1.2 云計(jì)算的基本概念

對(duì)于什么是云計(jì)算，眾說(shuō)紛紜，目前尚未形成業(yè)界共同認(rèn)可的定義，但我們卻可以通過(guò)一些特征去窺探云計(jì)算的內(nèi)涵。

1.2.1 云計(jì)算的內(nèi)涵

云計(jì)算的“云”包含以下兩方面的內(nèi)涵。

“云”指通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)接入，也就是說(shuō)，云計(jì)算是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)使用的，這就決定了它具有互聯(lián)網(wǎng)的很多特征。

使用模式：可隨時(shí)隨地接入互聯(lián)網(wǎng)的終端，即申請(qǐng)/注冊(cè)即使用。

業(yè)務(wù)模式：自助服務(wù)（用戶不需要專業(yè)的支持就能使用），可定制，按需使用（彈性服務(wù)，例如一天可以搜索1次，也可以搜索10000次）。

商業(yè)模式：免費(fèi)或按使用付費(fèi)，部分業(yè)務(wù)也可以遵循互聯(lián)網(wǎng)“免費(fèi)+廣告”的盈利模式。

“云”指通過(guò)計(jì)算池提供資源，也就是說(shuō)，不是構(gòu)建一兩臺(tái)機(jī)器的問(wèn)題，而是要構(gòu)建一定規(guī)模的集群，并且對(duì)該集群統(tǒng)一管理，形成“資源池”，才能滿足云計(jì)算業(yè)務(wù)的需求。計(jì)算池需要具備以下幾個(gè)特征。

統(tǒng)一管理和調(diào)度：不論資源的規(guī)模和地理位置如何，所有資源都是通過(guò)網(wǎng)絡(luò)由統(tǒng)一的管理節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理、調(diào)度和監(jiān)控。這種統(tǒng)一管理能充分實(shí)現(xiàn)資源的共享和調(diào)度，以及資源的最大化利用和最優(yōu)化配置。

較大的規(guī)模：如果系統(tǒng)具備良好的可擴(kuò)展性，一開(kāi)始不一定要達(dá)到很大的規(guī)模。但考慮到互聯(lián)網(wǎng)用戶規(guī)模的突發(fā)性，如果是基于互聯(lián)網(wǎng)來(lái)提供云計(jì)算業(yè)務(wù)，就需要具備一定的規(guī)模才有可能滿足基本的業(yè)務(wù)可用性（當(dāng)資源不足時(shí)，用戶的申請(qǐng)就可能失敗）。另外，較大規(guī)模還有兩大好處，一是可以承載盡可能多的系統(tǒng)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)更高的共享性和資源利用率，二是可以支撐海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和處理需求，滿足互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的數(shù)據(jù)爆炸性增長(zhǎng)需要。當(dāng)然，規(guī)模越大，對(duì)管理的要求也就越高。

良好的可擴(kuò)展性：互聯(lián)網(wǎng)的業(yè)務(wù)特征要求云計(jì)算的計(jì)算池能實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單和高速擴(kuò)展，以便在用戶快速增長(zhǎng)的情況下可以迅速滿足需要。缺乏可擴(kuò)展性對(duì)云計(jì)算運(yùn)營(yíng)商來(lái)說(shuō)可能是致命的，因?yàn)檫@既可能導(dǎo)致很高的管理成本，也可能導(dǎo)致很差的用戶體驗(yàn)。

良好的可伸縮性：與計(jì)算池的可擴(kuò)展性一樣，單一用戶業(yè)務(wù)的可伸縮性也非常重要。顯然，當(dāng)用戶當(dāng)前使用的計(jì)算能力不足時(shí)，可以很快申請(qǐng)獲得更多的資源（對(duì)應(yīng)于線下模式，可能是用戶采購(gòu)新的機(jī)器，然后替換或組成集群），這是用戶按需使用的前提。通過(guò)實(shí)現(xiàn)資源虛擬化，能夠提供較高的可伸縮性。

即時(shí)提供：這種“即時(shí)”是相比傳統(tǒng)IT的獲取時(shí)間而言的。而且，由于在互聯(lián)網(wǎng)上提供云計(jì)算服務(wù)時(shí)都是以接口方式提供計(jì)算和存儲(chǔ)能力的，因此，云計(jì)算運(yùn)營(yíng)商應(yīng)具有非常強(qiáng)大的批量提供能力。例如，以前要購(gòu)買(mǎi)、安裝、配置1000臺(tái)PC服務(wù)器可能需要幾周甚至更長(zhǎng)的時(shí)間，但通過(guò)云計(jì)算模式，可能只需要幾小時(shí)甚至幾分鐘。將硬件部署變?yōu)檐浖渴鹗菍?shí)現(xiàn)即時(shí)提供的關(guān)鍵。

