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云计算基础知识

云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网,后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源;广义云计算指服务的交付和使用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关,也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。

 

基本特征

 

云计算概观互联网上的云计算服务特征和自然界的云、水循环具有一定的相似性,因此,云是一个相当贴切的比喻。根据美国国家标准和技术研究院的定义, 云计算服务应该具备以下几条特征:

 

● 随需自助服务。

● 随时随地用任何网络设备访问。

● 多人共享资源池。

● 快速重新部署灵活度。

● 可被监控与量测的服务。

 

一般认为还有如下特征:

 

● 基于虚拟化技术快速部署资源或获得服务。

● 减少用户终端的处理负担。

● 降低了用户对于IT专业知识的依赖。

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背景

 

云计算由一系列可以动态升级和被虚拟化的资源组成,这些资源被所有云计算的用户共享并且可以方便地通过网络访问,用户无需掌握云计算的技术,只需要按照个人或者团体的需要租赁云计算的资源。云计算是继1980年代大型计算机到客户端-服务器的大转变之后的又一种巨变。云计算的出现并非偶然,早在上世纪60年代,麦卡锡就提出了把计算能力作为一种像水和电一样的公用事业提供给用户的理念,这成为云计算思想的起源。在20世纪80年代网格计算、90年代公用计算,21世纪初虚拟化技术、SOA、SaaS应用的支撑下,云计算作为一种新兴的资源使用和交付模式逐渐为学界和产业界所认知。中国云发展创新产业联盟评价云计算为“信息时代商业模式上的创新”。

继个人计算机变革、互联网变革之后,云计算被看作第三次IT浪潮,是中国战略性新兴产业的重要组成部分。它将带来生活、生产方式和商业模式的根本性改变,云计算将成为当前全社会关注的热点。

云计算(Cloud Computing)是分布式计算(Distributed Computing)、并行计算(Parallel Computing)、效用计算(Utility Computing)、网络存储(Network Storage Technologies)、虚拟化(Virtualization)、负载均衡(Load Balance)等传统计算机和网络技术发展融合的产物。

 

发展历史

 

1983年,太阳电脑(Sun Microsystems)提出“网络是电脑”(“The Network is the computer”)。

 

2006年3月,亚马逊推出弹性计算云服务。

 

2006年8月9日,Google首席执行官埃里克·施密特在搜索引擎大会(SES San Jose 2006)首次提出“云计算”的概念。Google“云端计算”源于Google工程师克里斯托弗·比希利亚所做的“Google 101”项目。

 

2007年10月,Google与IBM开始在美国大学校园,包括卡内基美隆大学、麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学柏克莱分校及马里兰大学等,推广云计算的计划,这项计划希望能降低分散式计算技术在学术研究方面的成本,并为这些大学提供相关的软硬件设备及技术支持(包括数百台个人电脑及BladeCenter与System x服务器,这些计算平台将提供1600个处理器,支持包括Linux、Xen、Hadoop等开放源代码平台)。而学生则可以通过网络开发各项以大规模计算为基础的研究计划。

 

2008年1月30日,Google宣布在台湾启动“云计算学术计划”,将与台湾台大、交大等学校合作,将这种先进的大规模、快速计算技术推广到校园。

 

2008年7月29日,雅虎、惠普和英特尔宣布一项涵盖美国、德国和新加坡的联合研究计划,推出云计算研究测试床,推进云计算。该计划要与合作伙伴创建6个数据中心作为研究试验平台,每个数据中心配置1400个至4000个处理器。这些合作伙伴包括新加坡资讯通信发展管理局、德国卡尔斯鲁厄大学Steinbuch计算中心、美国伊利诺伊大学香宾分校、英特尔研究院、惠普实验室和雅虎。

 

2008年8月3日,美国专利商标局网站信息显示,戴尔正在申请“云计算”(Cloud Computing)商标,此举旨在加强对这一未来可能重塑技术架构的术语的控制权。戴尔在申请文件中称,云计算是“在数据中心和巨型规模的计算环境中,为他人提供计算机硬件定制制造”。

 

2010年3月5日,Novell与云安全联盟(CSA)共同宣布一项供应商中立计划,名为“可信任云计算计划”。

 

2010年7月,美国国家航空航天局和包括Rackspace、AMD、Intel、戴尔等支持厂商共同宣布“OpenStack”开放源代码计划, 微软在2010年10月表示支持OpenStack与Windows Server 2008 R2的集成;而Ubuntu已把OpenStack加至11.04版本中。 2011年2月,思科系统正式加入OpenStack,重点研制OpenStack的网络服务。

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服务模式

 

美国国家标准和技术研究院的云计算定义中明确了三种服务模式:

 

