2.1 云計算概述

“云”一詞常被用來比喻互聯網。這種用法最初來源于它在網絡圖中一般描繪為云的輪廓，用來表示跨越整個運營商骨干網（即擁有云的一方）到對方云端點位置的數據傳輸。本節將介紹云計算的一些基本概念，包括云計算的定義、特征和體系架構等。

2.1.1 云計算的定義

由于云計算是由不同的企業和研究機構同步推進的技術，所以關于云計算的定義有很多，至今并沒有一個公認的定義和標準。

一般將云計算定義為：云是由硬件資源、部署平臺和相應的服務等方便使用的虛擬資源構成的一個巨大資源池。根據不同的負載，這些用戶所需的資源可以動態地重新配置，以達到一個最理想的資源使用狀態。也可以將云計算歸納為：云計算以虛擬化技術為核心，將共享的硬件和軟件等資源抽象成一個統一的資源池，通過互聯網這一載體，向用戶按需提供所需的資源。其特點在于多用戶共享、大數據處理與大數據存儲。

微軟認為云計算應該是“云+端”的計算，將計算資源分散分布，分別放在云上、用戶終端和合作伙伴處，最終由用戶選擇合理的計算資源分布。

云計算就是服務可租用、服務可計量及高性價比的總和，如圖2-1所示。

從上圖可以看出，需要同時滿足可租用、可計量、高性價比的條件才可稱之為云計算。

2.1.2 云計算的特征

云計算具有以下特征。

1）按需自助式服務（On-demand Self-Service）：用戶根據實際需求使用和擴展云計算資源，通過網絡方便地進行計算能力的申請、配置和調用，服務商能夠及時地進行資源的分配和回收。云計算能快速提供資源和服務。

2）廣泛的網絡訪問（Broad Network Access）：通過互聯網提供自助式服務，不用有關的軟件和硬件的支撐，也不需要用戶了解具體資源的物理位置，可以直接通過互聯網或局域網進行訪問，即可得到計算資源。

3）資源池（Resource Pooling）：供應商將計算資源聚集到一起，通過多租戶模式分配給用戶不同的虛擬資源，并綜合考慮用戶的需求后再重新分配資源。各個用戶可以得到專門獨立的資源，用戶不需要任何控制和操作，也不需要了解資源的具體位置，通過資源池可以得到高級別、抽象化的云計算資源。

4）快速彈性使用（Rapid Elasticity）：快速部署資源或獲得服務，云的快速計算能力能夠滿足服務商對用戶資源供應的需求。云計算按用戶的需求快速部署和提供資源。因為資源和服務可以是無限的，可以讓用戶隨時隨地購買，并且對于購買數量也是沒有要求的，用戶只需按需付費即可。

5）可度量的服務（Measured Service）：云可以提供一些抽象服務，如存儲、處理等，通過這些抽象服務的計量能力優化云中資源的利用率，也可以監測和管理用戶的資源使用過程。并且在云服務的過程中，供應商和用戶是透明清晰的。

2.1.3 云計算的體系架構

云計算可以按需提供彈性資源，它的表現形式是一系列服務的集合。它的體系結構由5部分組成，分別為應用層、平臺層、資源層、用戶訪問層和管理層，如圖2-2所示。

云計算的本質是通過網絡提供服務，其體系結構以服務為核心。

1.資源層

資源層是指基礎架構層面的云計算服務，可以提供虛擬化的資源。服務器服務提供操作系統的環境，如Linux集群等。網絡服務提供網絡處理能力，如防火墻，VLAN等。存儲服務為用戶所需的資源提供存儲能力。物理資源是指承載資源的物理設備，如服務器等。

2.平臺層

平臺層為用戶提供對資源層的各項云計算服務的封裝，幫助用戶構建所需的應用。數據庫服務提供可擴展的數據庫處理的能力。中間件服務為用戶提供可擴展的消息中間件或事務處理中間件等服務。

