裸金（jīn）屬（Bare Metal），也常被稱為物理機，是指不安裝任何操作係統和其他軟件的計算機硬件設備，是最基礎的硬件層麵，就如同一個 “赤身裸體” 的（de）金屬機體，僅具備最原始的硬件資源，像處理器、內（nèi）存、硬盤、網（wǎng）卡等物理（lǐ）組件（jiàn），隻有硬件本身而沒有（yǒu）預裝額外的用於提供通用服務的軟件層。
由於沒有虛（xū）擬化層帶來的額（é）外性能損耗，裸金（jīn）屬服務器可以充分發揮硬件的全部性能（néng）。在處理大數據存（cún）儲和讀寫（xiě）密集（jí）型業（yè）務場景中，裸金屬憑借自身（shēn）直接（jiē）掛載的高速存（cún）儲設備，在數據的讀寫速度上有更（gèng）好（hǎo）的表現，可以快速響應業務對數據的操作需求。
每個用戶獨占一台物（wù）理服務器，和其他用戶的資源完全隔離，不存在像虛擬機那樣共享內核等可能帶來的安全隱患。例如對於對數據安（ān）全要求苛刻的金融企業，在處理核心交易數據、存儲用戶（hù）敏感信息時，使用裸金屬服（fú）務器可以避免因虛擬化環境下多租戶可能導致的數據泄露、惡意攻擊等安全風險，保障業務數據的絕對安全。用戶可以根據自身業（yè）務需求自由靈活地定製（zhì）硬件配置（zhì），選擇合適的 CPU 型號、內（nèi）存大小、存儲類型及容量等。比如一家從事圖形（xíng）渲染的設計公司，就可以定製配置高（gāo）端 GPU、大容量內存的裸金屬服務器，以便能夠快速處理複雜的圖形（xíng）渲染任務，滿足自（zì）身業務對硬件資源的特定要求。
所有的硬件資源如 CPU 核心（xīn）、內（nèi）存空間、網絡帶寬等都歸單個用戶或（huò）單個業務獨占使用（yòng），不存在資源競爭（zhēng）的情況。以一個電商（shāng）平台在進行大型（xíng）促銷活動時為例，其使用裸金屬服務（wù）器就能（néng）確保在活動期間，服務器（qì）有充足且穩定的資源來應對高並發的用戶（hù）訪問、訂單處理等業務（wù）操（cāo）作，不會因為和其他用戶共享資源而出現卡頓、響應（yīng）緩慢等問題。
不過，裸金屬也有一定的局限性，比如相較於虛擬化方案，其資源的靈活調配性稍弱，初始采（cǎi）購成本相對較高，而且維護管理需要專業（yè）的運維人員具備更（gèng）深入的硬件知（zhī）識等（děng）。
Ironic是（shì）OpenStack提供的（de）裸金屬管理服務，旨（zhǐ）在（zài）為用戶提供類（lèi）似虛擬機管理的裸金屬資源管理體驗。通過 Ironic，用戶可以像管理虛（xū）擬機一（yī）樣管理裸金屬服務器，實現（xiàn）在雲平台中的裸金屬資源的自動化部署、配置（zhì）和管理。Ironic為雲平台提供了“即開即用”的裸（luǒ）金（jīn）屬服務器管理體驗，簡化了（le）裸金屬的複雜管理過程。
在裸金屬自動化入雲的實踐中（zhōng），Ironic提供了與傳統虛擬機類似的操作體驗，但它依（yī）然麵臨著一些挑戰，特別是在部署和配置方麵的複雜性。以下是一個基於（yú）Ironic環境（jìng）搭建和應用（yòng）的具體實踐案例。
在進行裸金屬自動化管理時，首先需要（yào）搭建（jiàn）Ironic環境。這包括安裝並配（pèi）置OpenStack的相關組件，如ironic-api、ironic-conductor等。確保各組件能夠正常通信並與底層硬件資源（如Bioses、BMC控製器等）進行交互，從而實現裸（luǒ）金（jīn）屬服務器的管理。
安裝Ironic組件：通常通過（guò）包管理工具（如apt、yum等）進行安裝。包括ironic-api、ironic-conductor等核心服務。
