在 IT 行業,存在一個 15 年周期現象,從 1966 年開始到可預知的未來若干年,可分為 6 個周期,每個周期的技術熱點分別如下:
1966—1980 年為大型機時代;
1981—1995 年為個人計算機時代;
1996—2010 年為互聯網時代;
2011—2025 年為云計算時代;
2026—2040 年為人工智能時代;
2041—2055 年為機器人時代。
每一個周期都以前一周期的產品為基礎,誕生并迅猛發展出新的產業,但這并不意味著前一周期的產品會消亡。顯然,當前正處于云計算蓬勃發展的時代。
云計算在眼下的中國呈現出冰火兩重天的怪象:這邊廂,云服務提供商們個個摩拳擦掌、熱情高漲,大家恨不得從“萬億云計算市場”蛋糕中分得一大塊,卻鮮有人腳踏實地做產品;那邊廂,用戶們迷茫、觀望者甚多,大家紛紛捂緊各自的錢袋,弱弱地問:“云計算到底是什么東西?能給我帶來什么好處?”
政府也不甘示弱,大手筆的云計算中心像雨后春筍般在神州大地上拔地而起,只見機房機器轟鳴,壁掛大屏幕閃爍,卻不見云應用,這等同于天上電閃雷鳴,就是不見下雨。深圳超算中心,強大的計算能力沒有得到充分利用,能源無謂消耗嚴重。
什么是云計算?
在《什么是軟件》教程中,我們談到,軟件就是程序員寫的需要 CPU 來執行以便完成某項任務的步驟,這些步驟包括輸入/輸出步驟和計算步驟。而 CPU 在執行輸入/輸出步驟時需要使用輸入/輸出設備,在執行計算步驟時需要使用計算設備。對于普通的計算機來說,計算設備指 CPU、內存和硬盤,輸入/輸出設備指鍵盤、鼠標、顯示器、話筒和音箱等。
如果計算機還要與其他設備通信,那么計算設備還應包括網絡。對于傳統的個人計算機而言,計算設備和輸入/輸出設備通過主板連接在一起,也就是說,有了主板這個紐帶,計算設備和輸入/輸出設備就可以協同工作了。其特征如下:
計算資源就在本地。
計算資源不易擴展或收縮。
其他人無法共享你的計算資源。
既是計算資源的所有者,又是計算資源的使用者。
我們再次重申一下:計算設備也稱為計算資源,計算資源包括 CPU、內存、硬盤和網絡。而在機房中,磁盤只是存儲大類中的一種,存儲還包括磁帶庫、陣列、SAN、NAS 等,這些統稱為存儲資源。另外,CPU、內存只是服務器的部件,我們統一用服務器資源來代替 CPU 和內存資源的說法。
廣義的計算資源還包括應用軟件和人力服務,如果不特別聲明,那么后續章節中提到的計算資源就是指服務器、存儲、網絡、應用軟件和人力服務。
不同于傳統的計算機,云計算引入了一種全新的方便人們使用計算資源的模式,即云計算能讓人們方便、快捷地自助使用遠程計算資源。
計算資源所在地稱為云端(也稱為云基礎設施),輸入/輸出設備稱為云終端。
云終端就在人們觸手可及的地方,而云端位于“遠方”(與地理位置遠近無關,需要通過網絡才能到達),兩者通過計算機網絡連接在一起。
云終端與云端之間是標準的 C/S 模式,即客戶端/服務器模式——客戶端通過網絡向云端發送請求消息,云端計算處理后返回結果。云計算的可視化模型如圖 1 所示。
圖 1 云計算的可視化模型
云計算具有 5 個基本特征、4 種部署模型和 3 種服務模式。
云計算的 5 個基本特征
1)自助服務
消費者不需要或很少需要云服務提供商的協助,就可以單方面按需獲取云端的計算資源。
2)廣泛的網絡訪問
消費者可以隨時隨地使用任何云終端設備接入網絡并使用云端的計算資源。常見的云終端設備包括手機、平板、筆記本電腦、PDA 掌上電腦和臺式機等。
