新一代黑石物理计算实现了以“全硬件卸载”的虚拟化处理方式

自主创新是云服务商的生命。

云计算的根本是让IT从买到租，为用户提供按需使用的计算资源。因此，降低成本，提高性能和安全，一直是云服务商的追求。

裸金属服务器，作为与物理服务器和虚拟机既独立发展又不断融合的新“物种”，正成为云服务商特别是公有云服务商一个新的竞技场。

目前主流的云计算服务商，包括AWS、Azure、阿里云、腾讯云、华为云、IBM、Oracle、Packet等企业，都有裸金属服务器业务。

而对性能和安全性有独特需求的用户，正从裸金属服务器的自主创新中获益。

回归初始的裸金属

云计算的一大特点就是从买到租，用户向云服务提供商租用计算资源。而这些租用的计算资源，大部分都不是物理资源，而是虚拟资源。

虚拟资源就是采用虚拟化引擎，将物理服务器划分成不同的虚拟机，分给不同的用户使用，降低物理机的使用率。

那么，为啥非要回到起点，发展裸金属服务器呢？

专家说，虚拟化并不是完美无缺的，它有两个无法回避的缺陷。

其一，性能损失。虚拟化云化引入了“第三者”——虚拟引擎，对于一些性能要求高的业务如高性能运算HPC，虚拟化会带来性能延迟。如果发生密集的I/O（输入/输出）操作，也会存在性能损失。

其二，虚拟化虽然承诺了资源配额，但当多租户中的其它租户突发高负荷时，用户的使用体验还是会受到影响。对于一些对性能和稳定性要求很高的应用，这一点是无法容忍的。

虚拟化还有其它一些缺点，如有一些硬件设备不支持虚拟化，还有一些硬件新功能（如CPU的新特性）在虚拟化下用不了。

为了解决这些问题，裸金属服务器诞生了。首要目的就是降低虚拟机VM的性能损耗。所有号称性能损耗小的虚拟化VM技术，实际上都是有5-15%甚至更高的损耗，这种损耗在VM规格增大的时候，也会增大。

裸金属的底气

大约从2017年开始，裸金属服务器业务就逐步成为业界热点之一。

裸金属服务器业务从表面上看，和传统的IDC业务有很多的相似之处，即都是出租物理机、带宽和相关的资源。

但是最大的差异就是，裸金属业务是一种可以被管理的线上业务，而IDC业务则是线下开通的业务，技术也有很大的差异。

裸金属服务器的几大特色包括：

第一，裸金属服务器依然是租。云服务提供商租给用户一个专属的物理服务器，你是唯一的租户。裸金属服务器，又不仅限于物理服务器，它是物理服务器和云服务的结合。

“裸金属”，意味它不包括相应的操作系统和软件，这个需要客户后期自选配置的。

大部分云服务提供商的裸金属服务器产品主要提供CPU、内存和存储，客户可以通过硬件之上的操作系统选择软件，这意味着专用CPU、能够完全访问硬件、可自由的运行定制的操作系统。

第二，裸金属服务器另一大优点就是降低损耗，性能得到保证，同时裸金属也带来一个额外的好处就是可以做更大规格的虚拟机。

第三，裸金属可以支持异构的平台。裸金属服务器在平台架构方面似乎要丰富许多。

IBM的裸金属服务器，支持自己POWER处理器，而OpenPOWER同样出现在腾讯云”黑石“服务器中；阿里云”神龙“、腾讯云”黑石“均提供ARM服务器机型配置。

小创新，大市场

裸金属服务器的市场不断看涨。

根据Gartner发布的最新报告显示，2022年全球云计算服务规模将达5500亿美元。而Infoholic发布的调查数据认为，全球裸金属服务器市场到2022年将近100亿美元。

仅仅是裸金属服务器，就将近占到整个云计算市场的2%，这是一个不容小觑的市场。

裸金属服务器，到底是哪些用户在用呢？

第一，希望对云计算资源独占的用户。

裸金属服务器交付给用户独享的物理服务器，租户之间物理隔离，因此对于对核心数据库的安全、隔离有硬性指标要求的政企类用户，适合使用该类产品，满足其独享、安全、高性能的需求。

