随着云服务在众多企业的核心业务中占据更多“C 位”，云计算市场竞争也日益激烈。在云服务巨头瓜分市场的格局下，中小“玩家”通过加速技术创新来提升平台性能、降低运营成本，并积极融合不同云方案优势来提供更优质高效的服务，从而满足用户日趋多元化、个性化的需求，就成为谋求发展的上策。
北京首都在线科技股份有限公司（以下简称“首都在线”）作为一家国际化云服务提供商，把握市场趋势，基于弹性计算、全球网络、IDC 服务、数据处理和安全等在内的云网一体化产品和服务特质，以及涵盖游戏、视频、电商、教育多个行业领域与全球多节点等业务优势，致力为客户提供兼顾性能与成本的高端服务，并倾力打造“首云”云服务品牌，构建覆盖 IDC、公有云、私有云的全栈式混合云平台，为客户提供高弹性且多样化的业务部署形态。而作为其中重要的落地方案，基于全闪存储解决方案的裸金属+托管私有云架构以其强劲吞吐性能、低响应时延以及低 TCO，已获得越来越多企业用户的青睐。
这一新架构在软件层面选择了经首云与合作伙伴优化的虚拟化计算和存储解决方案，基于裸金属打造专属在线服务器，将客户的私有云托管部署在首都在线的 IDC 中，并利用首都在线的网络，为客户提供更加独立、便捷与安全的托管私有云空间。首云托管私有云采用第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器作为强劲算力支撑，以英特尔® 傲腾™ 持久内存与英特尔® 傲腾™ 固态盘作为高速缓存（Cache），并结合基于NVMe的英特尔® 固态盘提供大容量存储。新方案集先进计算、存储以及网络虚拟化能力于一体，提供了高效能的计算与存储输出，并在多个行业的企业客户实践中获得了良好的反馈。
基于傲腾™ 技术的首云裸金属+托管私有云全闪存储解决方案具备的优势
- 紧跟技术浪潮，助力业务创新
方案中部署的计算与存储的每一次升级，都会与包括傲腾™ 技术在内的英特尔最新技术完成互相生态认证，从而使用户基于首云裸金属的虚拟化托管私有云解决方案得以及时跟进最新的英特尔技术，并与自身应用结合，加快业务创新；
- 性能提升过半、成本降低过半，傲腾™️ 方案助力云服务降本增效
通过引入英特尔® 傲腾™ 持久内存，与首云云平台系统管理软件相配合，同时结合英特尔 傲腾™ 固态盘和英特尔® 固态盘，构建“计算+缓存+存储” 的首云裸金属+托管私有云全闪存储解决方案，以敏捷、弹性的调度能力帮助客户获得所需要的算力和存储空间，使系统的每秒吞吐量 IOPS 提升 50% 以上 1，时延降低 40%-50%1，同时单 IOPS 成本降低 50-60% 1。
以丰富的云服务形态满足用户个性化的需求
随着云服务逐渐成为各行业实施新一代信息化建设的事实标准，企业在云平台选型时，已经更多考虑如何将云服务与其核心业务能力进行融合，以期获得更大收益。来自性能、安全、稳定以及成本等方面的考量，往往让不同客户对云服务有着差异化的需求。例如在核心生产或分析建模环节，对高性能、低时延有着更多要求；在重要信息资料的存储中，则对数据安全和系统可靠性有着严苛的标准；而在线服务等模块，则更看重系统的灵活性和可扩展性。
公有云平台虽有灵活、易部署、弹性可扩展及高性价比等优势，但在承载对高性能、低延迟、高安全有需求的业务时，往往表现出性能不足、安全隔离性差等问题；而传统私有云方案虽然在性能和安全性上表现出众，但又在可扩展性上有所不足。
因此，很多企业在为其核心业务选择云方案时，会青睐于选择融合传统 IDC、公有云、私有云以及弹性裸金属优点的混合云方案。但要将不同云方案的优势融于一体却又不互相掣肘并非易事，需要云服务商具备以下的能力：
- 能够基于高品质计算、存储和网络设备以及优秀技术方案，打造更具竞争优势的云平台架构；
- 对不同行业的云服务部署有丰富的行业经验，可以为用户提供颇具针对性的方案推荐；
- 具备灵活敏捷的服务模式，可根据用户需求提供高性能、低 TCO 的定制化云服务方案。
作为秉承 “IDC+云计算” 双核驱动理念的云计算服务商，首都在线在混合云领域多年的深耕使其产品与方案越来越受到企业用户的青睐。而与英特尔开展的深入技术合作，则帮助其进一步基于英特尔先进的产品与技术，打造融合IDC、公有云、私有云的首云全栈式混合云平台，通过丰富的业务部署形态来助力行业用户打造定制化的专属云计算方案。
