第二部分云计算基础

本部分介绍云计算的基本概念、主流云产品以及混合云架构。理解云计算是掌握 Kubernetes 运维的重要基础，因为现代 K8s 集群大多部署在云环境或混合云环境中。

第 5 章云计算概述与混合云架构

5.1 什么是云计算

云计算（Cloud Computing）是一种按使用量付费的模式，提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络、服务器、存储、应用软件、服务）。

5.2 云计算服务模型

模型	全称	含义	例子
IaaS	Infrastructure as a Service	基础设施即服务	云服务器、云硬盘、VPC
PaaS	Platform as a Service	平台即服务	数据库服务、消息队列、K8s 托管服务
SaaS	Software as a Service	软件即服务	企业邮箱、在线文档、CRM

5.3 云计算部署模型

模型	说明	适用场景
公有云	第三方提供商运营，多租户共享	互联网企业、初创公司
私有云	企业自建，独占资源	金融、政府、大型企业
混合云	公有云 + 私有云 + 本地数据中心	大多数中大型企业
多云	同时使用多个云厂商	避免厂商锁定

5.4 混合云架构

混合云（Hybrid Cloud）结合了公有云和私有云的优势，允许数据和应用在两者之间流动。

典型混合云场景：

核心业务数据在私有云
弹性扩展业务在公有云
灾备在公有云
开发和测试在公有云

                    ┌─────────────────────────────────────┐
                    │           企业内部网络               │
                    │  ┌──────────┐     ┌──────────────┐  │
                    │  │ 私有云   │     │ 本地数据中心 │  │
                    │  │ OpenStack│     │ VMware/KVM   │  │
                    │  └────┬─────┘     └──────┬───────┘  │
                    │       │                  │          │
                    │       └────────┬─────────┘          │
                    │                │ VPN/专线            │
                    └────────────────┼─────────────────────┘
                                     │
                    ┌────────────────┼─────────────────────┐
                    │           公有云                      │
                    │  ┌───────────┐ ┌───────────┐         │
                    │  │ 阿里云    │ │ AWS       │         │
                    │  │ 腾讯云    │ │ Azure     │         │
                    │  │ 华为云    │ │ GCP       │         │
                    │  └───────────┘ └───────────┘         │
                    └─────────────────────────────────────┘

5.5 主流云厂商

云厂商	特点
阿里云	国内市场份额最大，产品丰富
腾讯云	游戏、社交场景强
华为云	政企市场强
AWS	全球市场份额最大，服务最全
Azure	微软生态，企业市场强
Google Cloud	AI/数据能力强

5.6 本章练习

解释 IaaS、PaaS、SaaS 的区别，各举一个例子。
画一个你理解的混合云架构图。
列举三个使用公有云和私有云的场景。

第 6 章主流云产品解析

6.1 计算类产品

云服务器（ECS/EC2/CVM）

云服务器是云计算最基础的产品，相当于一台虚拟服务器。

云厂商	产品名
阿里云	ECS
腾讯云	CVM
华为云	ECS
AWS	EC2
Azure	Virtual Machines

常见规格：

通用型：适合 Web 服务、中小型应用
计算型：适合计算密集型任务
内存型：适合数据库、缓存
GPU 型：适合 AI 训练、推理

弹性伸缩（Auto Scaling）

根据负载自动增加或减少服务器数量。

负载增加 ──> 自动创建 ECS ──> 加入负载均衡
负载降低 ──> 自动释放 ECS ──> 从负载均衡移除

6.2 网络类产品

VPC（Virtual Private Cloud）

VPC 是用户在云上自定义的隔离私有网络。

核心概念：

VPC：虚拟私有云
子网（Subnet）：VPC 内的 IP 地址段
路由表（Route Table）：控制子网内流量走向
安全组（Security Group）：虚拟防火墙，控制实例入站和出站流量
网络 ACL：子网级别的访问控制

