1、云計算的概述一、什么是云?云 計 算 (Cloud Computing 是 分 布 式 處 理 (Distributed Computing 、 并 行 處 理 (Parallel Computing和網格計算 (Grid Computing的發展,或者說是這些計算機科學概 念的商業實現。云計算的基本原理是,通過使計算分布在大量的分布式計算機上,而非 本地計算機或遠程 服務器中,企業數據中心的運行將更與互聯網相似。這使得企業能 夠將資源切換到需要的應用上, 根據需求訪問計算機和存儲系統。云計算的藍圖已經呼 之欲出:在未來,只需要一臺筆記本或者一個手機,就可以通過網絡服務來實現我們需 要的一切,

2、甚至包括超級計算這樣的任務。從這個角度而言,最終用戶才是云計算的真 正擁有者。1.1 云計算的起源“ 云計算 (cloud computing” 是一個相對較新的概念,但事實上它的起源可追溯到互 聯網誕生之初。就目前來看,云計算概念最具革命性的并不在其本身,而是許多與之相 關的條件, 隨著這些條件逐漸成熟,云計算已越來越成為經濟發展過程中的一種必然選 擇和趨勢。云計算的概念其實相當簡單:即通過互聯網提供軟件與服務,并由網絡瀏覽器界面 來實現。用戶加入云計算不需要安裝 服務器或任何客戶端軟件,可在任何時間、任何 地點、 任何設備 (前提是接入互聯網 上隨時隨意訪問, 業界稱這種服務模式為 “ 軟

3、件即服 務 (SaaS” ,而對大多數用戶來說,它不過就是一個網絡。云計算 (Cloud Computing是分布式處理 (Distributed Computing、并行處理 (Parallel Computing和網格計算 (Grid Computing的發展,或者說是這些計算機科學概 念的商業實現。云計算的基本原理是,通過使計算分布在大量的分布式計算機上,而非本地計算機 或遠程服務器中, 企業數據中心的運行將更與互聯網相似。這使得企業能夠將資源切換 到需要的應用上,根據需求訪問計算機和存儲系統。這可是一種革命性的舉措,打個比方,這就好比是從古老的單臺發電機模式轉向了 電廠集中供電的模式。

4、它意味著計算能力也可以作為一種商品進行流通,就像煤氣、水 電一樣,取用方便,費用低廉。最大的不同在于,它是通過互聯網進行傳輸的。云計算 的藍圖已經呼之欲出:在未來,只需要一臺筆記本或者一個手機,就可以通過網絡服務 來實現我們需要的一切,甚至包括超級計算這樣的任務。從這個角度而言,最終用戶才 是云計算的真正擁有者。有了網絡的支持,有了虛擬化手段,有了資源優化的需要,有了量級延展的需求, 那么這個大環境就有了云計算的氣候。 用戶不會管數據中心是多么復雜,云里霧里是無 所謂的,用戶只需要知道用起來簡單方便就行。從 Google 的發展歷史來看, Google 原先因為沒有投資,只能自己攢機, 很差的

5、機 器不可能發揮服務器的性能和穩定性, 于是只有去想該如何提高可靠性,如何利用很多 " 破爛 " 機器獲得更高的性能。這就有了云計算的雛形。我們都知道今天 Google 的規模,而如果我們不去認清云計算的強大,我們就不知 道互聯網的未來和規則。 Google 在 98年的時候被迫發現了這一規則, 然后我們看到了 聚合的力量,今天 微軟 、 IBM 、雅虎、百度、亞馬遜這些企業看到了規則,于是開始進 入云計算領域。云計算是巨大的商機。1.2 云的定義作為一個 IT 技術新的焦點, “云”有許多定義 (詳見 A001,這些定義反映了人們 對“云”的理解和側重面。其中主要有兩類:

