愛華網(wǎng)2012年01月06日17:35 來源：《虛擬化與云計(jì)算》 作者：《虛擬化與云計(jì)算》 編輯：唐蓉
1.1 云計(jì)算的概念
“云計(jì)算”這個(gè)詞相對(duì)于“分布式計(jì)算”或“網(wǎng)格計(jì)算”等技術(shù)類名詞的確顯得更加浪漫，甚至很難讓人們從這個(gè)詞本身推斷它所涵蓋的范疇。事實(shí)上，不但第一次聽說“云計(jì)算”的普通技術(shù)工作者會(huì)感到不知所云，就連眾多行業(yè)精英和學(xué)術(shù)專家們也很難為云計(jì)算給出一個(gè)準(zhǔn)確的定義，每個(gè)人從不同的角度會(huì)有不同的解釋。本節(jié)將首先呈現(xiàn)云計(jì)算的四個(gè)典型案例，并以這些案例為脈絡(luò)，探究云計(jì)算的內(nèi)涵，領(lǐng)略云中的真實(shí)世界。
1.1.1 走近云計(jì)算
1. 相關(guān)案例
【案例一】
2008年3月19日上午10點(diǎn)，美國國家檔案館公開了希拉里·克林頓在1993～2001年作為第一夫人期間的白宮日程檔案。由于這些檔案是新聞?dòng)浾邎F(tuán)體和獨(dú)立調(diào)查機(jī)構(gòu)依據(jù)“信息自由法案”向國會(huì)多次請(qǐng)?jiān)覆诺靡怨_的，因此具有極高的社會(huì)關(guān)注度與新聞時(shí)效性。但是，這些檔案是不可檢索的低質(zhì)量PDF文件，若想將其轉(zhuǎn)換為可以檢索并便于瀏覽的文件格式，需要進(jìn)行再處理。華盛頓郵報(bào)希望將這些檔案在第一時(shí)間上傳到互聯(lián)網(wǎng)，以便公眾查詢，但是據(jù)估算僅每一頁的操作，以報(bào)社現(xiàn)有的計(jì)算能力就需要30分鐘。因此，華盛頓郵報(bào)將這個(gè)檔案的轉(zhuǎn)換工程交給Amazon EC2(Elastic Compute Cloud)。Amazon EC2同時(shí)使用200個(gè)虛擬服務(wù)器案例，每個(gè)服務(wù)器的單頁平均處理時(shí)間都縮短為一分鐘，并在9小時(shí)內(nèi)將所有的檔案轉(zhuǎn)換完畢，以最快的速度將這些第一手資料呈現(xiàn)給讀者。
【案例二】
Giftag是一款Web 2.0應(yīng)用，它能被以插件的形式安裝在Firefox和IE瀏覽器上。互聯(lián)網(wǎng)用戶在瀏覽網(wǎng)頁，尤其是在瀏覽購物網(wǎng)站的時(shí)候，可以利用這個(gè)插件將心儀的商品加入到由Giftag維護(hù)的商品清單中，并將這個(gè)清單與好友分享。這個(gè)應(yīng)用一經(jīng)推出，便廣泛流行起來，注冊(cè)用戶數(shù)量激增，每天Giftag的服務(wù)器都要響應(yīng)數(shù)以百萬計(jì)的請(qǐng)求，并存儲(chǔ)用戶提交的海量信息，沒過多久服務(wù)器就不堪重負(fù)。后來，Giftag將應(yīng)用遷移到Google App Engine(GAE)平臺(tái)，基于GAE的開放API，Giftag可以利用Google具有可伸縮性的計(jì)算處理性能來響應(yīng)高峰期的用戶請(qǐng)求，利用Google的分布式數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)用戶數(shù)據(jù)，甚至可以使用Gmail郵箱和Google的搜索功能來增強(qiáng)用戶體驗(yàn)。Giftag實(shí)現(xiàn)了從一個(gè)初創(chuàng)的Web
2.0應(yīng)用向一個(gè)穩(wěn)定的、持續(xù)增長的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的平穩(wěn)過渡。
【案例三】