全新首云全栈式混合云平台架构如图一所示，其底层以首云全球基础架构作为依托，一侧联结首云公有云产品，提供高效、弹性的可扩展计算能力，并具备弹性灵活的部署形态；另一侧则与客户自身数据中心以及客户私有云服务打通，为客户打造安全可信且易于配置的云环境。基于这一平台，企业用户可以轻松实现具有以下特征的弹性部署方式：
- 便捷运维 - 独立私有化空间；
- 7x24 小时运维服务 - 不间断的 SLA 服务协议承诺；
- 软件形态定制化方案 - 专属空间自主调配部署形式、弹性计算与存储。
图一 首云全栈式混合云平台架构
裸金属+托管私有云方案为企业注入全新云动力
凭借在高性能、安全、弹性可扩展以及 TCO 等方面的优势，首云全栈式混合云方案已面向一系列行业用户的实际需求，给出了众多落地方案。例如其在自身 IDC 以及网络基础上，结合弹性裸金属服务器，并基于超高性能存储解决方案打造的基于软件定义的托管私有云架构。所谓托管，是指方案为用户提供了独立的私有云空间，但私有云空间托管在首都在线的 IDC 内。
在裸金属+托管私有云方案中，先将平台处理过的数据缓冲到缓存区域中，再采用高性能分布式存储数据写回技术将存储热点数据写到更大容量的固态盘中，再通过弹性计算将客户所需要的内存、缓存与存储空间做出最优调配，从而实现弹性存储。因此，该方案不仅能有效保护客户核心数据，也可进一步提升高并发业务稳定性以及业务实时性。
如图二所示，首云裸金属+托管私有云全闪存储解决方案基于通用x86服务器组成集群，并通过中心化管理应用平台对上下游的虚拟机与物理机进行统一管理。在管理平台中，平台首先定义数据中心，使其脱离操作系统与底层硬件限制；再通过分布式融合存储为虚拟机配置存储容量、存储方式、性能服务以及故障域等，实现软件定义存储；最后通过 SDN 将网络连接抽象化，从而实现对虚拟网络的调配管理。这样的架构具备如下优势：
- 最短访问路径：虚拟机在使用存储时，无需经过专用存储网络和控制设备，从而获得最短访问路径；
- 灾备保障业务连续性：服务器与存储资源之间采用多对多连接方式，任意节点发生故障，其他灾备节点都可以快速恢复，能够保障业务连续性。
图二 首云裸金属+托管私有云全闪存储解决方案架构图
首云裸金属+托管私有云架构已在实践部署中获得了充分验证。以某在线教育平台的部署实践为例，一方面，通过将核心数据及核心转码处理功能承载于首云裸金属+托管私有云中，帮助用户实现了较高的安全性及稳定性；另一方面，针对海量客户并发访问需求，方案将量级较大且需扩展的业务部署于首云公有云中来实现成本平衡，并保障灵活可扩展性。
裸金属+托管私有云架构的引入，让在线教育平台承受住了新冠疫情期间海量用户访问量的考验，并获得了良好的口碑。如图三所示，得益于新方案，平台在客户访问量从每日十亿增长到每日百亿规模时，其核心的在线直播服务无论在接入能力，还是在性能表现上都始终保持良好状态，为莘莘学子提供了稳定的在线教育服务。
图三 海量访问量下依然保持高性能的在线教育平台
英特尔先进产品与技术为平台提供高效、稳定的性能
如前所述，首都在线基于高品质计算、存储和网络设备以及优秀技术方案，打造更具核心竞争力的全栈式裸金属混合云平台架构，并针对用户场景需求，为托管私有云架构等方案引入众多先进产品与技术。
首都在线在软件层面采用与合作伙伴优化过的虚拟化计算以及高性能存储解决方案，而每一代高性能存储软件都与英特尔最新的存储技术实施兼容性认证，从稳定性、性能以及最新技术应用等方面做了大量调优工作。为了跟进英特尔的最新技术，首都在线引入了包括第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器、英特尔® 傲腾™ 持久内存、英特尔® 傲腾™ 固态盘以及英特尔® 3D NAND 固态盘等全系列英特尔® 架构产品，分别承担平台的计算、缓冲和存储功能，全方位提升系统性能，为新架构打造了基于“计算+缓存+存储”全闪存储解决方案的强劲基础硬件设施，并与英特尔携手对平台功能实施针对性的软件调优。双方的合作包括了：