●  软件即服务 (SaaS):消费者使用应用程序,但并不掌控操作系统、硬件或运作的网络基础架构。是一种服务观念的基础,软件服务供应商,以租赁的概念提供客户服务,而非购买,比较常见的模式是提供一组帐号密码。例如: Microsoft CRM与Salesforce.com

 

●  平台即服务 (PaaS):消费者使用主机操作应用程序。消费者掌控运作应用程序的环境(也拥有主机部分掌控权),但并不掌控操作系统、硬件或运作的网络基础架构。平台通常是应用程序基础架构。例如: Google App Engine。

 

●  基础架构即服务 (IaaS):消费者使用“基础计算资源”,如处理能力、存储空间、网络组件或中间件。消费者能掌控操作系统、存储空间、已部署的应用程序及网络组件(如防火墙、负载平衡器等),但并不掌控云基础架构。例如: Amazon AWS、Rackspace。

 

部署模型

 

云种类美国国家标准和技术研究院的云计算定义中也涉及了关于云计算的部署模型:

 

公用云(Public Cloud)

简而言之,公用云服务可通过网络及第三方服务供应者,开放给客户使用,“公用”一词并不一定代表“免费”,但也可能代表免费或相当廉价,公用云并不表示用户数据可供任何人查看,公用云供应者通常会对用户实施使用访问控制机制,公用云作为解决方案,既有弹性,又具备成本效益。

 

私有云(Private Cloud)

私有云具备许多公用云环境的优点,例如弹性、适合提供服务,两者差别在于私有云服务中,数据与程序皆在组织内管理,且与公用云服务不同,不会受到网络带宽、安全疑虑、法规限制影响;此外,私有云服务让供应者及用户更能掌控云基础架构、改善安全与弹性,因为用户与网络都受到特殊限制。

 

社区云(Community Cloud)

社区云由众多利益相仿的组织掌控及使用,例如特定安全要求、共同宗旨等。社区成员共同使用云数据及应用程序。

 

混合云(Hybrid Cloud)

混合云结合公用云及私有云,这个模式中,用户通常将非企业关键信息外包,并在公用云上处理,但同时掌控企业关键服务及数据。

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对比

 

云计算常与网格计算(分散式计算的一种,由一群松散耦合的计算机集组成的一个超级虚拟计算机,常用来执行大型任务)、效用计算(IT资源的一种打包和计费方式,比如按照计算、存储分别计量费用,像传统的电力等公共设施一样)、自主计算(具有自我管理功能的计算机系统)相混淆。

 

事实上,许多云计算部署依赖于计算机集群(但与网格的组成、体系机构、目的、工作方式大相径庭),也吸收了自主计算和效用计算的特点。

 

它从硬件结构上是一种多对一的结构,从服务的角度或从功能的角度它是一对多的。

 

1.例如,今天要设计一供应链管理系统,可以先从市面上提供的免费云服务器主机,将Application放置主机上,使用MS所提供数据库,这样一来,硬件成本大幅降低,将Application放置云上,且随时随地于任何终端设备上链接互联网,就能访问数据(因为基于公开的标准协定).

2.云科技,在2009年开始至今,对于任何企业都吹起一股风潮,除了数据访问方便,营运成本大幅降低(例如,办公室软件,操作系统,硬件设备),都能通过云技术的提供,免费使用.现今很多企业在创业时,都采用云技术,来降低成本,以提高企业竞争能力.

 

体系架构

 

截止到2009年,大部分的云计算基础构架是由通过数据中心传送的可信赖的服务和创建在服务器上的不同层次的虚拟化技术组成的。人们可以在任何有提供网络基础设施的地方使用这些服务。“云”通常表现为对所有用户的计算需求的单一访问点。人们通常希望商业化的产品能够满足服务质量(QoS)的要求,并且一般情况下要提供服务水平协议。开放标准对于云计算的发展是至关重要的,并且开源软件已经为众多的云计算实例提供了基础。

 

云的基本概念,是通过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序,再由多部服务器所组成的庞大系统搜索、计算分析之后将处理结果回传给用户。通过这项技术,远程的服务供应商可以在数秒之内,达成处理数以千万计甚至亿计的信息,达到和“超级电脑”同样强大性能的网络服务。它可分析DNA结构、基因图谱定序、解析癌症细胞等高级计算,例如Skype以点对点(P2P)方式来共同组成单一系统;又如Google通过MapReduce架构将数据拆成小块计算后再重组回来,而且Big Table技术完全跳脱一般数据库数据运作方式,以row设计存储又完全的配合Google自己的文件系统(Google文件系统),以帮助数据快速穿过“云”。

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核心特性

 

1、敏捷:使用户得以快速的,且以低价格的获得技术架构资源。

 