哈根達(dá)斯是著名的冰激凌供應(yīng)商，其加盟店遍布世界各地。因此，公司需要一個(gè)CRM(客戶關(guān)系管理)系統(tǒng)對(duì)所有的加盟店進(jìn)行管理。當(dāng)時(shí)哈根達(dá)斯用Excel表單來管理和跟蹤主要的加盟店，用Access數(shù)據(jù)庫來存儲(chǔ)協(xié)議加盟店的數(shù)據(jù)，但是使用虛擬專用網(wǎng)(VPN)來訪問該數(shù)據(jù)庫的效果總是不太好。因此，公司急需一個(gè)能夠讓分布在各地的員工溝通協(xié)作的解決方案，并且該方案應(yīng)該能夠根據(jù)不同的需求進(jìn)行靈活配置。哈根達(dá)斯公司選擇了Salesforce CRM企業(yè)版，應(yīng)用系統(tǒng)在不到6個(gè)月的時(shí)間就上線了。除此之外，該系統(tǒng)將Microsoft Outlook和SalesforceCRM集成了起來，從而使員工能夠輕松地訪問Outlook中的聯(lián)系人列表、日程和商業(yè)信息。Salesforce.com還為哈根達(dá)斯的解決方案提供了員工培訓(xùn)模塊、加盟店跟蹤模塊，以及新店選址模塊。哈根達(dá)斯公司用更少的成本獲得了超預(yù)期的效果。
【案例四】
國際商業(yè)機(jī)器公司(IBM)作為全球整合的大型跨國企業(yè)，在全球共擁有9所研究院，匯聚了3000多位頂尖的科學(xué)家和研究員。在他們之中共有6位諾貝爾獎(jiǎng)獲得者和6位圖靈獎(jiǎng)獲得者。在2009年，共有4914項(xiàng)美國專利在IBM誕生。在這里，每天都有不計(jì)其數(shù)的科學(xué)實(shí)驗(yàn)在進(jìn)行著，其中有些實(shí)驗(yàn)需要有海量的計(jì)算和存儲(chǔ)資源作為支撐。雖然每所研究院都配備了先進(jìn)的IT設(shè)備，但仍然滿足不了某些實(shí)驗(yàn)的需求。除此之外，由于這些研究院分布在世界各地，處于不同的時(shí)區(qū)，給合作科研提出了挑戰(zhàn)。為了給研究部門的創(chuàng)新提供源源不斷的支持，也為提高各研究院間的溝通協(xié)作效率，IBM公司構(gòu)建了IBM Research Compute Cloud(RC2)將分散在各個(gè)研究院的資源系統(tǒng)(如服務(wù)器、存儲(chǔ))整合，為公司內(nèi)部所使用。該系統(tǒng)為科研人員提供了共享計(jì)算和存儲(chǔ)資源的平臺(tái)，通過任務(wù)調(diào)度和安排，為每一項(xiàng)科學(xué)實(shí)驗(yàn)提供了有保障的動(dòng)態(tài)資源供給，而且不需要科學(xué)實(shí)驗(yàn)人員來管理這些資源。不僅如此，不論是實(shí)驗(yàn)的中間流程還是最終結(jié)果都是在該系統(tǒng)中完成和保存的，所以有效地保證了數(shù)據(jù)的安全，并使得身處世界各地的研究人員隨時(shí)可以對(duì)它們進(jìn)行查詢和交換。這一切大大提高了協(xié)同科研的效率，為IBM公司不斷深入的創(chuàng)新提供了強(qiáng)大的推動(dòng)力。
2. 案例分析
在案例一中，如果沒有Amazon EC 2提供的計(jì)算能力，華盛頓郵報(bào)需要超過一年的時(shí)間來完成全部檔案的格式轉(zhuǎn)換工作。顯然，這樣的效率不能滿足新聞的時(shí)效性和公眾對(duì)于信息的期盼。恰恰是Amazon公司通過其EC2平臺(tái)，將計(jì)算資源打包提供給客戶，使報(bào)社在9小時(shí)內(nèi)就得到了1407小時(shí)的虛擬服務(wù)器機(jī)時(shí)，在第一時(shí)間完成了檔案的轉(zhuǎn)換，而華盛頓郵報(bào)僅需要向Amazon公司支付144.62美元的費(fèi)用。