6、側重于計算的定義(“云計算” 和側重于 服務的定義(“云服務” 。云計算可以從 狹義和廣義兩個層次來給出:狹義云計算:是指 IT 基礎設施的交付和使用模式,指通過網絡以按需、易擴展的 方式獲得所需的資源 (硬件、 平臺、 軟件 。 提供資源的網絡被稱為“云”。 “云” 中的資源在使用者看來是可以無限擴展的,并且可以隨時獲取,按需使用,隨時擴 展,按使用付費。這種特性經常被稱為像水 電一樣使用 IT 基礎設施;廣義云計算:是指服務的交付和使用模式,指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得 所需的服務。這種服務可以是 IT 和軟件、互聯網相關的,也可以是任意其他的服 務。這種資源池稱為“云”。“云”是一

7、些可以自我維護和管理的虛擬計算資源, 通常為一些大型服務器 集群,包括計算服務器、存儲服務器、寬帶資源等等。云 計算將所有的計算資源集中起來,并由軟件實現自動管理,無需人為參與。這使得 應用提供者無需為繁瑣的 細節而煩惱,能夠更加專注于自己的業務,有利于創新 和降低成本;。云服務是能夠通過 Internet 以按使用付款和按需訪問的服務。云是一個能夠容易 地通過利用低接觸、 按需的業務模式來消費高度可伸縮和彈性服務的工具。 作為 HP 觀 點最近的宣示, “一切皆服務” 、云服務和基于 internet 的供應模式為企業 IT 和其它服 務供應商提供不同的新機遇; 它是一個技術法則、 它針對不

8、能由現有的技術供給解決的 問題。 重要的要了解云與 internet 、 SaaS 、 公共服務計算有關, 但與它們并不完全相同。此外,云非常適合于某些類型的服務,但不能取代傳統的企業應用和基礎設施。1.3 云計算的類型云計算不是一個單一的實體。 它可以劃分成多種的風格 /服務, 每一種服務于一個特 定的目的。下面介紹不同類型的云。提供計算服務是云計算的基本目的。今天存在的超級計算機滿足軍事、情報機構、 一些大學 /研究機構和大型公司解決復雜問題的需要。云計算的目的是通過 Web 為這一 群體提供此類計算能力。雖然通過 Web 提供超級計算服務看起來有點像是空想,但是 HP , IBM , Y

9、ahoo 和 Google 等業內巨頭已經采取巨大的步伐來實現這一目標。它們計 劃利用專門的聯接設備把大量使用低成本 PC 技術的服務器聯網、來承擔巨大的數據處 理任務。通過在許多桌面 PC 和服務器之間平衡和分散計算工作負載,可以跨越 Web 把 超級計算能力提供給用戶。 當前有大量研究機構和公司正在從事把超級計算提供給用戶 群體,人們預計很快將取得成功。云存儲是最流行的云計算形式之一, 得到 Google 和 Microsoft 等業內大公司的密切關 注。 所有喧囂聲后面的原因是云存儲能夠提供的好處。下面的例子說明云存儲如何發揮 作用:場景 1: 一個剛起步的公司需要若干 TB 的存儲空間

10、。對如此大量的存儲,這一新公 司需要投入大量資金來安裝存儲基礎設施。這是很困難的,因為剛起步的公司一般 受到資金的約束、投入大量資金開發存儲基礎設施是一個風險很大的舉措。場景 2: 一個剛起步的公司在一段時間內(如 1年需要若干 TB 的存儲。一年后,這 一存儲空間和構建它的投資最終將被浪費掉。在這兩個應用實例中, 云存儲能夠提供幫助。 初創企業不必投資建立存儲基礎設施, 而能夠租用第三方云存儲廠商提供的存儲空間, 象水電一樣按照公共服務方式為所使用 的空間付款。 這顯然對無論大小規模的企業都有很大的好處,因為它們不必擔心投資于 建立自己的存儲基礎設施。 除了節約前端開支外, 企業也不需要擔心