配（pèi）置Ironic組件之間（jiān）的通信：配（pèi）置Ironic組件之（zhī）間的消息隊列（liè）（如RabbitMQ）和數據庫（如MySQL），以便各組件能（néng）夠有效通信和共享數據。
配置硬件管理協議：配置Ironic與裸金屬節點的硬件管理協議（如IPMI、Redfish）。這（zhè）些協議（yì）使（shǐ）Ironic能夠遠程控製（zhì）裸金屬節點的電源（如開關機、重（chóng）啟（qǐ））及獲取硬件狀態（tài）。同時，需要配置Ironic支持（chí）的硬件驅動程序，確保其能夠與多種硬件（jiàn）平台兼容。
配置Ironic數據庫：配置MySQL或其他數據庫後端（duān），創建Ironic所需的數據庫表，確保裸金屬節點的注冊、配置及管理信息（xī）能夠正確存儲並進行管（guǎn）理。同時，配置數（shù）據庫連接及用戶權限控製（zhì），保障數據安全（quán）和訪問管（guǎn）理。
裸金屬服務器的（de）操（cāo）作係統鏡像需要根據Ironic平台進行（háng）適配，確（què）保係統能（néng）夠通過PXE和DHCP服務自動化安裝。鏡像的定製化至（zhì）關重要，需確保操作係統與硬件配置匹配，避免因硬件差（chà）異導致部署失（shī）敗（bài）。裸金（jīn）屬部（bù）署過程中，提供兩種主要鏡像：
部署（shǔ）鏡像：通過ironic-python-agent控製（zhì）和（hé）配置（zhì）裸金屬節點。
操作（zuò）係統鏡像：用於最終安裝在裸金（jīn）屬服務器上。
使用diskimage-builder工具可以（yǐ）自動構建（jiàn）適配鏡像，並實現裸金屬環境中（zhōng）的無縫部署。由於diskimage-builder默認（rèn）不包含（hán）bclinux元素，需添加相應的元素（sù）並補充適（shì）配邏輯。
構建完成後生成以下（xià）文件：
部署鏡像和內核：ipa-bclinuxoe2110-aarch64.initramfs和ipa-bclinuxoe2110-aarch64.kernel。
操作係統鏡像：bclinux-os-oe2110-aarch64.qcow2。
在裸金屬的PXE引導安裝過程中，DHCP服務起著至關重要的作用，它為裸金屬節點分配臨時（shí）IP地址，確保節點能夠與Ironic控製節點進行通信，並下載所需的部署內核、鏡像和操作係統鏡像等（děng）文件。根據網絡拓撲，DHCP服務的配置可以分為兩種場景：同網段和跨網（wǎng）段。
同網段的（de）DHCP配置
如（rú）果DHCP服務和裸金屬節點處（chù）於同一網段，配置起來相對簡單。裸金屬節點通過四步DHCP協議交互獲取（qǔ）IP地址及（jí）網絡配置信息：
1.DHCP Discover：客戶端廣播請（qǐng）求IP地址。
2.DHCP Offer：DHCP服（fú）務器提供可用的（de）IP地址。
3.DHCP Request：客戶（hù）端確認使（shǐ）用該IP地址。
4.DHCP Ack：服務器確認並分（fèn）配IP地址。
通過這一（yī）過程，裸金屬節點可以順利接入網（wǎng）絡，開始（shǐ）下載（zǎi）後續部署文件。
跨網段的（de）DHCP配置
在複雜（zá）網絡環境中，DHCP服務和裸金屬節點可能位於不同網段（duàn），此時需要通過DHCP中繼來（lái）實現IP地址的分配。傳（chuán）統的（de）做法是配置DHCP中繼代理，轉發DHCP請求和應答報文，確保客戶端和服務器之（zhī）間的（de）通信不受網絡分段的（de）影響。
在跨網段場景中，DHCP客戶端首先向網絡發送（sòng）DHCP Discover報（bào）文，DHCP中（zhōng）繼（jì）將該請（qǐng）求轉發給（gěi）遠程DHCP服務器，後者（zhě）會（huì）做出響應並通過中繼返回DHCP Offer報文。最終，客戶端和DHCP服務器（qì）完成四步交互，實現IP地（dì）址的分配。
