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一文看懂什么是云计算

2023-02-06 13:04:32 902

摘要:云计算概念的定义 云计算是一种按使用量付费的模式,这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络服务(即随时随地接入可接入),进入可配置的计算资源共享池(包括:网络、服务器、存储、应用软件、服务),这些资源能够被快速提供,只需投入很少的管理工作,或...

云计算概念的定义

云计算是一种按使用量付费的模式,这种模式提供可用的便捷的按需的网络服务(即随时随地接入可接入),进入可配置的计算资源共享池(包括:网络、服务器、存储、应用软件、服务),这些资源能够被快速提供,只需投入很少的管理工作,或与服务供应商进行很少的交互。

-----美国国家标准与技术研究院

云计算是一种基于互联网的计算方式,通过这种方式,共享软硬件资源和信息可以按需求提供给计算机和其他设备。云计算依赖资源的共享以达成规模经济,类似基础设施(如电力网)。

-----维基百科

云计算概念诞生之初,市场上对其概念有很多种理解,经过一段时间的争论,现在大家一般来说都认可的就是美国标准与技术研究院的它给出的一个最标准的定义。它把云计算定义为一种模式,而不是一种技术。这种模式既可以是商业模式,也可以是服务模式。


云计算的关键特征


  1. 按需自助服务(On-demand Self-service)

  2. 无处不在的网络接入(Broad Network Access)

  3. 与位置无关的资源池(Locations independent resources pooling)

  4. 快速弹性(Rapid Elastic)

  5. 按使用付费(Pay per User)


我们从云计算的基本特质上进一步理解一下云计算的概念和内涵。

第一、云计算实现了IT资源的按需自助服务。是在管理层面的概念,就是说它让管理的工作和提供资源的人和要资源的这些人,他的交互面、工作量最小。不会出现搞来搞去,搞了很久最后才拿到资源的情况,而是过程很简单,当我要的时候,我在网页上点个按钮,这是最简单的一键式的,我一点它就给我了,当我一点删除就注销了,按需使用,这就是对管理和使用来说都是最简单的。 “自助”这种简单化意味着更多的人都可以使用IT产品和服务。从历史上看,IT的使用难度每降低一个层次,IT产业就会获得一次质飞跃,因为客户数量会因此有指数级的提升,比如从大型机年代到PC时代,从PC到智能手机时代,都是如此,云计算则是IT由技术服务时代转为自助服务时代,同样将推动IT产业又一次飞跃。

第二、云计算实现了广泛网络接入。这意味着用户可以在全球各地7x24小时的使用IT服务,也就是随时、随地、随心、随意的使用。这极大的提升了用户工作的灵活性经营工作效率

第三、云计算实现了资源池化,也就是随时随地方便的从资源池里面去提供他所需要的资源,而且这些资源按需分配。这个资源池中的资源包括网络、服务器、存储、应用及服务等。当你需要什么的资源的时候,你就直接去云计算资源池里去拿,而不是像之前,要去先做一个采购,然后把它建起来。云计算是先建好一个池,让你直接去使用。

云计算第四个特性资源弹性伸缩,是指资源能够快速的供应释放,就是说当你要的时候,我能快速的很快就给你,不是说你申请了以后,十天半个月我才给你资源,而是你要我马上就给你,当你不用的时候,我马上就回收,资源释放。

云计算第五个特质是可计量的服务,这是个经营层面的概念,也就是说云计算服务不仅可以由独立的IT部门提供、而且可以由第三方云计算服务商提供。如果由第三方提供的时候,就需要有计费的功能,而计费依据就是所使用的资源可计量,而且计量的越精细,运营效率越高。比如按使用小时为时间单位,以服务器CPU个数、占用存储的空间、网络的带宽等综合计费,当然也可以包时、包天、包月那种套餐模式进行计量。

以上这些是美国标准与技术研究院给云计算标准的定义时所诠释的特质。


技术视角:云计算=计算/存储的网络

包括:云服务+云设备

云服务包括:各种业务和应用软件+云平台软件(云计算的灵魂)

云设备包括:服务器+存储+以太网交换机

云计算的技术视角

商业视角:云计算=信息电厂

计算和存储:由PC时代的局域网向云时代的互联网迁移。

软件:由PC时代的终端向云端迁移。

云计算的商业视角

  • 用户消费模式变化

    • 通过互联网提供软硬件与服务;用户通过浏览器或轻量级终端获取、使用服务。

  • 商业模式发生变化

    • 从“购买软硬件产品”向“购买信息服务”转变,如同100年前用电的转变。


云计算产生的背景

云计算=需求推动+技术进步+商业模式转变

云计算产生的背景

云计算的产生是需求推动、技术进步、商业模式转变共同促进的结果。

  • 需求推动:

