云計算-三個皮匠報告百科

云計算是什么

云計算(CloudComputing)是分布式計算(DistributedComputing)、并行計算(ParallelComputing)、效用計算(UtilityComputing)、網絡存儲(NetworkStorageTechnologies)、虛擬化(Virtualization)、負載均衡(LoadBalance)、熱備份冗余(HighAvailable)等傳統計算機和網絡技術發展融合的產物。

美國國家標準與技術研究院(NTSI)定義：云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網絡訪問，進入可配置的計算資源共享池(資源包括網絡，服務器，存儲，應用軟件，服務)，這些資源能夠被快速提供，只需要投入管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。

我國云計算專家劉鵬將云計算定義為：云計算是將計算任務劃分在大量計算機構成的資源池上，從而使各種應用系統能夠根據需要獲取計算力、存儲空間和各種相應的軟件服務。

IBM公司認為：云計算是描述一種系統平臺或者一類應用程序的，云計算平臺可以按需進行動態地部署、配置、重新配置以及撤銷資源。

另外有研究者認為云計算定義為一種新興的商業計算模型，將計算任務分布在大量計算機構成的資源池上，使各種應用系統能夠根據需要獲取計算力、存儲空間和各種軟件服務。能夠將企業從沉重復雜的IT架構中解放出來，實現按需靈活配臵，專注于創新和主業。

總體上來說，云計算是一個分布式虛擬化的復雜大系統，是一個具備高度擴展性和管理性并能夠利用網絡勝任終端用戶應用軟件計算或者存儲基礎架構的系統池。

云計算發展階段

(1)電廠模式階段：電廠模式就好比是利用電廠的規模效應，來降低電力的價格，并讓用戶使用起來更方便，且無需維護和購買任何發電設備。云計算就是這樣一種模式，將大量分散資源集中在一起，進行規?；芾?，降低成本，方便用戶的一種模式。

(2)效用計算階段：在1960年左右，當時計算設備的價格是非常高昂的，遠非普通企業、學校和機構所能承受，所以很多人產生了共享計算資源的想法。1961年，人工智能之父麥肯錫在一次會議上提出了“效用計算”這個概念，其核心借鑒了電廠模式，具體目標是整合分散在各地的服務器、存儲系統以及應用程序來共享給多個用戶，讓用戶能夠像把燈泡插入燈座一樣來使用計算機資源，并且根據其所使用的量來付費。

(3)網格計算階段：網格計算研究如何把一個需要非常巨大的計算能力才能解決的問題分成許多小的部分，然后把這些部分分配給許多低性能的計算機來處理，最后把這些計算結果綜合起來攻克大問題?？上У氖?，由于網格計算在商業模式、技術和安全性方面的不足，使得其并沒有在工程界和商業界取得預期的成功。

(4)云計算階段：云計算的核心與效用計算和網格計算非常類似，也是希望IT技術能像使用電力那樣方便，并且成本低廉。但與效用計算和網格計算不同的是，2014年在需求方面已經有了一定的規模，同時在技術方面也已經基本成熟了。

云計算特點

(1)超大規模?！霸啤本哂邢喈數囊幠?，Google云計算已經擁有100多萬臺服務器，Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的“云”均擁有幾十萬臺服務器。企業私有云一般擁有數百上千臺服務器?！霸啤蹦苜x予用戶前所未有的計算能力。

(2)虛擬化。云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務。所請求的資源來自“云”，而不是固定的有形的實體。應用在“云”中某處運行，但實際上用戶無需了解、也不用擔心應用運行的具體位置。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。

(3)高可靠性?！霸啤笔褂昧藬祿喔北救蒎e、計算節點同構可互換等措施來保障服務的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機可靠。

(4)通用性。云計算不針對特定的應用，在“云”的支撐下可以構造出千變萬化的應用，同一個“云”可以同時支撐不同的應用運行。

(5)高可擴展性?！霸啤钡囊幠？梢詣討B伸縮，滿足應用和用戶規模增長的需要。

(6)按需服務?！霸啤笔且粋€龐大的資源池，你按需購買；云可以象自來水，電，煤氣那樣計費。

(7)極其廉價。由于“云”的特殊容錯措施可以采用極其廉價的節點來構成云，“云”的自動化集中式管理使大量企業無需負擔日益高昂的數據中心管理成本，“云”的通用性使資源的利用率較之傳統系統大幅提升，因此用戶可以充分享受“云”的低成本優勢，經常只要花費幾百美元、幾天時間就能完成以前需要數萬美元、數月時間才能完成的任務。

(8)完善的運營機制：云服務提供商提供專業的運維團隊幫助管理用戶信息，按照嚴格的權限管理策略保護用戶數據的安全，提供先進、龐大的數據中心保存用戶的數據。

(9)自動化：對于云計算中的多種資源應用，大多都能夠通過一定的方式實現遠程自動化部署和管理，自動化的方式從很大程度上降低的運維的成本和復雜度。

云計算技術架構

云計算技術架構由云服務廠家從硬件供應商處采購計算機主機硬件設備、數據交互的網絡硬件設備、存儲設備等。通過將這些設備托管到第三方或自建的數據中心并部署云計算企業的云服務管理系統，對外提供諸如云軟件、云平臺、云基礎設施的服務。因此，云計算整體架構主要包括數據中心和云計算服務使用者等五個部分組成。

