 云负责绝大多数底层；用户仅使用软件、维护业务数据 |
1.6 云计算三种部署模式
1.7 云计算发展三阶段
1.8 主流云厂商与产品
| 华为 | 华为云、华为云Stack、FusionCompute | ECS、OBS、EVS、CCE |
| Amazon | AWS | EC2、S3、RDS |
| Microsoft | Azure | 虚拟机、Blob存储、Azure SQL |
| Google Cloud | GCE、GCS | |
| IBM | IBM Cloud | 虚拟服务器、对象存储 |
| Alibaba | 阿里云 | ECS、OSS |
| VMware | VMware Cloud Foundation | vSphere、NSX、vSAN、Workstation |
FusionCompute / 华为云Stack / 华为公有云对比
| 定位 | 虚拟化解决方案 | 混合云/私有云解决方案 | 公有云服务平台 |
| 面向对象 | 企业 | 企业 | 企业+个人 |
| 最小部署 | 需要物理硬件服务器存储网络 | 需要物理硬件 | 无需硬件，互联网访问 |
| 初始投资 | 采购硬件设备 | 硬件+订阅服务 | 按需付费，无硬件采购 |
| 适用场景 | 数据中心虚拟化 | 私有云、混合云 | 公有云、混合云 |
| 服务数量 | 虚拟机、容器 | 90+云服务 | 240+云服务 |
二、服务器硬件基础
2.1 服务器是什么
服务器是一类特殊计算机，特点：运行速度快、高负载、高可靠性、价格更高。 用途：Web、数据库、DNS、文件、邮件、代理等业务服务。
服务器五大特性：可靠性、可用性、可扩展性、可管理性、易用性。
计算产业演进
2.2 服务器硬件形态
2.3 服务器硬件组件
CPU 中央处理器 计算机运算、控制核心；由运算器、控制器、寄存器存储单元组成。 关键参数：主频、外频、倍频系数、总线频率。
内存 主存储器，CPU可以直接寻址；临时存放CPU运算数据，是CPU与硬盘交换数据的桥梁。
硬盘（磁盘）持久化存储
| SATA | 7200转，成本低，桌面级 |
| SAS | 企业级，10k/15k高转速，向下兼容SATA盘 |
| NL‑SAS | SAS接口的SATA盘，用于分级存储 |
| SSD固态硬盘 | 闪存芯片，无机械部件，读写性能高，MTBF高 |
RAID卡（磁盘阵列卡） 管理多块物理硬盘，组成RAID逻辑盘，提升性能或实现数据冗余容错。
网卡 NIC网络接口卡
实现服务器网络接入；完成数据封装解封、收发、链路管理。
- 板载网卡：集成主板PCH芯片，不可更换
- PCIe标卡：标准PCIe插槽通用网卡
- 灵活IO插卡：华为机架服务器专用
- Mezz卡：刀片服务器专用
电源 & 风扇 支持冗余配置，支持热插拔；单个部件故障服务器不停机，保障业务连续运行。
其他：主板、散热器、机箱、导风罩。
2.4 RAID磁盘阵列
RAID：独立磁盘冗余阵列，将多块物理硬盘虚拟为逻辑磁盘，目标提升性能、提供数据冗余容错。
RAID实现的三种方式
| CPU占用 | 高，占用服务器CPU | 低，阵列卡自带处理器 | 完全独立，不占用服务器CPU |
| 成本 | 最低 | 中等 | 高 |
| 可扩展性 | 差 | 一般 | 强，支持双控、共享存储 |
RAID关键概念
-
热备盘 Hot‑Spare
：RAID组备用硬盘。磁盘故障后自动顶替故障盘。分为：
- 全局热备：给本系统所有冗余RAID组共享使用
- 专用热备：只为某一组RAID服务
-
重构 Rebuild：故障硬盘更换新盘后，系统把数据、校验信息重新计算同步，恢复RAID的冗余能力。
2.5 服务器管理技术 IPMI / BMC / BIOS
简单流程：开机BIOS完成硬件检测，引导操作系统启动；BMC独立后台持续监控整机硬件状态。
三、存储技术基础
3.1 存储基本概念
存储分为内存（易失，断电数据丢失）、外存（磁盘等，持久保存数据）。
存储三大连接方式
DAS 直连存储 Direct‑Attached Storage，直连附加存储。磁盘直接挂接在服务器本地，本地硬盘。 优点：部署简单；缺点：资源无法共享，数据难以统一管理。
NAS 网络附加存储 Network‑Attached Storage。走以太网TCP/IP网络；对外提供文件共享。支持NFS、CIFS/SMB协议。
访问单位：文件级别，多台服务器可以同时读写共享文件。
SAN 存储区域网络 Storage Area Network，专门的存储网络。分为FC‑SAN（光纤）、IP‑SAN（iSCSI以太网）。
访问单位：块级别，服务器识别到是一块磁盘，格式化之后使用。
NAS vs SAN简单区分
- NAS：网络上的文件服务器，直接共享文件夹、文件。
- SAN：给服务器送一块裸磁盘块设备，服务器本地做文件系统。
3.2 常见RAID级别详解
| RAID0（带区卷） | 2 | 全部磁盘容量相加 | ❌无容错，坏任意一块全盘数据丢失 | 读写性能高 | 条带拆分并行读写，追求速度，无数据保护 |
| RAID1（镜像卷） | 2 | 单块盘容量 | ✅允许坏1块盘 | 读性能提升，写性能一般 | 两份完全相同副本；空间浪费一半，数据安全 |
| RAID5 | 3 | (n‑1)块盘总容量 | ✅允许坏1块盘 | 读快，写性能一般（需要计算校验） | 分布式校验；企业最常用，兼顾容量、性能、可靠性 |
| RAID6 | 4 | (n‑2)块盘总容量 | ✅允许同时坏2块盘 | 读快，写开销更大 | 双份校验；适合大容量硬盘环境，故障风险高场景 |
| RAID10(1+0) | 4 | 总容量一半 | 每组镜像坏一块可容忍 | 读写性能优秀，高可靠 | 先镜像再条带；高性能高可靠，成本高 |
| JBOD（跨区卷） | 2 | 全部磁盘相加 | ❌无容错，坏任意一块全部数据丢失 | 性能等于单块磁盘 | 顺序写满一块再写下一块，不属于标准RAID级别 |
考试重点：
- RAID0：性能最优，完全无冗余，不能存重要业务
- RAID1：镜像，100%空间损耗一半
- RAID5：至少3块盘，损失一块盘容量用于校验，最多坏一块
- RAID6：至少4块盘，损失两块盘容量，最多坏两块
- RAID10：4块起步，一半容量可用，兼顾性能和可靠性
3.3 存储协议
3.4 备份、容灾基础概念
-
备份：把数据复制一份保存；应对逻辑错误、误删除、病毒。备份是事后恢复。
-
容灾
：多站点部署，应对机房断电、火灾、地震等物理级灾难。
- RTO：恢复时间目标，故障之后业务恢复可以接受的最长时间。
- RPO：恢复点目标，故障发生，最多允许丢失多久的数据。
RTO越小代表业务恢复越快；RPO越小，代表丢失的数据越少。
3.5 存储虚拟化
存储虚拟化：把多组物理存储资源抽象成统一资源池，屏蔽底层硬件差异，统一分配给上层服务器使用。 存储虚拟化是云存储的底层关键技术。
四、知识点小结
学习提示：如果备考HCIA‑Cloud，RAID各个级别磁盘数量、容量、容错、DAS/NAS/SAN区别是高频考点。
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