在案例二中，Giftag公司和其他初創(chuàng)型Web 2.0公司一樣，面臨著高昂的基礎(chǔ)設(shè)施投入費(fèi)用，如購置服務(wù)器、租用帶寬等。而基礎(chǔ)設(shè)施的投入往往是不易估量的，如果一次投入過大而應(yīng)用并沒有達(dá)到預(yù)期的流行度，就會(huì)造成投資的浪費(fèi);反之，如果應(yīng)用獲得了超預(yù)期的反響，用戶數(shù)量激增，那么就會(huì)給服務(wù)器、帶寬帶來巨大的壓力，從而造成應(yīng)用服務(wù)質(zhì)量下降和客戶的流失。此外，Web應(yīng)用需要復(fù)雜的軟件配置，包括數(shù)據(jù)庫、中間件、Web服務(wù)器等要素，如果其中一項(xiàng)配置得不合理，就會(huì)產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，影響整個(gè)應(yīng)
用的表現(xiàn)。這些潛在問題都給創(chuàng)業(yè)公司提出了巨大的挑戰(zhàn)。在GAE平臺(tái)上，Giftag可以將自己的精力集中于應(yīng)用本身，而將諸如服務(wù)器動(dòng)態(tài)擴(kuò)展、數(shù)據(jù)庫訪問、負(fù)載均衡等各個(gè)層次的問題交給GAE平臺(tái)來解決。正是由于GAE將Web應(yīng)用所需的基礎(chǔ)功能作為服務(wù)提供給了Giftag，才使得其可以專注于應(yīng)用的開發(fā)和優(yōu)化。
在案例三中，哈根達(dá)斯公司要搭建自己的CRM平臺(tái)，傳統(tǒng)的做法是先聘請(qǐng)一支專業(yè)的顧問團(tuán)隊(duì)研究公司的業(yè)務(wù)流程，建模分析并提出咨詢報(bào)告。然后再雇用一家IT外包公司，進(jìn)駐自己的公司對(duì)平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)，可能會(huì)多次出現(xiàn)需求→設(shè)計(jì)→實(shí)施→需求變更→再設(shè)計(jì)→再實(shí)施的循環(huán)。同時(shí)，哈根達(dá)斯作為一家冰淇淋制作廠商，還需要投資IT設(shè)備，如購買服務(wù)器、交換機(jī)、防火墻、各種各樣的軟件，以及租用帶寬等，為系統(tǒng)上線做準(zhǔn)備。經(jīng)歷了這令人精疲力竭的過程后系統(tǒng)終于上線了，但它是不是真的滿足了哈根達(dá)斯公司最初的愿望呢，可能永遠(yuǎn)不會(huì)有人知道和提起了。幸運(yùn)的是，哈根達(dá)斯公司沒有重復(fù)這條被別的公司走過無數(shù)次的老路。Salesforce.com作為CRM系統(tǒng)的專業(yè)提供商，對(duì)這個(gè)領(lǐng)域有著精深的理解。同時(shí)，它能夠?qū)⒁呀?jīng)完成的CRM應(yīng)用模塊打包，供用戶選擇。用戶只需要如同在超市選購商品一樣選擇自己需要的功能模塊，讓Salesforce.com進(jìn)行定制集成，一個(gè)屬于自己的CRM系統(tǒng)就完成了，系統(tǒng)的上線和維護(hù)也將由Salesforce.com的專業(yè)團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)。這樣，一家非IT公司就可以專注于它的主營業(yè)務(wù)，使IT真正成為公司的支撐，而不是拖累。
在案例四中，IBM公司分布在世界各地的9所研究院雖然各自擁有強(qiáng)大的IT基礎(chǔ)設(shè)施，但有時(shí)單個(gè)科學(xué)實(shí)驗(yàn)對(duì)資源的需求超出了其所在研究院具有的資源規(guī)模，而且以往各自分割獨(dú)立的組織方式很難讓各個(gè)機(jī)構(gòu)間協(xié)作完成一項(xiàng)工作。實(shí)際上，藍(lán)色巨人IBM一直在努力整合自己的IT資源，以降低運(yùn)營成本。早在2007年，IBM公司就開始著手將運(yùn)行在3900臺(tái)服務(wù)器上的業(yè)務(wù)遷移到30臺(tái)大型機(jī)上，從而減少了80%的電力消耗，同時(shí)也促進(jìn)了公司業(yè)務(wù)的整合。IBM Research Compute Cloud(RC2)的建立把分散于各地的資源從物理和邏輯上整合在一起，為研究院的科研提供了一個(gè)近乎取之不盡的資源池。此外，計(jì)算資源的整合帶動(dòng)了業(yè)務(wù)的整合，研究員們可以在IBM RC2上共享實(shí)驗(yàn)所需的工具、平臺(tái)甚至是結(jié)果，大大加速了科研的進(jìn)程。值得注意的是，與前三個(gè)案例不同，IBM RC2是供IBM公司內(nèi)部使用的私有系統(tǒng)，而不是一個(gè)為公司以外的用戶提供服務(wù)的第三方公用平臺(tái)。