11、維護存儲基礎設施。 云廠商將承擔維護任務和客戶無需指定人員來維護基礎設施和解決問題。結果,企業能 夠節約大筆資金、用以擴展和發展它們的業務。這是另一個關鍵類型的云計算。 基于云 Web Services廠商提供應用編程接口 (API , 使得開發者能夠通過 Internet 取用功能、 而不必開發全部的應用。 一個知名的例子 Xignite (總部在加州 San Mateo 的 Web 服務,它使得用戶能夠按照需要訪問財務數據,在 幾分鐘內方便地直接集成到關鍵任務應用中。類似地, StirkeIron (總部在 NC 的 Cary 也有一個 Web 服務,允許把活動的數據直接集成到任何應用、分

12、散到多個應用或一個 Web 網站。基礎設施即服務 (IaaS云提供必要的服務器、存儲、聯接和工具,支持按照公共服 務模式從零開始建立一個應用環境。 IaaS 云是 SaaS 云和 PaaS 云的下層基礎設施。 IaaS 云一般使用起來很復雜, 但提供高度的可伸縮性, 更重要的是提供高度的靈活性。 這些云的主要好處是快速供應。 公司不必等待較長時間就能設置和部署新的服務器。相 反,它們可以只從一個廠商以服務方式租用基礎設施,立即使用它。另一個好處是云廠 商承擔維護服務器和基礎設施。因此,租用的公司不必擔心其基礎設施。客戶完全不必 了解有關基礎設施的任何細節。雖然有些專家認為 SaaS 不是云計算

13、,但把它分類為云計算是聰明的。 SaaS 是一 種流行的模式, 多種應用由一個 SaaS 供應商托管在 Web 上, 對基于 Web 服務感興趣的 客戶付款訪問它們。 業內人士說:SaaS 和計算的差別是模糊的, 把云計算視為提供 SaaS 的架構是明智的。 為了證實這一事實, 考慮 Google 檢索或任何其它檢索引擎。 從它們 所提供的可伸縮性和無所不在的服務, 簡單的基于 Web 的檢索引擎顯然是基于云的。 于 是,我們可以得出結論,云計算是 SaaS 的推動力或主干。這是 SaaS 的一個變種。 PaaS 廠商不提供單個 Web 應用,而是提供一個基于云的軟 件開發環境。使用 PaaS

14、 的公司可以利用供應商所提供的基礎設施來為客戶構建和提供 應用。 最大的好處是使用云平臺的公司不需要投入可貴的資金于軟件許可證和其它基礎 設施。但是,這些服務僅限于云廠商的設計和功能,結果開發者并沒有完全的自由度。 PaaS 是一個新概念,預期將隨著越來越多的開發者開始使用這些服務取得很大的發 展。這一概念最著名的例子之一是 S 的 F 。 F 提供支 持用戶構建應用并和在 S 的基礎設施上運行。集成服務能夠實現應用和數據之間方便的聯接。這包括通信服務、運行控制集成的 工作流的能力。 雖然仍被認為處于早期, 已經有若干個公司提供云中集成。 Amazon 的 SQS 基于云集成服務很好的例子。它

15、提供一個可靠的托管隊列、可用于存儲在計算機 之間來回傳輸的信息。 通過使用它,開發者能夠方便地在他們的應用的分布式部件之間 傳輸數據,而不會丟失信息。1.4 云的特性迄今為止,我們已經看到云已經表現出何種屬性?在云計算中,動態的共享計算資 源被虛擬化、 通過一個 API 作為服務來使用。 云使用戶能夠通過把應用部署到一個虛擬化數據中心來運行它們。 物理資源本身可以駐留在機構內部或外面、在本地硬件或者在 企業數據中心、 或者免費或以按使用付費方式從某個遠程或管理服務供應商得到。 要點 是用戶不需要知道、也不必關心。關鍵的是云計算是基于 IP 聯接從一個邏輯資源、而 不是電纜聯接 /物理資源提供服