    • 政企客户低成本且高性能的信息化需求。

    • 个人用户的互联网、移动互联网应用需求强烈,追求更好用户体验。

  • 技术进步

    • 虚拟化技术、分布与并行计算、互联网技术的发展与成熟,使得基于互联网提供包括IT基础设施、开发平台、软件应用成为可能。

    • 宽带技术及用户发展,使得基于互联网的服务使用模式逐渐成为主流。

  • 商业模式转变

    • 少数云计算的先行者(例如Amazon的IaaS、PaaS)的云计算服务已开始运营。

    • 市场对云计算商业模式已认可,越来越多的用户接受并使用云计算服务。

    • 生态系统正在形成,产业链开始发展和整合。

几年之内,云计算已从新兴技术发展成为当今的热点技术。从Google公开发布的核心文件到Amazon EC2(亚马逊弹性计算云)的商业化应用,再到美国电信巨头AT&T(美国电话电报公司)推出的Synaptic Hosting(动态托管)服务,云计算从节约成本的工具到盈利的推动器,从ISP(网络服务提供商)到电信企业,已然成功地从内置的IT 系统演变成公共的服务。

云计算的发展历程

云计算的发展历程

云计算的历史也是蛮好玩的。一开始就是在2003年之前,大家都在提升CPU的计算能力,提升存储的空间,使得CPU性能越来越高、存储变得更大。

到了03年以后呢,企业的数据中心里面发现资源已经很空闲,因为架构设计让这些服务器都处在平均不到5%的使用率,大部分99%都是空闲的。那么就造成了投资了很多钱买资源,但是实际上这个钱大多都浪费了。买了很高档的CPU,但实际上只用了5%。就是投资一千块,其实只用了五块钱。第二个问题就是配套资源的紧张。数据中心里面摆不下,机房柜子电力都不够,比如说你家里买了十台电视,完了你一插,啪,电爆了,电力供应根本没有办法支撑。所以在03年VMware这个厂商提供了服务器虚拟化的技术,就是把一台服务器一台设备,切成很多虚拟的小块服务器,也就是虚拟机,让业务应用在虚拟机上面去工作,这就叫服务器虚拟化。这个技术解决了数据中心里面电力的问题,原来需要十台服务器的,现在在一台高级的服务器里面切了十份,分别给10个业务应用使用,即使这样也就才用了40%的CPU,其实还有空了很多资源。这个优化好处就是对外电力需求的大幅节省,在一个机房里,如果一台机器最多可以做二十个虚拟机,相当于二十个小的服务器来用,以前要二十台服务器要两个机柜摆放,现在只需要一台物理服务器,电力节省了接近9/10,而且一个机房里面容量就可以做二十倍数的的提升。原来部署一百台物理的服务器,现在可以部署两千台虚拟服务器,大大的提升了资源的利用率。而且还大幅提升了这个客户业务的创新的积极性,因为以前他们服务器都摆不下,好多东西不能做,现在摆下了,所以他要做什么东西都可以试试。但是这个虚拟化技术只解决了资源的共享问题,还没解决运营效率问题

到了06年的时候,亚马逊提出了公有云的服务那时还不叫云计算,叫Amazon Web Service, 简称AWS。亚马逊大家都知道,它是一个做超市的,超市的概念就是你需要你去拿,拿了就到门口结帐,结帐你就拿走。然后亚马逊它把这个计算资源也当成一种,把服务器也当成资源去卖,但是它卖的不是物理的,不是让你搬一台服务器走。而是说我们给你建好的数据中心,当你用的时候,你要多少台我们就给你多少台,然后你只要刷信用卡在网上做支付,你就可以付费,你就可以使用这些逻辑上提供给你的资源。Amazon还使用了虚拟化的技术,把物理的服务器切成好多逻辑服务器,既把虚拟机卖出去,这样就有了亚马逊公有云。亚马逊它最大的好处是让你购买一个服务器并投入使用的时间大幅缩短。以前我们要买服务器,你需要给比如说IBM下个单,像你买个电脑一样,你到现场去买个单还要填个表,过几天给你送过去,很长时间,可能还要进出口还要海关什么的,可能要十天半个月才拿到一台服务器。亚马逊的这种公有云的这种服务呢,对企业而言,我当初想做这个事情的时候我没有资源,所以我不能做。现在当我想做的时候,只要付钱就可以做了。而且企业业务部门都很有钱,所以业务部门的愿意投钱去做这个事情。因为业务来说,我花这个钱是可以赚钱的,所以他愿意投资。

