云计算中的基础设施即服务（IaaS）

云计算指的是在网络上的按需提供构建应用程序所需的硬件、软件和其他技术。云计算提供商为云消费者提供各种模型，以便于使用。

IaaS是云计算服务模型中最基本的一层。其他两个基本层是PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务）。IaaS层由托管应用程序所需的硬件组成，即网络、计算和存储资源。

云计算中的IaaS是什么？

所有物理资源或硬件，如笔记本电脑、台式机、电缆、交换机、路由器、数据中心和存储设备，都是基础设施的一部分。在云计算中，所有基础设施都是虚拟化的，并以服务的形式提供给消费者。这被称为IaaS。

IaaS的基本组件，即计算、网络和存储

IaaS为组织提供了对应用程序的良好控制和管理工作，而不必维护基础设施，即物理资源。

IaaS与PaaS和SaaS的比较

IaaS提供了硬件的最基本需求——如服务器、内存和应用程序的计算资源。云消费者也可以选择采用PaaS——包括操作系统、数据库、Web服务器，以进一步减少与云资源相关的维护工作。云提供商还提供SaaS（基于云的软件应用程序），这是完全托管解决方案。

云服务模型的基本层，即IaaS、PaaS和SaaS

IaaS为云消费者提供了更多的控制和灵活性，因为他们仍然管理其他两个层，而SaaS则通过云提供商的全权管理加快了将应用程序推向市场的时间。

如果我们把云计算服务模型放在一个堆栈上，IaaS将位于底部，然后是PaaS，最后是顶部的SaaS层。

了解更多关于IaaS、SaaS和PaaS之间差异的信息。

IaaS架构

IaaS主要包含网络、存储、服务器和虚拟化层。我们需要一个网络来在虚拟化、存储和计算组件之间进行通信，以及与其他服务层进行通信。

网络

网络由桥、网关、路由器和交换机等资源组成，这些资源在云用户访问之前已经虚拟化。

存储

最常见的云存储类型是对象存储，它成本低廉，可以存储任何类型的非结构化数据，包括图像、文档、数据块和二进制数据。

一些对象存储提供商包括谷歌云存储、Azure Blob存储和AWS S3。

块存储将数据分成块，使其可以跨各种平台（例如硬盘和固态硬盘）分布。

文件存储以组织、分层结构存储数据。例如，共享文件系统和网络附加存储（NAS）设备。

计算

计算层包括

• 中央处理器（CPU），用于处理Web请求和运行应用程序。
• 图形处理器（GPU），处理像算法训练和嵌入式系统这样的工作负载。
• 高性能单元，为科学和工程工作负载执行高级复杂计算。

虚拟化

所有物理资源在云用户（订阅者）访问之前都使用虚拟化软件进行虚拟化。消费者可以通过互联网连接或使用虚拟专用网络（VPN）进行额外安全访问基础设施。

IaaS的基本架构，包括基本组件，即存储、计算、网络和虚拟化

附加服务

根据组织的业务需求，云提供商还可以提供安全、负载均衡、监控、集群、日志访问、备份和恢复、复制以及无服务器架构服务。这些可以提供组织所需级别的控制和自动化。云提供商提供了虚拟机，订阅者（组织）可以使用这些虚拟机安装他们选择的操作系统、软件、数据库和其他组件。

包含基本组件和附加服务的IaaS架构示例

在上面的IaaS架构示例中，系统管理员管理虚拟化存储资源和计算资源。虚拟机自动化有助于减少维护逻辑基础设施（IaaS）的时间。负载均衡可以提高性能和可用性。防火墙为客户端访问应用程序提供必要的保护。

IaaS是如何工作的？

在IaaS环境中，云提供商充当云用户（通常是系统管理员）所需资源的托管者。云用户可以通过互联网连接虚拟访问资源，以运行他们的应用程序和工作负载。IaaS提供商执行以下操作

• 维护网络资源、计算资源、存储资源和数据中心基础设施。
• 提供无需维护的虚拟化硬件或基础设施资源（如上所述）按使用付费的访问。
• 为云用户提供持续虚拟环境。
• 为云用户提供对单个IaaS组件的轻松访问和控制。

虚拟化技术

资源虚拟化可以通过虚拟化管理程序来实现。虚拟化管理程序是一种软件产品，它可以将一个物理资源与多个虚拟机共享。云服务提供商使用光纤通道、iSCSI和NFS等网络协议将物理网络分割成逻辑分区（或视图）。例如，虚拟化管理程序可以通过路由、桥接或网络地址转换等方式为虚拟机提供网络服务。一些流行的虚拟化管理程序包括Microsoft Hyper-V和VMware vSphere。

如何使用虚拟化管理程序层将单个物理存储分割成各种逻辑分区

如何实施IaaS？

IaaS不是使用物理数据中心或硬件，而是按需提供这些服务。IaaS可以部署在公共、私有和混合云模型上。

在公共云配置中，客户的工作负载运行在由公共云提供商拥有和维护的数据中心。基础设施被多个组织和机构共享。提供商通过专用连接通过互联网提供基础设施作为服务，并负责虚拟化软件。根据组织的需求，提供商还可以提供对物理资源（非虚拟化）的访问。