2、应用程序界面API的可达性是指允许软件与云以类似“人机交互这种用户界面设施交互相所相一致的方式”来交互。云计算系统典型的运用基于REST网络架构的API。

 

3、在公有云中的传输模式中支持已经转变为运营成本,故费用大幅下降。

 

4、设备和本地依赖允许用户通过网页浏览器来获取资源而无需关注用户自身是通过何种设备或在何地介入资源(如 PC,移动设备等)。通常设施是在非本地的(典型的是由第三方提供的),并且通过英特网获取,用户可以从任何地方来连接。

 

5、一种称为多租户的软件架构技术允许在多用户池下共享资源与消耗:体系结构的中央化使得本地的耗用更少(例如不动产,电力等);峰值负载能力增加(用户无需建造最高可能的负载等级);原先利用率只有10-20%的系统利用效率增加了。

 

6、如果多个冗余站 点被使用,则改进了可靠性。

 

7、可扩展性:经由在合理粒度上按需的服务开通资源,接近实时的自服务,无需用户对峰值负载进行工程构造。

 

8、性能受到监控, 同时一致性以及松耦合架构通过web services作为系统接口被构建来。

 

9、因为数据集中化了,故安全性得到了提升,增加了关注安全的资源等,但对特定敏感数据的失控将是持续关注的,且内核存储的安全性缺少关注较之传统系统而言,安全性的要求更加高。

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应用

 

云物联

 

云计算和物联网之间的关系可以用一个形象的比喻来说明:“云计算”是“互联网”中的神经系统的雏形,“物联网”是“互联网”正在出现的末梢神经系统的萌芽。

“物联网就是物物相连的互联网”。这有两层意思:第一,物联网的核心和基础仍然是互联网,是在互联网基础上的延伸和扩展的网络;第二,其用户端延伸和扩展到了任何物品与物品之间,进行信息交换和通信。

物联网的两种业务模式:

1.MAI(M2M Application Integration), 内部MaaS;

2.MaaS(M2M As A Service), MMO, Multi-Tenants(多租户模型)。

随着物联网业务量的增加,对数据存储和计算量的需求将带来对“云计算”能力的要求:

1.云计算:从计算中心到数据中心在物联网的初级阶段,PoP即可满足需求;

2. 在物联网高级阶段,可能出现MVNO/MMO营运商(国外已存在多年),需要虚拟化云计算技术,SOA等技术的结合实现互联网的泛在服务:TaaS (everyTHING As A Service)。

 

云安全

 

云安全(Cloud Security)是一个从“云计算”演变而来的新名词。云安全的策略构想是:使用者越多,每个使用者就越安全,因为如此庞大的用户群,足以覆盖互联网的每个角落,只要某个网站被挂马或某个新木马病毒出现,就会立刻被截获。

“云安全”通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测,获取互联网中木马、恶意程序的最新信息,推送到Server端进行自动分析和处理,再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。

 

云存储

 

云存储是在云计算(cloud computing)概念上延伸和发展出来的一个新的概念,是指通过集群应用、网格技术或分布式文件系统等功能,将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作,共同对外提供数据存储和业务访问功能的一个系统。 当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时,云计算系统中就需要配置大量的存储设备,那么云计算系统就转变成为一个云存储系统,所以云存储是一个以数据存储和管理为核心的云计算系统。

 

私有云

 

私有云(Private Cloud)是将云基础设施与软硬件资源创建在防火墙内,以供机构或企业内各部门共享数据中心内的资源。 创建私有云,除了硬件资源外,一般还有云设备(IaaS)软件;现时商业软件有VMware的 vSphere 和Platform Computing 的 ISF, 开放源代码的云设备软件主要有Eucalyptus和OpenStack。

 

云游戏

 

云游戏是以云计算为基础的游戏方式,在云游戏的运行模式下,所有游戏都在服务器端运行,并将渲染完毕后的游戏画面压缩后通过网络传送给用户。在客户端,用户的游戏设备不需要任何高端处理器和显卡,只需要基本的视频解压能力就可以了。 就现今来说,云游戏还并没有成为家用机和掌机界的联网模式,因为至今X360仍然在使用LIVE,PS是PS NETWORK ,wii是wi-fi。但是几年后或十几年后,云计算取代这些东西成为其网络发展的终极方向的可能性,非常大。 如果这种构想能够成为现实,那么主机厂商将变成网络运营商,他们不需要不断投入巨额的新主机研发费用,而只需要拿这笔钱中的很小一部分去升级自己的服务器就行了,但是达到的效果却是相差无几的。对于用户来说,他们可以省下购买主机的开支,但是得到的确是顶尖的游戏画面(当然对于视频输出方面的硬件必须过硬。)。你可以想象一台掌机和一台家用机拥有同样的画面,家用机和我们今天用的机顶盒一样简单,甚至家用机可以取代电视的机顶盒而成为次时代的电视收看方式。

