云端计算的基石：深入解析 EC2
过去，计算能力依赖于本地硬件设施。如今，随着软件解决方案迁移至云端，弹性计算云（EC2）网络服务逐渐承担了这一重任。
EC2 将可伸缩的计算能力带入了云端。用户可以通过租用虚拟计算机来运行应用程序实例。这些实例具有多样化的配置、不同的操作系统、不同的计算能力以及存储容量。
作为 Amazon Web Services (AWS) 的核心组件，EC2 被广泛应用于几乎所有可能的云项目实施中。除非选择无服务器架构，否则 EC2 是不可或缺的。
EC2 的关键组成部分
每个在项目中使用的 AWS EC2 都需要依赖于其他的 AWS 组件，这些组件定义了配置的具体参数。
1. 实例
EC2 实例本质上是虚拟机在云端的体现。您可以通过各种配置来准备和启动实例。您还需要为实例指定操作系统以及实例的强度，例如 CPU 和 RAM 等。
此外，您还可以指定需要永久附加到 EC2 实例的存储容量。
2. 亚马逊机器镜像 (AMI)
AMI 是一个预配置的模板，其中包含了成功启动实例所需要的所有信息。您可以在这里指定应用程序运行的操作系统、应用程序服务器的类型以及需要安装的应用程序。
3. 弹性块存储 (EBS)
EBS 是一项存储服务，它为 EC2 实例提供持久性存储卷。一旦 EC2 实例上的应用程序投入使用，所有应用程序数据和客户数据都会存储在这里。
4. 安全组
每个 EC2 实例都需要受控的安全访问，这包括来自外部世界的通信（出站流量）以及云基础设施内部 AWS 服务之间的通信（入站流量）。
5. 密钥对
为了增强安全性，您需要生成用于安全连接 EC2 实例的公钥和私钥对。
6. 弹性 IP 地址
为了允许从外部网络访问新的 EC2 实例，或者在云基础设施中引用它们，您需要为 EC2 实例分配静态 IP 地址。一旦分配，就可以访问带有 EC2 实例的虚拟机。
7. 放置组
利用放置组，您可以创建实例的逻辑分组，旨在提供低延迟、高带宽的网络连接，这既是为了组织目的，也是为了性能考虑。
8. 自动缩放
这是一项在各个云提供商中都非常独特的服务，它可以根据工作负载需求自动调整组中的 EC2 实例数量。这意味着，启用自动缩放后，EC2 实例的数量可以成倍增加或进行类似硬件的扩展，以满足不断增长的需求。
相反，如果需求明显低于平时，您可以减少或缩小规模。这样做的主要目的是避免在高峰负载期间出现性能瓶颈，并在空闲时节省成本。
9. 负载均衡器
简而言之，负载均衡器是一项将传入流量分配到多个 EC2 实例的服务，从而提高可用性和可扩展性。
10. 虚拟私有云 (VPC)
VPC 是一个逻辑隔离的虚拟网络，它为 EC2 实例提供安全且隔离的环境。 您可以将各种 EC2 实例组织到相同或不同的 VPC 中，并定义 VPC 之间以及云基础设施中不同 EC2 实例之间的入站和出站流量规则。
通常，您希望将某些 EC2 实例设置为私有，仅允许您的应用程序代码访问。同时，您可能希望使其他 EC2 实例在互联网上可用。VPC 是完美的解决方案。
EC2 的主要特点
来源： aws.amazon.com
EC2 实例在 AWS 云中提供可扩展的计算能力。 企业可以快速启动具有所需计算能力和存储容量的虚拟机，而无需投资于物理硬件。 这是云基础设施的真正优势，EC2 在其中发挥着关键作用。
EC2 实例的典型用途包括在云中托管各种应用程序或网站。无论是批处理、实时处理要求、Web 还是移动应用程序，您都可以使用它们来满足您的工作负载需求。
您可以使用 EC2 完成的工作类型几乎是无限的。您可能需要强大的计算能力来进行数据处理、机器学习或游戏。您的基础设施可能需要额外的开发或测试环境。在这种情况下，您绝对可以充分利用 EC2 实例的所有优势。
最重要的是，您可以根据需要销毁并重新创建它们。这样一来，当您不需要时，就可以节省开发和测试基础设施的成本。当然，按需终止和重新创建实例还有许多其他业务应用场景。
云计算基础知识
既然我们已经讨论了 EC2，那么回过头来解释一下云计算的概念可能会有所帮助。
您可以将云计算视为通过互联网按需交付计算资源的模式。它是一种无需投资物理硬件或基础设施即可访问计算能力的方式。云计算基于以下基本原则：