通過以上四個(gè)典型案例，相信讀者已經(jīng)初步領(lǐng)略到了云計(jì)算的魅力和價(jià)值。是的，云計(jì)算就是一種更加智慧的信息技術(shù)，它化繁為簡、化難為易、化不可能為可能。
本文摘自《虛擬化與云計(jì)算》一書第一章
1.1.2云計(jì)算的定義
1. 云計(jì)算的來源
在云計(jì)算最早被提出的時(shí)候，曾經(jīng)有一種流行的說法來解釋“云計(jì)算”為何被稱為“云”計(jì)算：在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)剛剛興起的時(shí)候，人們畫圖時(shí)習(xí)慣用一朵云來表示互聯(lián)網(wǎng)，因此在選擇一個(gè)名詞來表示這種基于互聯(lián)網(wǎng)的新一代計(jì)算方式的時(shí)候就選擇了“云計(jì)算”這個(gè)名詞。雖然這個(gè)解釋非常有趣和浪漫，但是卻容易讓人們陷入云里霧中，不得其正解。
進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代后，人們熱衷于上網(wǎng)沖浪，通過瀏覽網(wǎng)頁來獲得資訊。當(dāng)用戶在瀏覽器上輸入網(wǎng)址后，瀏覽器將會(huì)與DNS服務(wù)器和網(wǎng)站服務(wù)器進(jìn)行一系列的交互，將網(wǎng)頁內(nèi)容呈現(xiàn)在用戶面前，而這些交互過程是通過互聯(lián)網(wǎng)經(jīng)過多次路由轉(zhuǎn)發(fā)最終完成的。因?yàn)檫@個(gè)過程對(duì)用戶是透明的，所以當(dāng)時(shí)人們?cè)诶L制互聯(lián)網(wǎng)示意圖時(shí)，將網(wǎng)絡(luò)抽象成一朵云，意在不去關(guān)心網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)過程，而去關(guān)注服務(wù)器端和客戶端，如圖1.1左側(cè)所示。
圖1.1 云計(jì)算中的“云”
隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，帶寬得到了顯著提高，無線接入方式也變得豐富起來，除了個(gè)人電腦外，越來越多的設(shè)備已經(jīng)具有了接入互聯(lián)網(wǎng)的能力，比如移動(dòng)電話、辦公設(shè)備甚至是家用電器。同樣，互聯(lián)網(wǎng)的作用也不再局限于瀏覽網(wǎng)頁和收發(fā)電子郵件，還能夠?yàn)槠髽I(yè)提供諸如電子商務(wù)、客戶關(guān)系管理等信息服務(wù);為普通用戶提供諸如博客、視頻等服務(wù);為科研機(jī)構(gòu)提供強(qiáng)大的計(jì)算處理能力。因此，互聯(lián)網(wǎng)的含義變得充實(shí)起來，除了人們普遍認(rèn)知的接入、路由等含義，還包括了計(jì)算、存儲(chǔ)、服務(wù)和軟件等元素。因此，“云計(jì)算”這個(gè)名詞就應(yīng)運(yùn)而生了。從圖1.1右側(cè)我們可以看出，云計(jì)算中的“云”不僅包含了網(wǎng)絡(luò)，更包含了那些曾經(jīng)被描繪在云外的事物。這個(gè)小小的改變?cè)趫D上看似簡單，實(shí)際上蘊(yùn)含著深刻的變革。