第二，裸金属服务器产品解决了由于公有云虚拟云主机架构限制所不能实现的一些功能部署问题，如虚拟化业务、高性能计算业务、对IO性能有极高要求的业务，以及对核心数据要求高度掌控、安全隔离的业务。

例如超级计算、航空航天、宇宙观测甚至高能物理等科学研究场景，他们要处理的数据量空前巨大，对计算过程的稳定性要求也很高，所以，更青睐裸金属服务器。

使用裸金属服务器，用户只需确定服务器配置和数量，裸金属服务器将提供便捷的计算、存储、网络的部署与管理。从而使物理服务器的部署、交付时间被大大缩短，用户自身只要专注于业务创新。

第三，游戏开发等特定行业。

在线游戏业务对系统性能要求也很高，且要求服务足够稳定，所以，也会倾向使用裸金属服务器。

在网络支持方面，高质量的BGP网络带来极速公网体验。用户可升配公网带宽，动态扩容公网。依托裸金属服务器数据中心高速的网络设备实现内网互通互连，提供高质量、高速度、低时延的内网环境。用户之间内部网络互相隔离，安全可靠。

由于裸金属服务器在安全、性能和价格上具有独特优势，如今追求短时间内算力提升的电商已经开始较大范围地使用。

一些汽车行业和智能出行领域的企业用户，也通过裸金属服务器结合IaaS的方式部署容器。

而一些客户的垂直解决方案也会选择部署在裸金属服务器平台上。

云巨头的裸金属服务器

云服务巨头鏖战于裸金属服务器。

所有的裸金属服务中，AWS和阿里的比较像：均采用了专有的硬件和配套的虚拟引擎Hypervisor，虚拟机上操作系统GuestOS依然运行在Hypervisor上，但是GuestOS可以直接访问存储（如NVMe）和网络（如25Gbps）等硬件，就好像访问本地设备一样。

而AWS裸金属服务器采用了Nitro系统，Nitro系统包含了轻量级的Hypervisor（KVM-based）、Nitro卡（计算、存储、网络、安全、管理能力）和AWS安全芯片（集成到主板）。用户申请的EC2实例运行在Nitro Hypervisor上，通过Nitro卡访问各种硬件资源，用AWS用户的话说，已经很接近硬件的能力了。

阿里云弹性裸金属服务器（神龙）是一种可弹性伸缩的高性能计算服务，计算性能与传统物理机无差别，具有安全物理隔离的特点，分钟级的交付周期将提供给您实时的业务响应能力，助力您的核心业务飞速成长。

作为一种裸金属服务器，腾讯云的黑石（Cloud Physical Machine）是一种按需购买、按量付费的物理服务器租赁服务。

新一代黑石物理计算将腾讯云最核心的虚拟化能力在智能网卡架构体系下进行了升级和进化，实现了以“全硬件卸载”的虚拟化处理方式，将网络虚拟层和存储虚拟层下沉至腾讯云自主研发的新型智能网卡中，可以为客户提供100%无损耗的资源交付。

此外，新型智能网卡结合腾讯云独有的网络转发技术，还可让黑石物理计算实现千万级pps的超高转发性能。

再配合统一的资源管控调度平台、控制台、命令行以及云API等方式，让用户可以在几分钟内就能从云端获取独享高性能、安全隔离的物理服务器资源。

华为云的裸金属服务器是一款兼具虚拟机弹性和物理机性能的计算类服务，为企业提供专属的云上物理服务器，为核心数据库、关键应用系统、高性能计算、大数据等业务提供卓越的计算性能以及数据安全。租户可灵活申请，按需使用。

裸金属服务器的开通是自助完成的，只需要指定具体的服务器类型、镜像、所需要的网络配置等，即可在30min内获得所需的裸金属服务器。服务器供应、运维工作交由华为云，用户可以专注于业务创新。

裸金属服务器在回归原点的地方，并不是重复过去的老路，而是创新发展。对于云提供商来说，裸金属产品内嵌到自己的产品体系，形成闭环，和已有的产品打通，也要兼容已有的API只是第一步，在容器等云原生技术的加持下，裸金属才会爆发新活力。
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