4.2 云計算概述

電腦剛剛被發明的時候，還沒有網絡，每個電腦（PC），就是一個單機。每個用戶在單機上處理自己的事務。后來，人們意識到，單機與單機之間聯系的重要性，于是出現了網絡（Network），用于交換信息。隨著單機的進一步發展，性能越來越強，就將性能強大的單機組裝成了服務器（Server）。人們把一些服務器集中起來，讓用戶通過網絡，使用集中起來的資源。隨著網絡的進一步發展，不斷壯大的網絡，就變成了互聯網；不斷擴張的機房，就變成了IDC；不斷變多的計算機資源和應用服務（Application）也被部署到了其中，就變成了云計算（Cloud Computing）。無數的大型機房，就成了云端。云計算的發展歷程如圖4-1所示。

4.2.1 云計算的定義

什么是云計算呢？云計算的定義有許多種，現階段廣為接受的定義是由美國國家標準與技術研究院（NIST）提出的，為“云計算是一種基于互聯網的，只需最少管理與服務提供商的交互，就能夠便捷、按需地訪問共享資源（包括網絡、服務器、存儲、應用和服務等）的計算模式。”根據NIST的定義，云計算具有按需自助服務、廣泛網絡接入、計算資源集中、快速動態配置、按使用量計費等主要特點。

4.2.2 云計算的發展進程

1）第一時期：集群化時期

在這一階段中，企業將自己的IT硬件資源進行物理型集中，將分散的資源集中起來，組成了一定程度的數據中心，并將這些集中起來的資源提供給各個企業，但是這樣的集中對數據傳輸等也會產生不小的問題。

2）第二時期：網格計算時期

計算網格為計算資源提供了一個平臺，使其能組織成一個或多個邏輯池。這些邏輯池統一協調為一個高性能分布式系統，所以也被稱為超級虛擬計算機。網格計算與集群化的區別在于，網格系統更加松耦合，也更加分散，因此網格系統可以包含異構、異地的不同技術資源。這些IT資源構成一個網格池，實現統一的分配和協調，所以現在也普遍認為網格計算時期是云計算發展的雛形時期。

3）第三時期：傳統虛擬化時期

這一時期，最迫切需要解決的問題就是成本過高、IT運行靈活性較低、資源利用率低下，因此虛擬化技術在這一時期被廣泛利用。虛擬化集成了多臺服務器，從而無視了底層設備的差異，并提高了資源的利用率。虛擬化打破了軟、硬件間的依賴關系，提升了服務器的性能，減少了資源消耗。

4）第四時期：云計算時期

一方面，隨著數據量的不斷增大，搭建大型的數據中心，以及未來的運營維護，都會給企業帶來巨大的壓力。另一方面，隨著業務需求的不斷增加，企業在針對IT方面的投入也越來越大。因此，如何構建可以彈性擴展和按需服務的IT服務成為了這個時期最主要的核心。

4.2.3 云計算的分類

云計算的分類如圖4-2所示。按照是否公開發布服務可分為公有云（Public Cloud）、私有云（Private Cloud）和混合云（Mixed Cloud）。

1）公有云

公有云通常指第三方供應商提供用戶能夠使用的云。公有云的最大意義是能夠以低廉的價格，提供有吸引力的服務給用戶，創造新的業務價值。目前主要的公有云包括Amazon AWS（Amazon Web Services）、Microsoft Azure和阿里云（Alibaba Cloud）等。

公有云的優點如下。

（1）方便。用戶可直接使用供應商的計算資源，且不需要用戶去安裝和維護。

（2）共享。用戶可以通過不同設備來查看公有云中的數據。

（3）易擴展。云計算的資源能夠快速地擴展，具有強大的彈性。通過自動化供應，可以達到快速增減資源的目的。

公有云的缺點如下。

（1）安全性。用戶對于云端的資源缺乏控制，無法保證隱私和保密數據的安全性。

（2）資源競爭，公有云共享資源的特性，流量峰值期間容易出現性能問題（如網絡阻塞），公有云中最需要競爭的資源，如帶寬，價格往往最昂貴。

2）私有云

私有云是針對不同的用戶需求來開發的，因此能夠在很大程度上保障其服務質量。私有云一般直接部署在用戶的防火墻內部或相對安全的主機托管場所，因此用戶數據的安全性有了極大的提高。目前主要的私有云包括易捷行云（EasyStack）、華為云（Huawei Cloud）和VMware等。

私有云的優點如下。

（1）安全。私有云資源獨享，單個公司是唯一可以訪問它的指定實體，提供了更高的安全性。

（2）服務質量好。因為私有云構建在防火墻內部，不是部署在遠程服務器中，所以可以有效避免外部流量峰值的沖擊。

私有云的缺點如下。

（1）費用高。當一個企業想要構建私有云時，需要考慮到收購、部署、支持和維護等成本費用。

（2）共享性差。用戶一般鏈接到本地資源，與外界聯系較少且難度相對較高。

3）混合云

混合云是公有云和私有云兩種服務方式的結合。企業從安全的角度出發，會希望將自己的關鍵數據存放到私有云中。但是計算資源的局限性使得企業更加青睞于使用公有云。近年來，混合云逐漸被人們所使用，且它既可以保障數據安全，又可以節省開支。目前主要的混合云包括Amazon AWS、谷歌云（Google Cloud）和天翼云等。

混合云的優點如下。

（1）融合了其他兩種云計算的優勢，從私有云的角度出發，其可以提高安全性能。

（2）從公有云的角度出發，其具有在相同計算資源條件下的低成本和可擴展性的特點。

（3）可以通過靈活配置私有云和公有云，來匹配企業不同時期的發展狀況。

混合云的缺點如下。

（1）可使用產品和服務較少。這是因為混合云的發展歷程比較短。

（2）運營維護困難。如果要將混合云配置到位，技術人員就需要精通公有云和私有云兩種技術，這對于企業來講，極大地提高了運維的難度。

4.2.4 云計算的特點

云計算具有較好的靈活性、極強的擴展能力及較高的性價比，其具有如下優勢與特點。

1）虛擬化技術

云計算和傳統的技術相比最大的特點就是沖破了時間和空間的限制，這也是其最明顯的優勢。

2）動態可擴展

云計算有較高強度的運算能力。不僅可以在已有的服務器中補充元計算的功能，還可以進一步增加運算速度，來實現應用資源的擴展。

3）按需部署

不同的應用所需的資源大小不同，可以通過云計算高強度的計算能力，根據其需求配置來分配所需的資源。

4）靈活性高

目前大多數IT資源都支持虛擬化，可將不同的IT資源虛擬化后放入資源池中進行統一分配。

5）可靠性高

在云計算技術中，如果單個服務器出現了問題并不會影響用戶的正常使用。

6）性價比高

云計算系統資源是被池化以后統一管理的。對于用戶來講，廉價的云服務器是一個不錯的選擇，而且其計算性能與大型主機相差不大。