應對跨網段（duàn）DHCP配置不生效的解決方案
在省份實施（shī）過程中（zhōng），發現（xiàn）跨網段的DHCP中繼配置不能生效，因此采用了以下替代方案：在每個網段內開通一台低配（pèi）的雲主機（jī）作為DHCP服務節點。這（zhè）台雲主機會負責為所在網段內的（de）裸金屬節點提供IP分配（pèi），同時通過（guò）網絡配置將請求轉發到Ironic控製節點。
通過這種方（fāng）式，我們可以避免複雜的中繼配置問題，同時確保各網（wǎng）段的裸金屬節點（diǎn）能夠順利完（wán）成DHCP交互並啟動後續的PXE引導。
在裸金屬節點注冊完成後，Ironic通過（guò）自動化流程來實（shí）現操作係統的部署。以下是通過Ironic進行裸金（jīn）屬節點操作係統安裝的過程。
裸金屬節點注冊：用戶首先通過Ironic提供的API或命令行工具注冊裸金屬節點。注冊時，係統記錄節點的硬件（jiàn）信息、管理接口（kǒu）和網絡配置等參數，節點信息被存入Ironic數據（jù）庫，並標記為待部署狀態。
節點信息驗證與狀態（tài）更新：Ironic Conductor驗證節（jiē）點的（de）硬件信息和網絡配置，並將節點（diǎn）的狀態更新為“待提供”。係（xì）統定期檢查節點狀態，確保管理接口和硬件配置正確。
啟動並引導裸金屬節點：節點注冊完成後，Ironic Conductor通過IPMI或其他硬件管理協（xié）議向裸金屬節（jiē）點下（xià）發初始化命令。節點啟動時（shí），利用PXE引導，從DHCP服務器獲取臨時IP地址並通過TFTP服務獲取引導文件。
下載並啟動部署鏡像：完成PXE引導後，裸金屬節點通（tōng）過（guò）HTTP下載部署鏡像。該鏡像為最小（xiǎo）化操作係統，包含配置硬（yìng）件和（hé）啟動操作係統安裝的工具。部署鏡像（xiàng）啟動後，會連（lián）接到Ironic Conductor，獲取操作係（xì）統鏡（jìng）像並開始安（ān）裝。
操作係統鏡像安裝及初始化配置：Ironic Conductor根據（jù）請求提供（gòng）操作係統鏡像。此鏡（jìng）像通過HTTP服務傳輸到裸金屬節點，並在部署（shǔ）鏡像的幫助下，安裝到裸金屬節點的硬盤上。安裝（zhuāng）過程包括：
磁盤（pán）分區：對裸金屬硬盤進行分區和格式化。
操作係統安裝：將操（cāo）作係（xì）統（tǒng）鏡像寫入硬盤（pán），並安裝必要的引導（dǎo）程序。
初始化配（pèi）置：包括網絡配（pèi）置、係統設置和硬件驅動安裝等。
這一過程（chéng）完全自動化，無（wú）需人工幹（gàn）預（yù）。
部署完（wán）成與節點準（zhǔn）備：操作係統安裝完成後，裸金（jīn）屬節點自動重啟，並通過Ironic進行最後的（de）狀態更新。此時，裸金屬節（jiē）點已具備完整的操作係統環境（jìng），準備（bèi）投入實際使用。
在裸金屬節點的部署中，網卡的（de）網絡配置尤為重要。特（tè）別是在業務（wù）麵、樣本麵（miàn）和參（cān）數麵網（wǎng）絡中，裸金屬節點通常需要特定的網（wǎng）卡驅動和網絡配置。雖然（rán）OpenStack提供的Neutron網絡組件（jiàn）功能強大，但在（zài）不同的網絡環境下，配置過程往往複雜且（qiě）難以統一，尤其在國內不同省份和甲方的多變網（wǎng）絡環境中（zhōng），Neutron的配置可能（néng）不如預期那樣順暢和易用。