更低的成本：這是支持互聯(lián)網(wǎng)商業(yè)模式的關(guān)鍵（即使不是免費(fèi)的）。更低的成本源于兩個(gè)方面，一方面是硬件成本的降低及資源利用率的提高、開(kāi)源軟件的應(yīng)用和自主開(kāi)發(fā)能力的增強(qiáng)，另一方面是運(yùn)營(yíng)模式的變革、節(jié)能減排技術(shù)的引入以及銷(xiāo)售成本的降低。

簡(jiǎn)單地說(shuō)，云計(jì)算是指基于互聯(lián)網(wǎng)將規(guī)模化資源池的計(jì)算、存儲(chǔ)、開(kāi)發(fā)平臺(tái)和軟件能力提供給用戶，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、低成本、快速提供和靈活伸縮的IT服務(wù)。云計(jì)算是指基于互聯(lián)網(wǎng)將規(guī)模化資源池的計(jì)算、存儲(chǔ)、開(kāi)發(fā)平臺(tái)和軟件能力提供給用戶，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、低成本、快速提供和靈活伸縮的IT服務(wù)。

1.2.2 云計(jì)算服務(wù)

云計(jì)算的一個(gè)典型特征是IT服務(wù)化，也就是將傳統(tǒng)的IT產(chǎn)品、能力通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)（如果是私有云就是內(nèi)部網(wǎng)）以服務(wù)的形式交付給用戶，即大家所熟知的IaaS、PaaS和SaaS，對(duì)應(yīng)于傳統(tǒng)IT中的“硬件”、“平臺(tái)”和“（應(yīng)用）軟件”。下面簡(jiǎn)單介紹一下這3類(lèi)服務(wù)。

1.IaaS（Infrastructure as a Service，基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）

傳統(tǒng)IT的基礎(chǔ)設(shè)施主要包括服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等，因此，IaaS主要指基于傳統(tǒng)IT基礎(chǔ)設(shè)施之上提供的服務(wù)，包括計(jì)算服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。計(jì)算服務(wù)既包括彈性虛擬機(jī)，如Amazon的EC2，也包括高性能計(jì)算能力，如Amazon基于Hadoop MapReduce的HPC（High Performance Computing，高性能計(jì)算）服務(wù)。存儲(chǔ)服務(wù)既包括塊存儲(chǔ)和對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)，如Amazon EBS、Google Storage、Amazon S3，也包括數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)，如Amazon SDB、Azure SQL。提供存儲(chǔ)能力的可以是傳統(tǒng)的共享式存儲(chǔ)系統(tǒng)，也可以是分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)服務(wù)則包括防火墻服務(wù)、負(fù)載均衡服務(wù)、CDN服務(wù)，如Amazon AWS的Route 53、Elastic Load Balancing、CloudFront等。

2.PaaS（Plateform as a Service，平臺(tái)即服務(wù)）

傳統(tǒng)的IT平臺(tái)主要是操作系統(tǒng)、中間件和開(kāi)發(fā)平臺(tái)，它們都是為應(yīng)用開(kāi)發(fā)和運(yùn)行提供能力和支撐環(huán)境的，一般由用戶自行部署。而在云計(jì)算中，PaaS服務(wù)提供商集中部署和運(yùn)營(yíng)操作系統(tǒng)、中間件、開(kāi)發(fā)平臺(tái)等，再以服務(wù)實(shí)例的形式將它們提供給外部用戶，即向第三方提供應(yīng)用開(kāi)發(fā)與運(yùn)行實(shí)例環(huán)境，例如Google的App Engine、微軟的Azure Platform。

3.SaaS（Software as a Service，軟件即服務(wù)）

傳統(tǒng)的軟件既有面向個(gè)人的桌面軟件，也有面向企業(yè)的服務(wù)器軟件，由用戶自行訂購(gòu)及部署。而在云計(jì)算環(huán)境下，這些由SaaS服務(wù)提供商集中部署和運(yùn)營(yíng)，并以軟件服務(wù)實(shí)例的形式提供給用戶，供多用戶共享，例如Google的Google Apps、Salesforce的CRM服務(wù)、NetSuite的管理軟件服務(wù)。