3.應用層

應用層提供軟件服務，企業應用為面向企業的用戶提供軟件服務，如財務管理、客戶關系管理和商業智能等。個人應用為面向個人的用戶提供軟件服務，如電子郵件、文本處理和個人信息存儲等。

4.用戶訪問層

用戶訪問層為用戶使用云計算服務所需的各種支撐服務提供平臺，對不同層次的云計算服務提供與之相對應的訪問接口。服務目錄是包含所有服務的服務列表，用戶可以通過目錄直觀便捷地選擇所需要的云計算服務。訂閱管理可以對提供的服務進行管理，用戶可以查看訂閱的服務，也可以停止服務。服務訪問為不同層次的云計算服務提供訪問接口，如果是資源層的訪問，提供的接口就是遠程桌面等；如果是應用層的訪問，提供的接口可能是Web等。

5.管理層

管理層提供對全部的云計算服務的管理，安全管理指授權控制服務、用戶認證和審計等功能。服務組合指用戶可以對需要的云計算服務進行組合。服務目錄管理服務可以對服務目錄和服務進行管理，管理員可以對服務進行增加和刪除。服務使用計量可以統計用戶的使用情況，然后對用戶進行計費。服務質量管理指管理服務的性能、可靠性等。部署管理指自動化部署和配置服務的實例。服務監控記錄服務的健康狀態。

2.1.4 云計算的類型劃分

云計算根據服務對象可以分為私有云、社區云、公共云和混合云4類。

1.私有云（Private Cloud）

單獨為一個客戶使用而構建的云基礎設施，可以對數據的安全和服務質量進行最有效地控制。私有云可在企業數據中心部署，也可以在一個主機托管場所部署，其主要由一個組織擁有或租用。

2.社區云（Community Cloud）

社區云被一些組織共享，提供某一方面的社區服務的基礎設施，社區服務包括針對安全要求、遵守政策等。

3.公共云（Public Cloud）

公共云由一個云計算服務的銷售組織或公司所有的基礎設施組成，這類基礎設施由組織或公司銷售給普通消費者使用。公共云提供靈活并且可擴展的服務，從而降低消費風險和成本。

4.混合云（Hybrid Cloud）

混合云的基礎設施是由兩種或兩種以上的云（私有、社區或公共）組成的，各類云相對保持獨立，用標準的或專有的技術將它們組合起來，數據和應用程序均有可移植性。混合云有助于提供按需和外部供應方面的擴展。

每一種云計算都有自身的特點，具體特點比較如表2-1所示。

2.1.5 云計算的服務模式

云計算是一種IT服務交付模式，把IT資源、數據和應用作為服務通過網絡提供給用戶。典型的服務模式有3類：軟件即服務（SaaS）、平臺即服務（PaaS）和基礎設施即服務（IaaS）。

1.軟件即服務

SaaS（Software as a Service）以服務的方式把應用程序提供給用戶，用戶無須安裝軟件，只需要通過瀏覽器就可使用Internet上的軟件，滿足其某種特定需求，供其消費。

優勢：簡單易操作，初始投入成本低，免費試用。

2.平臺即服務

PaaS（Platform as a Service）以服務的方式把應用程序開發和部署平臺提供給用戶。用戶基于云計算服務商提供的服務引擎構建服務，常用的服務引擎有互聯網應用程序接口（API）、運行平臺等。

優勢：開發、部署簡單，維護和管理簡單。

3.基礎設施及服務

IaaS（Infrastructure as a Service）以服務的方式將服務器、存儲和網絡硬件及相關軟件提供給用戶。用戶無須購買物理設備，如服務器、網絡設備和存儲設備等，只需通過云計算服務上提供的虛擬硬件資源進行網上租賃，就可以創建應用程序。

優勢：節約費用，靈活，可隨時擴展和收縮資源，安全可靠。

無論是SaaS、PaaS還是IaaS，其核心概念都是為用戶提供按需服務，都希望用最少的資本支出獲得最大的能力和商業價值。