在私有云配置中，基础设施仅对单个组织可用，这类似于拥有本地数据中心，但由云服务提供商管理。

混合模型提供虚拟机和基于容器的应用程序的混合，这些应用程序部署在公共云或数据中心。

了解更多关于公共云与私有云与混合云的比较。

组织可以选择云提供商提供的各种计费选项，以使用其基础设施即服务。

• 共享模式，其中多个客户可以独立访问服务。
• 按月或按小时使用，计费可以使用存储的数据量或每月/每小时的处理器数量进行。
• 按需付费，其中云用户可以使用他们想要的服务。

IaaS有哪些用例？

IaaS部署支持各种用例。

• 高级工作负载：复杂的负载，如科学计算和机器学习，需要高计算能力，这通常成本很高。
• Web应用程序：IaaS提供托管Web应用程序所需的所有基础设施，如服务器、存储空间、计算资源、集群和负载均衡。
• 大数据分析：大数据通常需要大量的数据通过网络传输，并且速度很快。IaaS提供处理传入数据并有效存储所需的网络和计算资源。
• 数据存储、扩展、恢复和备份：为了处理不断变化的用户群，IaaS可以提供高效的水平和垂直扩展以及可用性。
• 设置环境的灵活性：有了基础设施的保障，开发者可以选择他们的平台和工具来构建他们的应用程序。

IaaS有哪些优势？

云提供商提供所有物理资源作为服务，这意味着组织无需管理或购买、安装或设置任何东西。他们可以直接访问虚拟机并在底层基础设施上构建他们的应用程序。这提供了许多好处。

• 它具有成本效益，因为组织只需按需租赁或租用资源。
• 您对虚拟机拥有完全的控制权。
• 由于基础设施具有灵活性，可以持续开发和改进，因此可以更快地将产品推向市场。
• 它提供了可扩展性和控制性，并消除了内部硬件部署的成本和复杂性。
• 您避免了资源的过度使用和不足使用；IaaS用户可以根据自己的业务用例使用恰好合适数量的资源。

IaaS有哪些缺点？

尽管IaaS使组织能够有效地使用预算，但轻微的计算错误可能会导致资源过度支出。此外，如果云提供商的网络出现问题，整个应用程序工作负载可能会因停机而受到影响。

以下是主要缺点：

• 由于IaaS的多租户性质，带宽和磁盘空间等资源可能被某些消费者（嘈杂的邻居）不均匀地共享或消耗，这可能会影响整体网络性能。
• 云供应商端存在网络中断。
• 依赖于供应商进行基础设施升级和维护。
• 尽管提供商和订阅者遵循安全指南，但组织在数据安全方面依赖于提供商。

IaaS的例子

IaaS与其他云服务模型层的例子包括

IaaS: AWS、Azure、Google Cloud Platform (GCP)。

PaaS: Apache（Web服务器）、MongoDB（数据库）、Linux（操作系统）、JRE（Java运行环境）、Heroku（支持多种编程语言）。

SaaS: MongoDB、GSuite和Office 365的产品套件。

提供各种云计算服务模型的不同云供应商

MongoDB IaaS案例研究

Humana，一家领先的医疗保健提供商，有效地使用了MongoDB Atlas，MongoDB的数据库即服务，以轻松创建、自动化和启用他们的工作流程。这样做帮助他们从基于IaaS的解决方案迁移到完全管理的解决方案，无需升级、维护和资源管理的麻烦，并享有可扩展性、灵活性以及提高生产力的所有好处。

了解有关Humana与MongoDB的旅程：从IaaS到MongoDB Atlas的更多信息。

选择IaaS提供商时需要考虑的事项

像Azure、AWS、Google和IBM这样的巨头在公共、私有和混合模式下提供IaaS。一些IaaS供应商还提供除基本硬件之外的其他服务，如集群、负载均衡和安全。随着多家供应商竞相提供基础设施即服务，在为您的项目选择最合适的IaaS提供商时，有一些重要的IaaS最佳实践和因素需要考虑。

嘈杂的邻居问题

如果有其他租户（IaaS用户）占用更多资源，如带宽，其他用户可能会面临性能和网络问题，导致服务中断。

选择能够以最有效和最公平的方式配置基础设施的供应商。

安全和可靠性

数据安全至关重要。了解提供商的合规性、法规、数据加密机制和认证。还应考虑提供商的服务可靠性以及解决任何硬件和软件问题的响应时间，因为这些将影响应用程序的性能和速度。

可扩展性

提供商应提供灵活的计划，您可以根据业务需求扩展或缩减基础设施。

用户级控制

选择您想要对所选IaaS功能的控制程度，以及管理您控制的底层基础设施部分有多容易。

成本考虑

大多数云服务提供商提供按需付费、按小时和按月度计划。您应该比较不同供应商提供的选项，并选择适合您组织需求的计划。

提供虚拟资源的灵活性和选项

考虑您的网络、存储和计算需求，以及服务器大小、虚拟机大小、处理单元数量、内存单元和存储单元的选项。

网络速度

考虑存储、处理单元、互联网、数据中心和虚拟机之间交互的速度。

灾难恢复

考虑在发生故障时，可以提供快速备份和恢复选项的供应商，这些选项包括虚拟机、服务器或前端级别。

MongoDB Atlas：现代应用的全球云数据库服务

IaaS以虚拟化方式向开发者提供所需资源。然而，它需要系统管理员及时更新和管理。如果您想要一个完全管理的解决方案，请尝试MongoDB Atlas。

MongoDB Atlas是MongoDB提供的数据库即服务。Atlas支持在多个云提供商如AWS、Azure和Google Cloud上同时进行移动性和数据分布，并使用多云集群。

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