實(shí)際上，PaaS普遍包括了應(yīng)用運(yùn)行所需的基礎(chǔ)設(shè)施。例如，Google App Engine就架構(gòu)于Google龐大的基礎(chǔ)設(shè)施上，包括服務(wù)器實(shí)例、存儲(chǔ)能力（DataStore，基于BigTable）等，但使用PaaS的用戶并不關(guān)心基礎(chǔ)設(shè)施，也就是說(shuō)，用戶不需要額外訂購(gòu)IaaS。另外，用戶可以選擇在IaaS的基礎(chǔ)上架構(gòu)PaaS平臺(tái)，并享受應(yīng)用開(kāi)發(fā)和運(yùn)行服務(wù)，例如Heroku基于Amazon EC2提供的PaaS。第三方也可以基于PaaS或IaaS部署SaaS，并向用戶提供軟件服務(wù)。因此，IaaS、PaaS和SaaS可以基于統(tǒng)一的技術(shù)架構(gòu)通過(guò)特定的軟件技術(shù)為用戶提供不同層次的服務(wù)形式，如圖1-1所示。

1.2.3 云計(jì)算的類(lèi)型

IaaS、PaaS和SaaS是從它們各自提供服務(wù)內(nèi)容的角度來(lái)區(qū)分的，而從部署位置、訪問(wèn)策略、服務(wù)目標(biāo)用戶等角度，則可以分為公有云、私有云和混合云。云計(jì)算最初是由Amazon、Google、Salesforce等互聯(lián)網(wǎng)公司發(fā)起的，主要面向中小型企業(yè)、開(kāi)發(fā)者和個(gè)人用戶，所有用戶通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)申請(qǐng)和使用服務(wù)，共享統(tǒng)一的基礎(chǔ)設(shè)施和平臺(tái)，這是典型的公有云模式。但隨著云計(jì)算技術(shù)和市場(chǎng)的發(fā)展，目前私有云和混合云也逐漸成為云計(jì)算的主流應(yīng)用領(lǐng)域。

1.公有云

公有云指的是面向公眾提供的云服務(wù)，大部分互聯(lián)網(wǎng)公司提供的云服務(wù)都屬于公有云，例如Amazon的AWS、Google的Apps和App Engine等，其主要特征包括基于互聯(lián)網(wǎng)獲取和使用服務(wù)、關(guān)注盈利模式、具有強(qiáng)大的可擴(kuò)展性和較好的規(guī)模共享經(jīng)濟(jì)性等。

2.私有云

由于公有云的一些局限性，例如由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在提供商的數(shù)據(jù)中心導(dǎo)致的安全性問(wèn)題、由系統(tǒng)龐大導(dǎo)致的穩(wěn)定性問(wèn)題、由網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)的訪問(wèn)性能問(wèn)題和對(duì)已有系統(tǒng)的集成能力較差問(wèn)題等，私有云（也稱為內(nèi)部云）目前已經(jīng)成為眾多擁有較大IT資源和軟件系統(tǒng)的企業(yè)用戶的選擇。私有云的特征包括面向內(nèi)部用戶、通過(guò)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)獲得和使用服務(wù)、可擴(kuò)展性受限、一般無(wú)盈利要求、規(guī)模較小導(dǎo)致單一用戶成本較高。在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)條件下，私有云的使用體驗(yàn)較好，安全性較高。但當(dāng)出現(xiàn)突發(fā)性需求增長(zhǎng)時(shí)，私有云因規(guī)模有限，將難以快速地有效擴(kuò)展。

3.混合云

由于公有云和私有云各有優(yōu)缺點(diǎn)，也有企業(yè)提出將公有云和私有云進(jìn)行結(jié)合，這就是混合云。例如，Amazon推出的VPC（Virtual Private Cloud，虛擬私有云）允許用戶在AWS上創(chuàng)建網(wǎng)絡(luò)隔離的專有云，用戶可以完全控制該專有云的網(wǎng)絡(luò)配置（例如將這部分“云”劃分為多個(gè)區(qū)域，Web服務(wù)器區(qū)域可以對(duì)外，而數(shù)據(jù)庫(kù)區(qū)域則不直接對(duì)外）。同時(shí)，用戶還可以將VPN網(wǎng)絡(luò)連接到自己企業(yè)的數(shù)據(jù)中心，實(shí)現(xiàn)AWS上的“云”與企業(yè)內(nèi)部IT系統(tǒng)（或私有云）的連接，將AWS上的“云”作為企業(yè)內(nèi)部云的可擴(kuò)展部分。