正如用云描繪網(wǎng)絡(luò)來強(qiáng)調(diào)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)用而非關(guān)注于其實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)一樣，云計(jì)算用云描繪包括網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)等在內(nèi)的信息服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施，以及包括操作系統(tǒng)、應(yīng)用平臺(tái)、Web服務(wù)等在內(nèi)的軟件，就是為了強(qiáng)調(diào)對(duì)這些資源的運(yùn)用，而不是它們的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。
2. 什么是云計(jì)算
了解了云計(jì)算為什么被稱之為“云”之后，下面我們將給出云計(jì)算的定義。其實(shí)，這個(gè)概念被提出的時(shí)間并不長，然而對(duì)這個(gè)概念的定義卻是百家爭(zhēng)鳴。這體現(xiàn)了云計(jì)算包羅萬象的特質(zhì)，也說明業(yè)界對(duì)它的重視——既然所有人都希望成為云計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈中的一個(gè)角色，自然都會(huì)從自身的角度出發(fā)來定義云計(jì)算，那么對(duì)于概念的提取就是一個(gè)求同存異的過程。下面，我們先列舉一些為人們普遍認(rèn)可的云計(jì)算定義，然后再給出本書的定義。
在維基百科(Wikipedia.org)中，截止2010年7月，“云計(jì)算”的詞條被表述為是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算，在其中共享的資源、軟件和信息以一種按需的方式提供給計(jì)算機(jī)和設(shè)備，就如同日常生活中的電網(wǎng)一樣。
專業(yè)的IT名詞百科Whatis.com援引來自SearchCloudComputing.com的定義，廣義地將云計(jì)算解釋為一切能夠通過互聯(lián)網(wǎng)提供的服務(wù)，這些服務(wù)被劃分為三個(gè)層次：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(Infrastructure-as-a-Service, IaaS)、平臺(tái)即服務(wù)(Platform-as-a-Service, Paas)和軟件即服務(wù)(Software-as-a-Service, SaaS)。
在美國加州大學(xué)伯克利分校(UC Berkeley)發(fā)表的一篇關(guān)于云計(jì)算的報(bào)告中，云計(jì)算既指在互聯(lián)網(wǎng)上以服務(wù)形式提供的應(yīng)用，也指在數(shù)據(jù)中心里提供這些服務(wù)的硬件和軟件，而這些數(shù)據(jù)中心里的硬件和軟件則被稱為云。
《商業(yè)周刊》(BussinessWeek.com)發(fā)表文章指出，Google的云就是由網(wǎng)絡(luò)連接起來的幾十萬甚至上百萬臺(tái)的廉價(jià)計(jì)算機(jī)，這些大規(guī)模的計(jì)算機(jī)集群每天都處理著來自互聯(lián)網(wǎng)的海量檢索數(shù)據(jù)和搜索業(yè)務(wù)請(qǐng)求?！渡虡I(yè)周刊》在另一篇文章中總結(jié)說，從Amazon的角度看，云計(jì)算就是在一個(gè)大規(guī)模的系統(tǒng)環(huán)境中，不同的系統(tǒng)之間相互提供服務(wù)，軟件都是以服務(wù)的方式運(yùn)行，當(dāng)所有這些系統(tǒng)相互協(xié)作，并在互聯(lián)網(wǎng)上提供服務(wù)時(shí)，這些系統(tǒng)的總體就成為了云。
