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云计算概述

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云计算(或云),英文Cloud Computing,是一个演化中的词汇,是一种抽象的描述方式。业界用这个词汇描述了由多种现有的计算技术和方法组合创新而成的一种新的计算方式,形象地展现了从客户端计算转向云端计算、从自主计算转向按需弹性计算的目标。

 

云将应用和信息资源与底层的用于承载它们的基础设施和机制分离,云强化了协作、敏捷、扩展性、可用性,以及通过优化的、更有效率的计算来降低整体IT拥有成本的能力。

更具体地说,云描述了由“资源池”化的计算、网络、信息和存储等组成的服务、应用、信息和基础设施等的使用,这些组件(可以是服务、应用或基础设施等)能够迅速完成策划、准备、部署和回收,并且可以迅速扩容或调减,提供按需的、类似效用计算的分配和消费模式。

现在有许多定义尝试着从学术、架构师、工程师、开发人员、管理人员和消费者等不同角度来定义什么是云。在这里,我们引用业内普遍认同的,由美国国家标准技术研究院(NIST)所做的云计算定义来为您解释云计算的组成。如上图所示,NIST为云计算定义了五个关键特征、三个服务模型和四个部署模型。

 

云计算的五大特征

云计算服务展现了五个关键特征,以代表它与传统计算方法的关系和区别:

按需自助服务
用户可以在需要的时候,无需服务供应商或IT支持人员的帮助,即可自助配置并迅速获得需要的计算能力,例如服务器时间和网络存储等。
宽带接入
计算服务能力通过网络提供,支持各种标准接入手段,包括各种胖或瘦客户端平台(例如移动电话、笔记本电脑、或PDA),也包括其它传统的或基于云的服务,即云计算服务在网络中发生,在网络中传递。
虚拟化的资源“池”
计算资源被汇集成资源池,使用多租户模型,按照用户需要,将不同的物理和虚拟资源动态地分配或再分配给多个用户使用。虚拟化的资源池带来了某种程度上的位置无关性,也就是说用户无法控制或无需知道所使用资源的确切物理位置,但是原则上可以在较高抽象层面上来指定位置(比如按国家、省、或者不同数据中心来指定)。资源的例子包括存储、处理能力、内存、网络带宽以及虚拟机等。虚拟的资源池是实现资源共享,提高计算效率的重要基础。
快速弹性架构
服务能力可以快速、弹性地供应。在某些情况下自动地实现快速扩容、快速上线。对于用户来说,可供应的服务能力近乎无限,可以随时按需购买。而对于云计算平台建设者和运营商,也仅需要在容量预警的时候,简单即可实现横向扩容,以应对增长的需求。
可计量的服务
云系统之所以能够自动控制和优化某种服务的资源使用,是因为利用了经过某种程度抽象的计量能力(例如存储、处理、带宽或者活动用户账号等)。系统可以监视、控制和优化资源使用、并能够为供应商和用户提供详细的资源使用报表。

 

云计算的服务模式

云计算服务的交付可以分为三种基本模式以及由此衍生的其他组合。这三种基本模式经常被称为“SPI”模型,其中SPI分别代表软件(Software)、平台(Platform)和基础设施(Infrastructure)。它们的定义如下:

云软件作为服务 (Software as a Service,简称SaaS)
提供给用户的能力是直接使用由服务商开发并部署在云基础设施上的应用软件。用户可以使用各种客户端设备通过“瘦”客户界面(例如浏览器)等来访问应用(例如基于浏览器的邮件)。在这种服务模型中,用户不管理或控制底层的云基础设施,包括操作系统、服务器、存储、网络等,也不自行配置和部署应用软件。目前典型的SaaS服务如Google Mail、Google Docs、Salesforce CRM等。
云平台作为服务 (Platform as a Service,简称PaaS)
提供给用户的能力是直接在云基础设施之上部署用户自主开发或采购的应用,但这些应用需严格按照云基础设施服务商制定的标准并使用支持的编程语言或工具开发。在这种服务模型中,用户不管理或控制底层的云基础设施,包括操作系统、服务器、存储、网络等,但可以控制自己部署的应用、以及应用的某个环境配置。目前典型的PaaS服务如Google GAE、Salesforce Force.com、Microsot Azure、Sina SAE等。
云基础设施作为服务 (Infrastructure as a Service,简称IaaS)
提供给用户的能力是直接按需使用云基础设施(云供应的处理能力、存储、网络,以及其它基础性的计算资源),用户可以在获得的云基础设施上,自行部署和运行任意的应用软件。在这种服务模型中,用户不管理或控制底层的硬件基础设施,但拥有对操作系统、存储空间和应用软件的完全控制,也可以对一些网络服务进行有限控制(例如主机防火墙等)。目前典型的IaaS服务如Amazon AWS,E2Cloud等。

 