在（zài）實際實（shí）施過（guò）程中，由於操作係（xì）統已經安裝且已分配帶內管（guǎn）理網絡（luò），可以通過ssh的方式連接到裸金屬服務器中，實現網卡驅動的安裝以及業務麵、樣本麵、參數麵網絡的配置。在進行網絡配置之前，需要了解硬件及交換機（jī）的連線架構，確保配置的準確性和高（gāo）效性（xìng）。例如，在配置業務網絡時，以下幾個關鍵因素需要提前（qián）確認（rèn）：
網卡（kǎ）信息：要知道哪些網（wǎng）口（kǒu）對應業務網絡。以某種典型架構為例，假設業（yè）務網絡對應的網口是NIC1-2和NIC2-2。
Bond配置：需要（yào）提前規劃好這兩個網口是否做Bond，以及Bond的（de）網絡類型。
VLAN信息：了解業務網絡的VLAN標識，確保數據流能正確路由和隔離。
因此，首先需要通過腳本（běn）在操作係統中查（chá）詢這兩個網口的MAC地址，然後根據這些信（xìn）息進一步確認網卡的名（míng）稱。接下來，可以自定義Bond網絡腳本，並根據具體的網絡配置（zhì）要求進（jìn）行相應的（de）設置。
裸（luǒ）金屬延伸：基於裸金（jīn）屬與（yǔ）K8s的GPU/NPU容器化隨著裸金屬服務器在智算領域的廣泛應用，裸金屬管理逐漸從傳統的（de）資源交付轉向智能化調度（dù）與多樣化的場景適配。在多雲管理（lǐ）平台的統一管理（lǐ）下，裸金屬資源能夠以兩種主要模式交付客戶使（shǐ）用，滿（mǎn）足不同場景的需求。
通過多雲管理平（píng）台（tái），裸金屬服務器以最小（xiǎo）化（huà）抽象的形（xíng）式直接交付給用戶。這種模式適用於對底層硬件資源（yuán）有精細化控製需求的客戶。
直接交互：用戶通（tōng）過多雲管理平台分配裸金屬資源，可通過SSH直（zhí）接登錄服務器完成操作。
狀態（tài）監控：多雲管理平（píng）台（tái）提供裸金屬節點的實時監控與管理（lǐ）視圖，全麵呈現資（zī）源狀（zhuàng）態、性能和利用率，幫助用戶高效掌控硬（yìng）件資源。
容器化調度模式：基於Rancher+K8s的容器化場景基於（yú）Rancher和Kubernetes的容器化管理，實現資源的細粒度分配與靈（líng）活調度。
異構資源封裝與容器化：通（tōng）過K8s在裸金屬之（zhī）上構建統一（yī）的容器化平台，將GPU、NPU等（děng）異（yì）構硬件資源封裝為對應的容器單元，並（bìng）以Pod的（de）形式調度。
智算場景優化：用戶可快速開（kāi）通GPU容器，用於深度學習模型的訓（xùn）練（liàn）與推理，滿足AI應用對高並發（fā）、高性能（néng）的需求場景，例如大規模圖像處理、自然語言（yán）理解與生成等任務。
全生（shēng）命（mìng）周期管（guǎn）理：Rancher結合（hé）Kubernetes提供（gòng）從資源分配到任務完成的全生命周期管理，用戶不僅可以（yǐ）通過多雲管理平台監控容器運（yùn）行狀態，還能通（tōng）過API網關訪問容器服務或集成自定義應用（yòng）。
性能可視化：多雲管理平台支持對容器和底（dǐ）層裸金屬的多（duō）維度性能（néng）監控（kòng），提供推理吞吐（tǔ）、訓練時長等關鍵指標，便於智算任務的精（jīng）細化優化。
裸金屬自動化入雲已成功落地湖南移動項目，客戶能夠（gòu）快速獲取和使用裸金屬資（zī）源，免去複雜的前期準備工作。該方案解決了傳統模式下手動安裝操作係統和配置網絡設備的痛點，將每台裸金屬的安（ān）裝時間（jiān）從4小時縮短至0.5小時，不僅大幅提升（shēng）了部署效率，還為業務應用的快速上線提供了有（yǒu）力支持。客戶能夠（gòu）在更短的時間內響應市場需（xū）求，優化了整體業務運轉效率和用戶體驗。