云計算

(1)數據中心

云計算數據中心主要包括傳統的數據中心，企業通過特定技術能力建設信息基礎設施的數據中心，云計算企業和運營商合作租賃的數據中心和自建數據中心。不同企業使用不同類型的數據中心。云計算企業會通過成本計算和業務規劃建立自己的數據中心對外提供具有企業自身特點的云服務。

(2)基礎設施即服務

云計算基礎設施即服務是將諸如計算機服務器主機，各類型的數據存儲設備，數據交互的網絡設備以及其他的硬件等組成物理硬件資源集合。將計算、網絡和存儲等通過軟硬件虛擬化技術池化。

(3)平臺即服務。云計算平臺即服務概括性的包括服務管理，計算運行時環境和服務等。隨著云計算的不斷發展，平臺即服務涵蓋的內容也越來越多，包括平臺管理服務、數據庫存儲服務、消息中間服務等。

(4)云計算軟件即服務。以往的軟件部署在客戶的主機上，而云計算的軟件服務突破性的將軟件的運行環境移動到云端對外開放服務模式。對云服務使用者提供打開即用的軟件服務，使用者只需要登錄后就能通過諸如手機等終端直接使用瀏覽器或專用的客戶端入口進行服務訪問。如可以通過電腦訪問在線文檔，瀏覽器直接訪問郵件服務、即時通信服務等。隨著視頻行業的發展，視頻服務也成為一種云軟件服務。云計算的發展為行業提供基礎能力，產生了很多具有行業屬性的行業軟件，如電子商務、快遞、企業信息化、公共交通、公共醫療等行業形成新的云計算軟件。

(5)云計算使用者。顧名思義，云計算使用者是云服務的客戶。云計算企業為使用者提供了基礎設施、平臺和軟件不同類型的服務。個人或企業使用者根據其自身技術積累和技術能力的不同大致分三類。第一類是IT技術相對薄弱的使用者更傾向于使用即開既用的SaaS服務，第二類有一些IT技術能力的企業傾向于基于云服務廠商的PaaS服務進行個性化定制開發，研發適合自己行業和企業的應用。第三類是一些IT能力較強的企業，只期望依賴云服務廠商的基礎設施。將機房、主機、網絡、存儲相關的硬件管理和運維工作交給云計算企業，基于云基礎設施基礎搭建自己的平臺，開發自己的軟件和應用，實現自身業務的發展需要

云計算分類

從部署云計算方式的角度出發，云計算可以分為4類。

公有云：公有云通常指第三方提供商提供給用戶進行使用的云，用戶無需購買硬件、軟件或支持基礎架構，只需為其使用的資源付費即可；公有云一般可通過互聯網使用。阿里云、騰訊云和百度云等是公有云的應用示例，借助公有云，所有硬件、軟件及其他支持基礎架構均由云提供商擁有和管理

私有云：私有云是為一個客戶單獨使用而構建的云，因而提供對數據、安全性和服務質量的最有效的控制。使用私有云的公司擁有基礎設施，并可以控制在此基礎設施上部署應用程序的方式

混合云：混合云是公有云和私有云這兩種部署方式的結合。由于安全和控制原因，企業中并非所有的信息都能放置在公有云上。因此，大部分已經應用云計算的企業將會使用混合云模式

社區云：是有共同利益(如任務、安全需求、政策、遵約考慮等)并打算共享基礎設施的組織共同創立的云。

云計算的服務類別

在現行的國標 GB/T32400-2015《信息技術云計算概覽與詞匯》中有明確說明，云能力類型是根據資源使用情況對提供給云服務客戶的云服務功能進行的分類。這三類能力類型有不同的關注點，即相互之間的功能交叉最少。具體包括有：