- 用户可以随时使用按需自助服务。服务器和存储可以快速获得，无需经过冗长的采购流程。
- 平板电脑云资源可以通过任何设备（如笔记本电脑、台式机、平板电脑或移动设备）从任何地方进行访问。
- 计算资源或整个基础设施可以共享和动态分配，以满足不断变化的环境和需求。
- 您可以根据当前需求快速扩展或缩减任何资源。
- 实时云计算本质上意味着按需付费的定价模式，用户只需为他们实际使用的资源付费。此外，您还可以实时跟踪使用情况。
云计算服务模型
云计算可以分为三种主要的服务模型：
- 基础设施即服务 (IaaS)，它为您提供虚拟化的计算资源，例如服务器、存储和网络作为服务。创建可行的解决方案完全取决于您。
- 平台即服务 (PaaS) 更进一步，为您提供一个完整的平台，用于开发、部署和管理应用程序。您无需担心基础设施的细节。
- 软件即服务 (SaaS) 是最高级别的服务，您可以将完整的软件应用程序（例如电子邮件、CRM 或生产力工具）作为服务获取。在这种情况下，您只需要使用现有的应用程序。
云计算部署模型
云计算还因部署和访问资源的方式而有所不同：
- 公有云是指云资源由第三方提供商（如 AWS、Microsoft Azure 或 Google Cloud）提供，并且可以通过互联网访问。
- 私有云是指组织构建自己的数据中心，并且基础设施只能在组织的网络内访问。
- 混合云是公共云和私有云资源的组合，它们被集成以提供一个统一的互连基础设施。
- 多云是组织利用多个云提供商来满足特定业务需求的一种策略。例如，您可以将 Amazon Cloud 和 SAP Datawarehouse Cloud 结合使用，创建一个由 SAP 中受监管的事务数据和 AWS 中构建的数据湖组成的解决方案。
EC2 的弹性
来源： aws.amazon.com
弹性是云计算的一个关键特性。它指的是云基础设施动态分配和取消分配计算资源以响应不断变化的需求的能力。通过利用弹性，您可以根据需要扩展或缩小基础设施，而无需投资于物理硬件或基础设施。
同时，云的另一个属性是可扩展性。它是系统在不降低性能的情况下处理不断增加的负载或流量的能力。
例如，如果您的主页由于发布了备受期待的新产品而突然出现异常高的流量。这时，可扩展性就会介入并增加所有资源和能力，以适应这种高负载。
可扩展性通过使用弹性资源（例如虚拟机、存储和网络）来实现，这些资源可以快速轻松地扩展或缩小。
自动缩放是一项顶层功能，它利用缩放能力并根据预定义的负载预期实现自动化。它将根据需求自动调整要使用的计算资源数量。这也意味着您无需监控和手动调整资源。资源的向上或向下扩展可以基于各种指标，例如 CPU 利用率、网络流量或应用程序响应时间。
最后，资源是动态、实时分配的。这使您可以优化基础设施的使用。仅在需要时分配资源，并在不再需要时释放它们。
动态资源分配是云计算的一个关键特征，因为它可实现高水平的利用率和效率，同时最大限度地降低成本。
EC2 的优势
EC2 的一些主要优势现在已经显而易见。 为了将其放在明确的上下文中，以下几点是最需要注意的：
灵活性
使用 EC2 可以轻松地扩展或缩减计算资源，以满足当前的负载水平。立即根据您的需要启动或销毁实例。在最适合您的时候暂停和重新启动实例。确保您始终有备份，以防出现问题。
成本效益
灵活性的直接结果是增加了节省基础设施配置资金的机会。如果设置正确，您的 EC2 实例将在正确的时间启动和终止。因此，您将避免因不合理的资源配置而产生的成本。
高可用性
借助 EC2，您可以获得高度可用的基础设施，该基础设施旨在最大限度地减少停机时间，并确保应用程序和服务始终可访问。
可靠性
EC2 提供了可靠的基础设施，其目的是几乎不间断地运行，并确保应用程序和服务始终可用且高性能。
无障碍
您可以使用台式机、笔记本电脑、平板电脑或智能手机从任何地方访问。 同样，您有充分的自由对您所需的访问应用任何限制。
全球范围
EC2 在全球多个区域可用，因此您可以将应用程序和服务部署在离客户更近的地方，并遵守当地的数据隐私法规。
敏捷
您拥有真正敏捷的基础架构，使您可以快速响应不断变化的市场条件，并更快地进行创新。
数据安全
EC2 为您提供了一个安全的基础设施，其设计目的是保护数据和应用程序免受未经授权的访问和网络威胁。