VPC: 192.168.0.0/16
├── 子网 A: 192.168.1.0/24  (可用区 1)
├── 子网 B: 192.168.2.0/24  (可用区 2)
└── 子网 C: 192.168.3.0/24  (可用区 3)

负载均衡（SLB/ELB/CLB）

将流量分发到多台后端服务器。

类型：

四层负载均衡（L4）：基于 TCP/UDP 端口
七层负载均衡（L7）：基于 HTTP/HTTPS URL

云厂商	产品名
阿里云	SLB
腾讯云	CLB
AWS	ELB/ALB/NLB
Azure	Load Balancer/Application Gateway

6.3 存储类产品

云硬盘（EBS/EVS/云盘）

挂载到云服务器上的块存储设备。

类型：

SSD 云盘：高性能，适合数据库
高效云盘：性价比高
ESSD：企业级 SSD

对象存储（OSS/S3/COS）

用于存储非结构化数据（图片、视频、日志备份等）。

特点：

海量存储
按需付费
高可靠
支持 CDN 加速

云厂商	产品名
阿里云	OSS
腾讯云	COS
AWS	S3
Azure	Blob Storage

文件存储（NAS/EFS）

提供 NFS 协议访问的共享文件存储。

6.4 数据库与中间件

类型	说明	例子
关系型数据库	RDS	MySQL、PostgreSQL、SQL Server
NoSQL 数据库	MongoDB、Redis
缓存	Redis、Memcached
消息队列	Kafka、RabbitMQ、RocketMQ

6.5 云原生与 Kubernetes 服务

云厂商	托管 K8s 服务
阿里云	ACK
腾讯云	TKE
华为云	CCE
AWS	EKS
Azure	AKS
Google Cloud	GKE

托管 K8s 服务的优势：

控制平面由云厂商托管
自动升级
集成监控、日志、存储
与云网络、负载均衡深度集成

6.6 本章练习

列出 VPC、子网、安全组、路由表之间的关系。
比较对象存储和云硬盘的区别。
解释四层负载均衡和七层负载均衡的区别。
列举三个使用托管 K8s 服务的优势。

第 7 章云平台基础操作

7.1 通过控制台创建资源

以阿里云为例：

登录阿里云控制台
创建 VPC 和交换机（子网）
创建安全组，放行 SSH（22）、HTTP（80）、HTTPS（443）
创建 ECS 实例
绑定弹性公网 IP（EIP）
远程连接 ECS

7.2 使用 CLI 管理云资源

阿里云 CLI

bash

# 安装
pip install aliyun-cli

# 配置
aliyun configure

# 查看 ECS 列表
aliyun ecs DescribeInstances --RegionId cn-hangzhou

# 创建实例
aliyun ecs RunInstances \
  --RegionId cn-hangzhou \
  --ImageId ubuntu_22_04_x64_20G_alibase_20230720.vhd \
  --InstanceType ecs.c7.large \
  --SecurityGroupId sg-xxxxxx \
  --VSwitchId vsw-xxxxxx \
  --InternetMaxBandwidthOut 5 \
  --InstanceName k8s-node-1

AWS CLI

bash

# 安装并配置
aws configure

# 查看 EC2 实例
aws ec2 describe-instances

# 创建实例
aws ec2 run-instances \
  --image-id ami-12345678 \
  --instance-type t3.medium \
  --security-group-ids sg-xxxxxx \
  --subnet-id subnet-xxxxxx \
  --key-name my-key

7.3 使用 Terraform 管理基础设施

Terraform 是 Infrastructure as Code（IaC）工具，可以用代码管理云资源。

hcl

# main.tf
terraform {
  required_providers {
    alicloud = {
      source = "aliyun/alicloud"
    }
  }
}

provider "alicloud" {
  region = "cn-hangzhou"
}

resource "alicloud_vpc" "main" {
  vpc_name   = "k8s-vpc"
  cidr_block = "172.16.0.0/16"
}

resource "alicloud_vswitch" "main" {
  vpc_id     = alicloud_vpc.main.id
  cidr_block = "172.16.1.0/24"
  zone_id    = "cn-hangzhou-b"
}