16、務的部署模式。服務供應者不管是內部或外面的都沒有 關系、只要提供的服務在信息、功能和處理質量等方面都符合預期的要求就可以了。讓我們一一介紹這些屬性。 最終的目標是能夠根據這些屬性來評估聲稱是云的各種 實施,把它們與云區分開來。嚴格地說,云應當具有如下的屬性,沒有其中任何一個屬 性就不是云。云執行零售模式的原則甚至在一個企業內部也是如此。用戶知道他們要支付的款項,也知道他們將得到什 么,就像每月支付信用卡或電話費一樣。云有 API如果沒有 API ,那么它就不是一個服務。云把資源(如 CPU 和存儲等虛擬化為 一個服務。因此云必須有 API ,即使僅僅作為裝入、啟動一個應用或停止它的工具;云是自

17、我服務的正如在別處提到過那樣, 如果必須掌握 40頁文檔用戶才能起步, 這就不是一個云。 云驅使資源被整合云推動資源整合,使得操作者和用戶能夠得益于經濟規模,多個用戶共享一個服務 器基礎設施意味著更加有效地管理成本。云是靈活的靈活的管理使得用戶能夠移動計算、內存和存儲資源,同時提供完整的管理以及對 最終用戶透明的收費。 撥號聯接和切斷資源使用、 當作業結束時在不同任務之間移動資 源、 創建在部署和生產等活動之間有效的可移動邊界,這些能力全部都是推廣云技術的 關鍵。云是按需供應的用戶在希望時也可以過渡到不同的云。這是為什么私有云的思想有一點可疑。真正 的云不預防客戶搬家和移動到一個提供較好條件的

18、服務供應商。由于客戶很可能這樣 做,內部 IT 服務部門只能建立這種程度的零售原則。它們能夠做的是為用戶提供可供 選擇的不同類型服務。即使是對低優先級的應用也是如此。 為多用戶提供安全服務（ 為多用戶提供安全服務（Multi-tenancy） ） 系統應該允許多個用戶共享基礎架構，而且對用戶來說是透明的，并且不能威脅到 每一個用戶的數據隱私和安全性。 服務導向（ 服務導向（Service-oriented） ） 系統允許把多個離散的服務地組合在一起，但服務之間是保持獨立的。某一個服務 的改變或出錯不會影響到其他的服務。這也意味著我可以不斷重新使用這些服務。 虛擬化（ 虛擬化（Virtualiz

19、ed） ） 應用和底層的硬件是相互隔離的。多個應用可以跑在一臺計算機上面（比如通過 VMWare 進行的虛擬化），或者是多個計算機可以用來跑一個應用（如網絡計算）。 可以線性擴展（ 可以線性擴展（Linearly Scalable） ） 這可能是最大的挑戰。在應用擴展、增加的時候，系統應該可以實現可預測，并且 保證效率。打個比方說，如果一臺服務器每秒能夠處理 1000 次交易，那么兩臺服務器 每秒就應該可以處理 2000 次交易，以此類推。 數據是核心（ 數據是核心（Data, Data, Data） ） 數據管理是上述這幾個方面的基礎和關鍵，包括數據的分發、劃分、安全和同步。 一些新的技術如

20、 Amazon 的 SimpleDB 能夠解決一部分問題，但對于大型 關系型數據 庫來說還做不到。注意別讓 SimpleDB 的字面意思（簡單的數據庫）把你迷惑了，我的 同事 Nati Shalom 也曾說過，SimpleDB 不是真正意義上的數據庫。還有一種新的方法 是內存數據網格（in-memory data grid）。 1.5 云技術與類似技術的對比 云計算的概念越來越流行，但這個概念也有被人濫用的趨勢。現在，有一些人將云 計算、網格、虛擬化、Web 2.0、軟件即服務（SaaS） 、在線備份和企業網格等概念混 為一談。盡管人們還無法明確定義云計算，但有些東西肯定不應被稱為云。云計算概念 已經被我們扭曲了，現在的云計算概念幾乎包括了我們要做的一切。你甚至找不到一家 不宣稱自己是云計算的。有些技術和方法經常與云計算混淆在一起、應當把它們區分開 來，從而澄清一些誤解，進一步說明什么是真正的“云”。 虛擬化不是云 網