(1)應用能力類型。云服務客戶能使用云服務提供者應用的一種云能力類型。

(2)基礎設施能力類型。云服務客戶能配置和使用計算、存儲或網絡資源的一種云能力類型。

(3)平臺能力類型。云服務客戶能使用云服務提供者支持的編程語言和執行環境來部署、管理和運行客戶創建或獲取的應用的一種云能力類型。

同時，此國標中也有明確指出，典型的7種云服務類別包括有：；

1)通信即服務(CaaS)。為云服務客戶提供實時交互與協作能力的一種云服務類別。；

2)計算即服務(CompaaS)。為云服務客戶部署和運行軟件提供配置和使用計算資源能力的一種云服務類別。；

3)數據存儲即服務(DSaaS)。為云服務客戶提供配置和使用數據存儲及相關能力的一種云服務類別。

；4)基礎設施即服務(IaaS)。為云服務客戶提供云能力類型中的基礎設施能力類型的一種云服務類別。；

5)網絡即服務(NaaS)。為云服務客戶提供傳輸連接和相關網絡能力的一種云服務類別。

6)平臺即服務(PaaS)。為云服務客戶提供云能力類型中的平臺能力類型的一種云服務類別。

7)軟件即服務(SaaS)。為云服務客戶提供云能力類型中的應用能力類型的一種云服務類別。

通常，我們所說的主要是指基礎設施即服務(IaaS)、平臺即服務(PaaS)以及軟件即服務(SaaS)。此三類服務類別依次向上分層形成堆棧結構

云計算

(1)基礎設施即服務(IaaS) 基礎設施即服務是最底層的服務類別，提供給用戶虛擬計算機或者物理計算機、存儲磁盤空間、物理網絡或虛擬網絡、網絡安全設施等計算資源；使用者在這些資源以上安裝和運行各類應用程序(如 windows、linux、oracle 和 ESB 等)。用戶能通過互聯網便捷地獲得如同普通服務器的基礎設施資源。

(2)平臺即服務(PaaS) 平臺即服務是中間層的服務類別，為開發者供給經由網絡開發各類應用的包含操作系統、數據庫、開發工具軟件等基本環境的中間平臺。PaaS 層將這種基本環境以 SaaS 服務的方式呈現給那些開發者用戶。

(3)軟件即服務(SaaS) 軟件即服務也是最頂層的服務類別，云計算 SaaS 供給者按通常按照一些共性開發好相應的服務產品，使用者只需要通過網絡訪問并使用這些服務產品即可。使用者只需要向供給者按需求量租用這些云端上的軟件，來實現自己企業生產運行即可。

針對這三種服務類別更為詳細、通俗的表述及其優弱點和應用范圍，如表所示。

云計算

云計算的核心技術

(1)編程模型：編程模型MapReduce是Google開發的java、Python、C++編程模型，它是一種簡化的分布式編程模型和高效的任務調度模型，用于大規模數據集(大于1TB)的并行運算。嚴格的編程模型使云計算環境下的編程十分簡單。MapReduce模式的思想是將要執行的問題分解成映射(Map)和化簡(Reduce)的方式，先通過Map程序將數據切割成不相關的區塊，分配(調度)給大量計算機處理，達到分布式運算的效果，再通過Reduce程序將結果匯總整合并輸出。

(2)數據存儲技術：海量數據分布存儲技術云計算系統由大量服務器組成，同時為大量用戶服務。因此，云計算系統采用分布式存儲的方式存儲數據，用冗余存儲的方式保證數據的可靠性，云計算系統中廣泛使用的數據存儲系統是Google的GFS和Hadoop團隊開發的GFS的開源實現HDFS(Hadoop Distributed File System)。

(3)海量數據管理技術：云計算需要對分布的、海量的數據進行處理、分析。因此，數據管理技術必須能夠高效的管理大量的數據，云計算系統中的數據管理技術主要是Google的BT(Big Table)數據管理技術和Hadoop團隊開發的開源數據管理模塊HBase.BT是建立在GFS，Scheduler，LockService和MapReduce之上的一個大型的分布式數據庫，與傳統的關系數據庫不同，它把所有數據都作為對象來處理，形成一個巨大的表格，用來分布存儲大規模結構化數據.Google的很多項目使用BT來存儲數據，包括網頁查詢，Google earth和Google金融。

(4)虛擬化技術：虛擬化技術通過虛擬化技術可實現軟件應用與底層硬件相隔離，它包括將單個資源劃分成多個虛擬資源的分裂模式，也包括將多個資源整合成一個虛擬資源的聚合模式。虛擬化技術根據對象可分成存儲虛擬化、計算虛擬化、網絡虛擬化等，計算虛擬化又分為系統級虛擬化、應用級虛擬化和桌面虛擬化。

(5)云計算平臺管理技術：云計算平臺管理技術云計算資源規模龐大，服務器數量眾多并分布在不同的地點，同時運行著數百種應用，如何有效的管理這些服務器，保證整個系統提供不間斷的服務是巨大的挑戰。云計算系統的平臺管理技術能夠使大量的服務器協同工作，方便地進行業務部署和開通，快速發現和恢復系統故障，通過自動化、智能化的手段實現大規模系統的可靠運營。

云計算安全

云安全聯盟(Cloud Security Alliance，簡稱CSA)于2011年提出了云安全知識體系模型，包含六大知識模塊：云計算簡介、云計算基礎設施安全、管理云計算安全性和風險、云計算中的數據安全、保護云應用和用戶、云安全運行。CSA是2008年12月在美國發起，中立的非盈利世界性行業組織，致力于國際云計算安全的全面發展。全球500多家單位會員，9萬多個個人會員。聚焦在云安全領域的基礎標準研究和產業最佳實踐。CSA發布的“云計算關鍵領域安全指南”是云安全領域奠基性的研究成果，得到全球普遍認可，具有廣泛的影響力。

云計算系統運用了許多技術，其中以編程模型、數據存儲技術、數據管理技術、虛擬化技術、云計算平臺管理技術最為關鍵。

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