云计算的部署模式

不管利用的是哪种云计算服务模式(SaaS、PaaS、或IaaS),都会存在四种可能的部署模式,以及用于解决某些特殊需求而在它们之上的演化变形。

公共云
由某个组织拥有,其云基础设施面向公众或某个很大的业界群组提供云计算服务。典型如IDC提供公共租用的云计算平台。
私有云
云基础设施特定为某个组织内部提供服务。可以由该组织或委托第三方负责管理,可以是场内服务(on-premises),也可以是场外服务(off-premises)。典型如企业内部构建的云计算平台,对企业组织内部提供服务。
社区云
云基础设施由若干个组织分享,以支持某个特定的社区。社区是指有共同诉求和追求的团体(例如业务目标、安全要求、政策或合规性考虑等)。可以是由组织或委托第三方负责管理,可以是场内服务(on-premises),也可以是场外服务(off-premises)。典型如政府组织领导的政务云计算平台,可以由多个不同政府部门分享。
混合云
云基础设施由两个或多个云(私有的、社区的、或公共的)组成,每个云独立存在,但是通过标准的或私有的技术绑定在一起,这些技术保证了数据和应用的可移植性。混合云是云计算平台建设和应用到一定阶段的必然结果。

 

云计算的驱动

应该说云计算不是一次技术创新,而是一次应用创新。那么,是什么驱动了云计算的产生和应用?这里,我们分别从经济和技术两个角度来分析一下云计算产生和应用的驱动力。

 

(一) 经济驱动

IT基础设施利用率低下
现有的数据中心通常采用专用模式建设和部署,即基础设施和应用系统一对一配置,由此,新应用的推出意味着服务器、存储等基础设施的重复建设和投入,企业之间、企业内部部门或不同业务之间无法实现资源的有效共享,导致资源利用率低下;另外,为了避免性能不足,必须按应用的峰值标准采购部署基础设施;开发、测试等环境的搭建也进一步导致了资源的利用率低下。据统计,目前企业数据中心的服务器平均利用率仅有8-20%,可见大部分计算资源并没有得到有效利用,投资浪费非常严重。
数据中心能耗问题突出
据Gartner的数据显示,目前全球数据中心年度能源与电力成本高达70亿美元以上,基本在硬件上每投入一元钱,会带来0.5元的能源费用,未来甚至更高。而另一份由HP公司对亚太区近300家企业所做的调查中也同样显示:企业数据中心能耗成本占设备成本的33%,电源和散热设备折旧成本占36%,即能耗及相关成本达到整个数据中心设备成本的69%之多。 可见,未来突出的能源紧张问题、持续增高的能耗成本都将让数据中心运营越来越不堪重负,也由此迫使企业重视IT基础设施的利用率、并开始谨慎考虑自己建立数据中心,转向使用专业的、利用率更好的第三方基础设施或平台服务和软件服务。
IT管理和维护成本日益提高
数据中心管理和维护工作日益繁重,导致运营费用的开销大幅攀升。IDC曾有数据显示,早在2006年,全美数据中心运营成本从上年的180亿美金急升到260亿美金,而同期服务器等设备的年采购成本基本平稳保持在500亿美金左右。业界普遍认为,累计的运营成本通常相当于采购成本的3倍以上。大量繁琐、复杂的维护工作严重占用了整体IT资金和IT人员的时间,阻碍了技术创新进程,影响了企业信息化的良性发展。
经济危机
经济危机环境下,大多数企业销售额下降,为了向用户提供更好的服务,获得更好的竞争力和利润,需要具备高可扩展性、经济实惠的、灵活的IT基础架构来提供支持。云计算就满足这样的要求。

 

(二) 技术驱动

虚拟化技术成熟
硬件虚拟化、软件虚拟化、操作系统虚拟化在近几年都已趋于成熟,这些虚拟化技术已经在各个领域得到应用,并且开始支持企业级关键应用。虚拟化技术成熟的另一个标志是虚拟化产品市场竞争日趋激烈,目前虚拟化细分市场已经涌入VMWare、Citrix、Microsoft、Redhat、Oracle等公司以及众多的中小企业,而虚拟化技术也已经成为数据中心普遍采用的标准技术之一。
宽带互联网的普及
在过去十年,互联网带宽一直在快速发展。在世界上宽带建设领先的国家,家庭带宽已经达到50M以上,而中国的普通家庭宽带也已经从过去的几十K发展到现在的2M和4M为主流,宽带普及率达98.1%(数据来源CNNIC 2010)。
移动互联网技术的发展
无论是以AJAX和Web Service为代表的浏览器开发技术,还是近期发布的HTML5技术标准,还有Google发布的网络操作系统等,都大大提高了用户使用互联网应用的体验,方便了互联网应用的开发,使得互联网应用越来越接近客户端应用的能力和企业级应用的要求,直接的效果就是,越来越多的桌面应用软件功能在互联网上实现并提供,比如传统的Office、图形处理等软件。最终,桌面操作系统可能会向网络操作系统靠近并被取代,而云计算最终将替代本地计算,本地软件会消亡,所有软件应用服务均将运行在网络之上。