到了2010年的时候,出现了另外一种云计算架构,叫OpenStack,它是NASA就是美国太空总署那个NASA和RackSpace联合做的。RackSpace也是做公有云服务的运营商,就像我们的阿里云一样,它也是想学习亚马逊。但是它的人没有亚马逊的团队这么大,所以它把这个架构给开源出来,形成一个OpenStack开源社区,大家都在OpenStack上面去开发完善,然后让这个框架变得更好,目前OpenStack汇聚了全球的研发力量,并吸引了几乎全球所有主流IT厂商的支持,帮它完善这个架构,形成了云计算领域一个全新的强大生态系统。OpenStack社区它这个架构公开出来以后,那么各个企业都看到了一个新的技术,可以运用到他们自己企业里面,所以很多企业都开始基于OpenStack做自己的私有云,让自己家的IT,变得效率更高,资源更浓缩。

然后到了2014年以后呢,很多企业基本都走在了公有云和私有云这两条路上,私有云就是在企业内部自建自用,不对外。公有云在亚马逊、阿里或者华为公有云部门,花钱买。很多企业,有一些业务它部署在公有云上,有些业务部署在私有云上,这样就合成了一个混合云的状态。

随着云计算技术走向成熟,在混合云时代,企业对于云计算的相关技术成熟度的问题已经不太关注了。企业新的追求是,让IT的人员怎么在一个团队的模式下面,对这个公有云和私有云这个混合云资源进行统一的管理。这是一个管理的概念,也是混合云构建的核心。

云计算技术的演进历程


云计算的技术演进历程

云计算(Cloud Computing)是分布式计算(Distributed Computing)并行计算(Parallel Computing)网格计算(Grid Computing)的发展或者说是这些计算机科学概念的商业实现。

    并行计算(Paralled Computing):同时使用多种计算资源解决计算问题的过程,主要目的是快速解决大型且复杂的问题。特点:把计算任务分派给系统内多个计算单元。

    分布式计算(Distributed Computing):把一个需要巨大计算能力才能解决的问题分成多个小部分,把这些小部分分配给多个计算进行处理,最后综合这些计算结果得到最终的结果。特点:分配计算任务到网络中多台独立的机器。

    网格计算(Grid Computing):利用互联网把地理上广泛分布的各种资源连成一个逻辑的整体,就像一台超级计算机。特点:分布式计算的一种,为用户提供一体化的信息和应用服务。

云计算的部署模式

云计算的部署模式

  1. 私有云(Private Cloud): 企业利用自有或租用的基础设施资源自建的云;

  2. 社区云/行业云(Community cloud):为特定社区或行业所构建的共享基础设施的云;

  3. 公有云(Public cloud):出租给公众的大型的基础设施的云;

  4. 混合云(Hybrid cloud):由两种或两种以上部署模式组成的云

从部署模式上看,云计算又分为私有云、社区云也就是行业云、公有云、和混合云,这几种形态。这里也给出了具体的定义。简单理解:

    私有云就是企业建在自家院子里的,只给自己用的云,有些公司特别是公有云厂商喜欢把“私有云”称作“专有云”,名字不同,但含义基本相同,虽然这些厂商不愿意承认。

    社区云既行业云,应用范围要比私有云广泛,更像是由家庭和家族的关系,往往应用在某个特定的区域或特定行业,主要给特殊血缘关系的行业或社区家族成员使用。

    公有云的使用范围则更加宽泛,基本上只要给钱谁都可以用,因此公有云的规模往往也更大。

但公有云的用户鱼龙混杂,像火车站一样,而且目标明显,不仅使用的好人多,惦记着甚至使用的坏人也不少,所以经常成为黑客及非法集团的攻击或信息偷窃目标。但瑕不掩瑜,人们不能因为火车上有小偷,就不坐火车了。但贵重的东西,比如大额现金最好就别随身带了,放家里由家人看着最保险,也就是在使用公有云的同时还使用私有云。而且希望公有云与私有云能很好的协同。这就是混合云了。