3)資源池化
云端計算資源需要被池化,以便通過多租戶形式共享給多個消費者,也只有池化才能根據消費者的需求動態分配或再分配各種物理的和虛擬的資源。消費者通常不知道自己正在使用的計算資源的確切位置,但是在自助申請時允許指定大概的區域范圍(比如在哪個國家、哪個省或者哪個數據中心)。
4)快速彈性
消費者能方便、快捷地按需獲取和釋放計算資源,也就是說,需要時能快速獲取資源從而擴展計算能力,不需要時能迅速釋放資源以便降低計算能力,從而減少資源的使用費用。對于消費者來說,云端的計算資源是無限的,可以隨時申請并獲取任何數量的計算資源。
但是我們一定要消除一個誤解,那就是一個實際的云計算系統不一定是投資巨大的工程,也不一定要購買成千上萬臺計算機,也不一定具備超大規模的運算能力。其實一臺計算機就可以組建一個最小的云端,云端建設方案務必采用可伸縮性策略,剛開始時采用幾臺計算機,然后根據用戶數量規模來增減計算資源。
5)計費服務
消費者使用云端計算資源是要付費的,付費的計量方法有很多,比如根據某類資源(如存儲、CPU、內存、網絡帶寬等)的使用量和時間長短計費,也可以按照每使用一次來計費。但不管如何計費,對消費者來說,價碼要清楚,計量方法要明確,而云服務提供商需要監視和控制資源的使用情況,并及時輸出各種資源的使用報表,做到供/需雙方費用結算清清楚楚、明明白白。
云計算的 4 種部署模型
1)私有云
云端資源只給一個單位組織內的用戶使用,這是私有云的核心特征。而云端的所有權、日常管理和操作的主體到底屬于誰并沒有嚴格的規定,可能是本單位,也可能是第三方機構,還可能是二者的聯合。云端可能位于本單位內部,也可能托管在其他地方。
2)社區云
云端資源專門給固定的幾個單位內的用戶使用,而這些單位對云端具有相同的訴求(如安全要求、云端使命、規章制度、合規性要求等)。云端的所有權、日常管理和操作的主體可能是本社區內的一個或多個單位,也可能是社區外的第三方機構,還可能是二者的聯合。云端可能部署在本地,也可能部署于他處。
3)公共云
云端資源開放給社會公眾使用。云端的所有權、日常管理和操作的主體可以是一個商業組織、學術機構、政府部門或者它們其中的幾個聯合。云端可能部署在本地,也可能部署于其他地方,比如中山市民公共云的云端可能就建在中山,也可能建在深圳。
4)混合云
混合云由兩個或兩個以上不同類型的云(私有云、社區云、公共云)組成,它們各自獨立,但用標準的或專有的技術將它們組合起來,而這些技術能實現云之間的數據和應用程序的平滑流轉。由多個相同類型的云組合在一起屬于多云的范疇。
比如兩個私有云組合在一起,混合云屬于多云的一種。由私有云和公共云構成的混合云是目前最流行的——當私有云資源短暫性需求過大(稱為云爆發,Cloud Bursting)時,自動租賃公共云資源來平抑私有云資源的需求峰值。
例如,網店在節假日期間點擊量巨大,這時就會臨時使用公共云資源來應急。
云計算的 3 種服務
1)軟件即服務(Software as a Service,SaaS)
云服務提供商把 IT 系統中的應用軟件層作為服務出租出去,消費者不用自己安裝應用軟件,直接使用即可,這進一步降低了云服務消費者的技術門檻。更詳細的介紹參見后續章節。
2)平臺即服務(Platform as a Service,PaaS)
云服務提供商把 IT 系統中的平臺軟件層作為服務出租出去,消費者自己開發或者安裝程序,并運行程序。更詳細的介紹參見后續章節。