- 构建强劲算力引擎
在计算能力构建上，新方案选用第二代英特尔® 至强® 可扩展处理器作为强劲支撑，采用英特尔® 至强® 金牌 6248 处理器、英特尔® 至强® 金牌 6240 处理器，提供极高的内存速度、极强的内存容量和四路可扩展性，强力支撑主流数据中心、多云计算、网络和存储等工作负载。
- 打造两级缓存机制，提升计算性能及存储IOPS吞吐量
在传统“计算-存储”结构中，如图四所示，数据处理中的读写速度在动态随机存取存储器（Dynamic Random Access Memory，DRAM）内存中与在传统固态盘或 HDD 硬盘中有着天壤之别，这就造成计算过程与存储过程的天然“断层”。在这一结构中，再强大的计算处理能力也会因为存储性能的限制而不能发挥最大效能。为解决这一问题，首都在线在英特尔的助力下，引入英特尔® 傲腾™ 持久内存与英特尔® 傲腾™ 固态盘，分别承担大容量内存扩展和高性能存储缓存区域，共同构建两级缓存机制，让数据处理过程变得更为高效流畅。
图四 采用傲腾™ 产品构建两级缓存机制
两种产品都是基于英特尔® 傲腾™ 技术构建，采用英特尔® 3D XPoint™ 内存介质，并结合了一系列的先进系统内存控制器、接口硬件和软件技术，具备多种技术优势。
图五 英特尔® 傲腾™ 技术优势
表一 基于英特尔® 傲腾™ 技术构建的不同存储产品
- 打造弹性计算优势
英特尔® 傲腾™ 系列产品的引入，也对首云解决方案的弹性计算提供了有力支持。弹性计算的引入，意味着客户系统可以以更佳的性价比，按负载需求灵活获得算力和存储空间。以一些基于内存的工作负载为例，如在基于 Redis 服务的电商推荐系统中，系统所需资源会不断随着销售周期发生变化，这就需要计算与内存资源能迅速灵活地融合，并部署到应用中。此时，通过大容量的英特尔® 傲腾™ 持久内存与首云云系统管理软件相配合，可以将敏捷、弹性的调度能力提供给客户，这是传统 DRAM 内存所无法快速实现的。
- 全方位软件调优
在先进硬件产品之外，首都在线也通过将私有云软件栈与英特尔最新硬件平台技术相结合，针对平台分布式存储等模块进行性能优化。每一代存储软件升级都与英特尔技术完成互相生态认证，自动引入英特尔最新技术；同时，首都在线技术团队与英特尔专家合作，基于自研存储技术进行兼容性优化，为客户提供更加高效稳定的私有云服务。
在英特尔® 傲腾™ 系列产品的有力加持下，首云裸金属+托管私有云全闪解决方案与使用普通固态盘的方案相比，性能提升显著。为验证英特尔® 傲腾™ 系列产品对方案的性能影响，首都在线对使用英特尔® 傲腾™ 持久内存+傲腾™ 固态盘+英特尔® 固态盘的全闪组合，与使用傲腾™ 持久内存+英特尔® 固态盘的组合做了对比测试。经测试验证，基于傲腾™ 产品的全闪解决方案可以使系统的 IOPS 提升 50% 以上1，时延降低 40%-50%1，同时单IOPS成本降低 50-60%1 。
傲腾™️ 固态盘让我印象最深的两个特性就是超低时延与超高 IOPS。它具有更快的读取速度、更低的写入时延、更可靠的存储空间支持，以及更低的存储故障率。而傲腾™️ 技术给客户最大的助力也在于灵活的容量规划以及容量可扩展。——继宾，CPO，首都在线
得益于英特尔® 傲腾™ 系列产品的引入，以及英特尔的协力支持，首都在线形成了以弹性能力和灵活服务等为特色的裸金属全栈混合云整体能力，促进了业务的快速发展，目前已在全球建立近 20 个区域中心，在海外部署约 30 多个数据中心，在中国部署约 60 个数据中心，已帮助众多中国企业完成出海任务，并获得一致好评。
展望
随着云服务大发展，应用的多样性及更新迭代加快，定制云服务也将大行其道，成为以差异化竞争致胜的必然选择，也驱动云服务提供商在平台架构搭建及软硬件技术采用上不断深耕细作、精益求精。面向未来，首都在线也将与英特尔继续深化和密切合作，以期能够密切跟进英特尔每一代新的计算存储技术，从而更好地满足最终客户应用多样化的发展需求；同时也希望将更多英特尔的产品与技术，如将 OpenVINO™ 工具套件以及其他 AI 框架等应用到首云云平台，并结合硬件加速技术，推进异构计算、AI 计算等创新，为客户提供更高效、更低成本的个性化服务。