 

云教育

 

视频云计算应用在教育行业的实例:流媒体平台采用分布式架构部署,分为web服务器,数据库服务器、直播服务器和流服务器,如有必要可在信息中心架设采集工作站搭建网络电视或实况直播应用,在各个学校已经部署录播系统或直播系统的教室配置流媒体功能组件,这样录播实况可以实时传送到流媒体平台管理中心的全局直播服务器上,同时录播的学校也可以上传存储到信息中心的流存储服务器上,方便今后的检索、点播、评估等各种应用。

 

云会议

 

云会议是基于云计算技术的一种高效、便捷、低成本的会议形式。使用者只需要通过互联网界面,进行简单易用的操作,便可快速高效地与全球各地团队及客户同步分享语音、数据文件及视频,而会议中数据的传输、处理等复杂技术由云会议服务商帮助使用者进行操作。

目前国内云会议主要集中在以SAAS(软件即服务)模式为主体的服务内容,包括电话、网络、视频等服务形式,基于云计算的视频会议就叫云会议。云会议是视频会议与云计算的完美结合,带来了最便捷的远程会议体验。及时语移动云电话会议,是云计算技术与移动互联网技术的完美融合,通过移动终端进行简单的操作,提供随时随地高效地召集和管理会议。

 

云社交

 

云社交(Cloud Social)是一种物联网、云计算和移动互联网交互应用的虚拟社交应用模式,以建立著名的“资源分享关系图谱”为目的,进而开展网络社交,云社交的主要特征,就是把大量的社会资源统一整合和评测,构成一个资源有效池向用户按需提供服务。参与分享的用户越多,能够创造的利用价值就越大。

 

System x智慧的云计算

云计算通常简称为“云”,是一种通过 Internet 按需交付计算资源(从应用到数据中心都属于计算资源)和按使用付费的基础架构。

  • 富有弹性的资源
    能快速轻松地扩大或缩小规模,以满足您的需求
  • 按使用付费
    计量服务的使用情况,只需为所用的服务付费
  • 自助服务
    使用自助服务可访问您需要的所有 IT 资源

云计算部署模型

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公共云

公共云由一些公司运营和拥有,这些公司使用这种云为其他组织和个人提供对价格合理的计算资源的快速访问。使用公共云服务,用户无需购买硬件、软件或支持基础架构,这些都是由提供商拥有并管理的。

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私有云

私有云由单个公司拥有和运营,该公司控制各个业务线和授权组自定义以及使用各种虚拟化资源和自动服务方式。私有云充分利用了很多云的高效性,同时提供更多的资源控制并明确掌控多租户。

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混合云

混合云使用私有云作为基础,同时结合了公共云服务的策略使用。事实是私有云不会独立于公司其他的 IT 资源和公共云而单独存在。大多数使用私有云的公司都将发展为管理跨数据中心的工作负载、私有云和公共云—因此创建了混合云。

云计算服务架构

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基础设施即服务(IaaS)

基础架构即服务以”按使用付费”为基础,为公司提供各种计算资源,包括服务器、网络、存储和数据中心空间。

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平台即服务 (PaaS)

平台即服务提供了基于云的环境,其中具有可支持您构建和交付基于 web(云)应用的完整生命周期所需的一切没有购买和管理基础软件、硬件、供应和托管的成本与复杂性。

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软件即服务 (SaaS)

基于云的应用—或软件即服务 (SaaS)—在远端”云中的”计算机上运行,这些其他人拥有和运营的云计算机可以通过 Internet 和 web 浏览器连接到用户的计算机。

更多System x云计算概念、视频及解决方案,请访问System x云计算主页:

http://www-31.ibm.com/ibm/cn/cloud/index.shtml?csr=apch_ccs2_20130423_1366685705225&cm=k&cr=google&ct=201AG26W&ck=%E4%BA%91%E8%AE%A1%E7%AE%97&cmp=201AG&gclid=CN_boMf3-LYCFQqi4AodKzQAwQ

 

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参考资料:

1.IBM云计算主页:

http://www-31.ibm.com/ibm/cn/cloud/index.shtml?csr=apch_ccs2_20130423_1366685705225&cm=k&cr=google&ct=201AG26W&ck=%E4%BA%91%E8%AE%A1%E7%AE%97&cmp=201AG&gclid=CN_boMf3-LYCFQqi4AodKzQAwQ

2.Wikipedia:

http://zh.wikipedia.org/wiki/%E9%9B%B2%E7%AB%AF%E9%81%8B%E7%AE%97

3.百度百科:

http://baike.baidu.com/view/1316082.htm

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