遵守
EC2 符合广泛的行业标准和法规，包括 HIPAA、PCI DSS 和 GDPR。
合作
EC2 提供了一个协作环境，允许团队共同处理项目并共享资源和数据。
EC2 的挑战
当然，在使用 EC2 时还应该注意一些挑战。
1. 成本管理
AWS 整个成本模型的本质是使其尽可能复杂，EC2 定价也不例外。您需要仔细管理您的使用情况以避免意外成本，并准备一些可靠的工具来持续监控它。您可以使用一些成本优化工具，例如 AWS Cost Explorer 或 AWS Trusted Advisor。
2. 安全
虽然 EC2 为您提供了安全的基础设施，但您仍然有责任保护自己的应用程序和数据。您应该实施最佳安全实践，例如使用强密码、加密数据和实施访问控制。
3. 遵守
使用 EC2，您需要确保其使用符合行业标准和法规。因此，有必要定期查看 AWS 合规性文档并与 AWS 合规性专家合作，以确保您满足客户要求的合规性要求。
4. 性能
您可以通过不同的因素来影响 EC2 性能，例如网络延迟、磁盘 I/O 或 CPU 利用率。系统地监控基础设施的性能并使用性能优化工具（例如 AWS CloudWatch 和 AWS X-Ray）来识别和解决性能问题。
5. 可用性
EC2 确实提供了高度可用的基础设施，但您仍然需要确保您配置的应用程序和服务也是为高可用性而设计的。使用 Elastic Load Balancing 或 Auto Scaling 等 AWS 服务，来确保应用程序和服务始终可用。
6. 数据传输
使用 EC2 时请注意数据传输成本，因为 EC2 实例与其他 AWS 服务之间的数据传输可能会产生额外费用。这意味着它不仅仅是在基础设施和互联网之间交换数据。使用 Amazon S3 和 Amazon CloudFront 可以最大限度地降低数据传输成本。
7. 供应商锁定
您应该优先考虑使用 EC2 时意识到供应商锁定的可能性。将应用程序和服务设计为可以跨云提供商移植，并使用开放标准和 API 以确保互操作性。这将使您的解决方案变得与云无关，提供额外的灵活性，这仍然是一个巨大的市场优势。
EC2 和未来趋势
来源： aws.amazon.com
是否对塑造 EC2 未来的趋势和创新感到好奇？ 它们来了。
无服务器
无服务器计算仍然是云计算中的一种新范式，尽管它已经被一些最先进的开发团队实施了几年。开发人员无需管理服务器或基础设施即可运行代码。AWS Lambda 或 AWS Step function 是可以在 EC2 之上构建的无服务器计算服务的示例。
机器学习
EC2 是运行机器学习模型、预测和工作负载的理想基础设施。您可以在几分钟内生成用于模型数据预测的大型数据湖。除此之外，AWS 还提供一系列即用型机器学习服务，例如基于 EC2 构建的 Amazon SageMaker 和 Amazon Rekognition。
边缘计算
边缘计算是云计算的一种新范式，它是在更接近源头而不是在集中式数据中心进行数据处理。这意味着您在生成数据的区域执行所有广泛的数据加载。然后，借助各种缓存服务，将数据传输到中央数据存储，这实际上不再影响用户操作处理。AWS 提供一系列边缘计算服务，例如 AWS Greengrass 和 AWS IoT，您可以将其部署在 EC2 之上。
容器化
容器化是将应用程序和服务打包到容器中的策略，可以轻松地部署和管理。当实例或基础设施之间需要服务传输时，您可以获得兼容性保证。AWS 提供一系列容器化服务，例如基于 EC2 构建的 Amazon ECS 和 Amazon EKS。
量子计算
量子计算又是另一个相当新的范式，涉及使用量子力学现象（例如叠加和纠缠）来执行计算。AWS 提供一系列量子计算服务，例如 Amazon Braket，您可以将其置于 EC2 之上。
最后的话
EC2 是每个重要的云基础设施的基本组成部分，并且不会很快消失。通常，您可能会在成本最高的 3 项服务中看到它，但这都是有原因的。
EC2 是云基础设施的骨干，它捕获其表面上的所有其他服务。因此，如果您的目标是在云计算领域取得成功，那么了解 EC2 至关重要。
接下来，查看 AWS EC2 安全性的最佳实践。