bash

terraform init
terraform plan
terraform apply
terraform destroy

7.4 云资源成本管理

使用按量付费还是包年包月？
合理选择实例规格
释放闲置资源
使用抢占式实例/Spot 实例降低成本
设置预算告警
使用标签（Tag）进行成本分摊

7.5 本章实验

实验 7-1：在云上创建第一个 VPC + ECS

目标：在阿里云/AWS/腾讯云上创建一个 VPC、一个子网、一个安全组，并启动一台 ECS/EC2。

步骤：

登录云厂商控制台
创建 VPC（如 192.168.0.0/16）
创建子网（如 192.168.1.0/24）
创建安全组，放行 22、80、443
启动一台 2 核 4GB 的云服务器
使用 SSH 登录

实验 7-2：使用 Terraform 创建 VPC

bash

# 1. 创建目录
mkdir terraform-demo && cd terraform-demo

# 2. 编写 main.tf（见上方示例）

# 3. 初始化并应用
terraform init
terraform plan
terraform apply

# 4. 销毁
terraform destroy

7.6 本章练习

在任意云厂商上创建一个 VPC 和一台云服务器。
使用 CLI 查询你创建的云资源。
安装 Terraform，创建一个 VPC 资源并销毁。
查看云账单，了解不同资源的计费方式。

第二阶段总结

完成本阶段学习后，你应该能够：

理解云计算服务模型和部署模型
理解混合云架构
熟悉云服务器、VPC、子网、安全组、负载均衡、云盘、对象存储等产品
能通过控制台和 CLI 管理云资源
了解 Terraform 基础设施即代码

进入下一阶段：容器技术基础。

第二部分 云计算基础 ​

第 5 章 云计算概述与混合云架构 ​

5.1 什么是云计算 ​

5.2 云计算服务模型 ​

5.3 云计算部署模型 ​

5.4 混合云架构 ​

5.5 主流云厂商 ​

5.6 本章练习 ​

第 6 章 主流云产品解析 ​

6.1 计算类产品 ​

云服务器（ECS/EC2/CVM） ​

弹性伸缩（Auto Scaling） ​

6.2 网络类产品 ​

VPC（Virtual Private Cloud） ​

负载均衡（SLB/ELB/CLB） ​

6.3 存储类产品 ​

云硬盘（EBS/EVS/云盘） ​

对象存储（OSS/S3/COS） ​

文件存储（NAS/EFS） ​

6.4 数据库与中间件 ​

6.5 云原生与 Kubernetes 服务 ​

6.6 本章练习 ​

第 7 章 云平台基础操作 ​

7.1 通过控制台创建资源 ​

7.2 使用 CLI 管理云资源 ​

阿里云 CLI ​

AWS CLI ​

7.3 使用 Terraform 管理基础设施 ​

7.4 云资源成本管理 ​

7.5 本章实验 ​

7.6 本章练习 ​

第二阶段总结 ​

第二部分云计算基础

第 5 章云计算概述与混合云架构

5.1 什么是云计算

5.2 云计算服务模型

5.3 云计算部署模型

5.4 混合云架构

5.5 主流云厂商

5.6 本章练习

第 6 章主流云产品解析

6.1 计算类产品

云服务器（ECS/EC2/CVM）

弹性伸缩（Auto Scaling）

6.2 网络类产品

VPC（Virtual Private Cloud）

负载均衡（SLB/ELB/CLB）

6.3 存储类产品

云硬盘（EBS/EVS/云盘）

对象存储（OSS/S3/COS）

文件存储（NAS/EFS）

6.4 数据库与中间件

6.5 云原生与 Kubernetes 服务

6.6 本章练习

第 7 章云平台基础操作

7.1 通过控制台创建资源

7.2 使用 CLI 管理云资源

阿里云 CLI

AWS CLI

7.3 使用 Terraform 管理基础设施

7.4 云资源成本管理

7.5 本章实验

7.6 本章练习

第二阶段总结