Salesforce.com認(rèn)為云計(jì)算是一種更友好的業(yè)務(wù)運(yùn)行模式。在這種模式中，用戶的應(yīng)用程序運(yùn)行在共享的數(shù)據(jù)中心中，用戶只需要通過登錄和個(gè)性化定制就可以使用這些數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用程序。
IBM認(rèn)為云計(jì)算是一種革新的信息技術(shù)與商業(yè)服務(wù)的消費(fèi)與交付模式。在這種模式中，用戶可以采用按需的自助模式，通過訪問無處不在的網(wǎng)絡(luò)，獲得來自于與地理無關(guān)的資源池中被快速分配的資源，并按實(shí)際使用情況付費(fèi)。本書沿用IBM的定義。這種模式的主體是所有連接著互聯(lián)網(wǎng)的實(shí)體，他們可以是人、設(shè)備或程序。這種模式的客體是服務(wù)本身，包括我們現(xiàn)在接觸到的，以及會(huì)在不遠(yuǎn)的將來出現(xiàn)的各種信息與商業(yè)服務(wù)。這種模式的核心原則是：
硬件和軟件都是資源并被封裝為服務(wù)，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)按需地訪問和使用。
在云計(jì)算中，IT業(yè)務(wù)通常運(yùn)行在遠(yuǎn)程的分布式系統(tǒng)上，而不是在本地計(jì)算機(jī)或者單個(gè)服務(wù)器上。這個(gè)分布式系統(tǒng)由互聯(lián)網(wǎng)相互連接，通過開放的技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)把硬件和軟件抽象為動(dòng)態(tài)可擴(kuò)展、可配置的資源，并對(duì)外以服務(wù)的形式提供給用戶。該系統(tǒng)允許用戶通過互聯(lián)網(wǎng)訪問這些服務(wù)，并獲取資源。服務(wù)接口將資源在邏輯上以整合實(shí)體的形式呈現(xiàn)，隱蔽其中的實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)。該系統(tǒng)中業(yè)務(wù)的創(chuàng)建、發(fā)布、執(zhí)行和管理都可以在網(wǎng)絡(luò)上進(jìn)行，而用戶只需要按資源的使用量或者業(yè)務(wù)規(guī)模付費(fèi)。
3. 云計(jì)算的特征
在云計(jì)算的定義中，有四個(gè)關(guān)鍵要素，如圖1.2所示。
(1)
硬件和軟件都是資源，通過網(wǎng)絡(luò)以服務(wù)的方式提供給用戶。正如上一小節(jié)所描述的，Amazon EC2將計(jì)算處理能力打包為資源提供給用戶;Google App Engine將從設(shè)計(jì)開發(fā)到部署實(shí)施Web應(yīng)用所需的軟件、硬件平臺(tái)一起打包提供給用戶;Salesforce.com將專業(yè)的客戶關(guān)系管理應(yīng)用模塊打包成解決方案提供給用戶。在云計(jì)算中，資源已經(jīng)不限定在諸如處理器機(jī)時(shí)、網(wǎng)絡(luò)帶寬等物理范疇，而是擴(kuò)展到了軟件平臺(tái)、Web服務(wù)和應(yīng)用程序的軟件范疇。傳統(tǒng)模式下自給自足的IT運(yùn)用模式，在云計(jì)算中已經(jīng)改變成分工專業(yè)、協(xié)同配合的運(yùn)用模式。對(duì)于企業(yè)和機(jī)構(gòu)而言，他們不再需要規(guī)劃屬于自己的數(shù)據(jù)中心，也不需要將精力耗費(fèi)在與自己主營業(yè)務(wù)無關(guān)的IT管理上。相反，他們可以將這些功能放到云中，由專業(yè)公司為他們提供不同程度、不同類型的信息服務(wù)。對(duì)于個(gè)人用戶而言，也不再需要一次性投入大量費(fèi)用購買軟件，因?yàn)樵浦械姆?wù)已提供了他所需要的功能。
(2)