云计算的商业模式

云计算的商业模式

  1. 云基础设施即服务(IaaS)— 出租处理能力、存储空间、网络容量等基本计算资源;

  2. 云平台即服务(PaaS)— 为客户开发的应用程序提供可部署的云环境;

  3. 云软件即服务(SaaS)— 在网络上提供可直接使用的应用程序;

现在不止这几种,还有存储即服务,桌面即服务,数据中心即服务等等。

在服务模式上,云计算分为三种,包括:IaaS 基础设施即服务、PaaS 开发平台即服务、SaaS 软件即服务这三种模式。

    IaaS就是以前买IBM、HP、DELL、华为服务器存储跑企业业务(比如:生产管理业务、财务、市场客户管理、邮箱等),现在企业把业务放到Amazon的网站或华为企业云服务(公有云)网站就全搞定了。简单讲就是由“买”变“租”。大型企业的IT部门也可以以IaaS服务的形式,对内部业务部门提供服务,然后进行内部结算。

    PaaS就是以前企业需要业务软件的时候,软件开发商在自己公司开发完再卖给企业客户,还要派人去安装软件。现在开发、安装都在企业客户那里全做了。当然给的钱也不再是软件费而是人头费了。

    SaaS就是以前写汇报胶片用微软PPT软件,现在登录www.prezi.com,在那个网站上就可以写胶片了,很酷。

云计算的8个通用点

  1. 大规模(Massive scale)

  2. 同质化(Homogeneity)

  3. 虚拟化(Virtualization)

  4. 弹性计算(Resilient computing)

  5. 低成本软件(Low cost software)

  6. 地理分布(Geographic distribution)

  7. 服务定位(Service orientation)

  8. 先进的安全技术(Advanced security technologies)

美国国家标准与技术研究院还给云计算列了八个通用点:

    大规模(Massive scale),因为云计算服务把IT的资源供应集中化了,自然规模很大。也正因为如此,量变导致质变,使得云计算与传统IT有了众多的区别。

    同质化(Homogeneity),也可以理解成标准化,这点倒是和用电很类似,大家要保持相同电压、插座接口,这样人们的电器和各种设备才能被广泛使用。

    虚拟化(Virtualization)有两层含义,一个是计算单元的精细化,一块蛋糕太大,一个人吃不了,那最好切成小块,大家分着吃,也就是让每个计算单元更小,这样可以充分利用IT资源;另外一层含义是软硬件的分离,虚拟化之前软件和指定硬件是绑在一起的,虚拟化之后软件在所有硬件上可以自由的迁移,这跟人们由买房变成租房是一样的,既然北上广深的房价太高,很多人便租房住了,拎个箱子想住哪就住哪。

    弹性计算(Resilient computing),在前面已经说过,指的是IT资源供给可弹性伸缩。

    低成本软件(Low cost software),是从竞争与市场需求发展的角度说的。云计算降低了人们使用IT的门槛,不仅仅在个人技术能力上,而且在资金能力上,很多小微的初创企业,本身就没啥钱,希望能够用最少的钱使用最多的IT服务,要想打开这部分市场,自然需要低成本的软件,通过薄利多销的形式赚到更多的钱。

    地理分布(Geographic distribution):前文我们提到了泛在接入,也就是能够在任意时间任意地点提供IT服务。从使用者的角度看,就是地理分散的,由于各地网络带宽的优劣差异,那么IT提供者,也就是云计算数据中心的部署,自然也是呈现出地理分布式特征的。大的公有云厂商都有几十个甚至数百个数据中心或服务节点,面向全球提供云计算服务。

    服务定位(Service orientation):因为云计算是一种服务模式,它的整个体系的设计也就是面向服务的。

    先进安全技术(Advanced security technologies),林子大了,什么鸟都有,公有云大了,什么用户也都有,包括好的坏的,自然先进的安全技术保障是一个云计算必须的条件了。

云计算的流派

云计算的流派

云计算有两个典型的流派:大分小模式和小聚大模式

  • 大分小模式:资源在应用间时分复用;关键技术点包括计算、存储和网络虚拟化以及虚拟机监控、调度和迁移。典型代表:Amazon EC2。

  • 小聚大模式:应用资源需求大,可以划分为子任务;关键技术点包括任务分解、调度、分布式通信总线和全局一致性。典型代表:Google。

云计算总结:4部署-3服务-5特性-8个通用点,简称4358

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