3)基礎設施即服務(Infrastructure as a Service,IaaS)
云服務提供商把 IT 系統的基礎設施層作為服務出租出去,由消費者自己安裝操作系統、中間件、數據庫和應用程序。
云計算的精髓就是把有形的產品(網絡設備、服務器、存儲設備、各種軟件等)轉化為服務產品,并通過網絡讓人們遠距離在線使用,使產品的所有權和使用權分離。正如洗衣店老板把洗衣機這種有形產品轉化為洗衣服務一樣,消費者直接投幣自助洗衣,這樣一方面提高了洗衣機的使用率,另一方面又降低了消費者購買洗衣機的支出。
洗衣店不是一種新的洗衣技術,而是一種新的洗衣服模式,可能洗衣店老板還會進一步細分市場,推出干洗服務、洗衣烘干一條龍服務等。
計算設備一旦轉化為服務,使用率就會得到顯著提高,設備的壽命反而會更長,因為電子產品不比機械產品會產生磨損,經常不開機的電子設備反而比常年開機滿負荷運轉的電子設備更容易出故障。
另外,作為計算資源的軟件可以無限復制運行,這一點與洗衣店的洗衣機等物理設備有本質的不同,一臺洗衣機被他人使用,就不能同時再被另外的人使用;而軟件則沒有這個限制,同樣一個軟件,可以同時給任意多的人使用。還有,計算資源使用率的高低與成本無關,對于一臺計算機而言,直接的成本是用電費用,計算機空轉與滿負荷運轉耗費的電力幾乎相當;而洗衣店的用戶越多,開啟的洗衣機就越多,耗費的電力也就越多。
目前,世界范圍內傳統計算設備遠遠超過云端的計算設備,這些傳統的計算設備由于沒有共享,因此很多計算產能被白白浪費掉了。加入云端的計算設備在得到充分使用的情況下,云計算才算是“綠色”計算,但是在中國政府主導的幾大云計算中心,計算設備的利用率卻非常低,機器眾多、耗電巨大,這根本就是與“綠色”計算背道而馳。
通過云計算,提供商把計算資源轉化為服務產品并銷售給用戶,服務產品有別于其他的有形產品(如空調、桌子、啤酒、書籍等),所以有人提出了云計算的第 4 種服務模式——DaaS(數據即服務,就是出租 IT 系統的最頂層)。
這等同于說空調即服務、桌子即服務,這是不恰當的,因為數據是一種有形產品(以紙張、U 盤、磁盤作為載體,正如書籍是知識的載體),而且在目前的技術條件下,幾乎不可能把數據轉化為服務。服務的一個主要屬性是所有權和使用權分離,使用一次服務能預先攤算費用。而用戶一旦使用了一次數據,其實他就擁有了該數據,此后他可以無限制使用,而且還可能傳播和轉賣。
前面多次提到租戶和用戶,那么這兩個概念到底有什么區別呢?
以一個單位組織(如企業、部門或團體等)的名義去租賃云計算服務時,云服務提供商稱呼該單位組織為一個租戶,而一個租戶包含若干個用戶(單位內的員工),這些用戶當中有的是該租戶的管理員,有的是操作員等。
比如 XXX 企業向 SaaS 云服務提供商租賃了 ERP 系統,云服務提供商認為 XXX 企業是一個租戶,然后給它分配管理員賬號和密碼。XXX 企業指定員工張三為租戶管理員,張三登錄云平臺自助網站創建更多的普通賬號,然后把這些賬號分配給公司內部的相關業務人員(如會計人員、人事經理、倉庫管理員等)。
一個租戶允許只有一個用戶,也允許有多個用戶。云服務提供商只與租戶(法人代表)之間存在租賃合同關系,并與租戶進行費用結算,示意圖如圖 2 所示。
編輯:hfy
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