這些資源都可以根據(jù)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和配置。例如在前面的典型案例中，Amazon EC2可以在極短的時(shí)間內(nèi)為華盛頓郵報(bào)初始化200臺(tái)虛擬服務(wù)器的資源，并在9小時(shí)的任務(wù)完成后快速地回收這些資源;Google AppEngine可以滿足Giftag的快速增長，不斷為其提供更多的存儲(chǔ)空間、更高的帶寬和更快速的處理能力;Salesforce.com可以為哈根達(dá)斯公司在已經(jīng)成型的CRM系統(tǒng)中動(dòng)態(tài)地添加和刪除應(yīng)用模塊，來滿足客戶不斷改進(jìn)的業(yè)務(wù)需求。這些例子都體現(xiàn)了云計(jì)算可動(dòng)態(tài)擴(kuò)展和配置的特性。
(3)
這些資源在物理上以分布式的共享方式存在，為云中的用戶所共享，但最終在邏輯上以單一整體的形式呈現(xiàn)。對(duì)于分布式的理解有兩個(gè)方面。一方面，計(jì)算密集型的應(yīng)用需要并行計(jì)算來提高運(yùn)算效率。例如，一個(gè)Web應(yīng)用是由多個(gè)服務(wù)器通過集群的方式來實(shí)現(xiàn)的，此類的分布式系統(tǒng)，往往是在同一個(gè)數(shù)據(jù)中心中實(shí)現(xiàn)的，雖然有較大的規(guī)模，由幾千甚至上萬臺(tái)計(jì)算機(jī)組成，但是在地域上仍然相對(duì)集中。另一方面，就是地域上的分布式。例如，一款商業(yè)應(yīng)用的服務(wù)器可以設(shè)在位于紐約的華爾街，但是它的數(shù)據(jù)備份卻由位
于德州戈壁中的數(shù)據(jù)中心完成。在上文的典型案例四中，IBM公司在世界范圍內(nèi)共擁有9所研究院，IBM RC2將這些研究院中的數(shù)據(jù)中心通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)連接起來，為世界各地的研究員提供服務(wù)。作為最終用戶，這些研究員們并不知道也不關(guān)心某一次科學(xué)運(yùn)算運(yùn)行在哪個(gè)研究院的哪臺(tái)服務(wù)器上，因?yàn)樵朴?jì)算中分布式的資源向用戶隱藏了實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，并最終以單一整體的形式呈現(xiàn)給用戶。
(4)
用戶按需使用云中的資源，按實(shí)際使用量付費(fèi)，而不需要管理它們。例如，華盛頓郵報(bào)為盡快完成檔案的轉(zhuǎn)換任務(wù)，使用了200臺(tái)虛擬服務(wù)器，并為其所獲得的1407小時(shí)機(jī)時(shí)支付了144.62美元。雖然華盛頓郵報(bào)沒有足夠的運(yùn)算處理能力，但是云給了它強(qiáng)大的資源來快速完成任務(wù)，而它僅需要根據(jù)實(shí)際使用量來付費(fèi)。對(duì)于華盛頓郵報(bào)來說，如此巨大計(jì)算量的任務(wù)并不經(jīng)常出現(xiàn)，因此按照這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)購置IT設(shè)備顯然是不合理的。如果沒有Amazon EC2，華盛頓郵報(bào)在9小時(shí)內(nèi)完成檔案的轉(zhuǎn)換工作將是不可能的。同樣，在Giftag的例子中，Giftag需要做的僅僅是根據(jù)其業(yè)務(wù)的增長而使用更多的Google App Engine的資源。依托Google強(qiáng)大的數(shù)據(jù)中心，Giftag擁有近乎無限的資源來滿足新用戶的注冊(cè)，從而避免了自己投資IT基礎(chǔ)設(shè)施而可能出現(xiàn)的浪費(fèi)現(xiàn)象或客戶流失。
總之，在云計(jì)算中軟、硬件資源以分布式共享的形式存在，可以被動(dòng)態(tài)地?cái)U(kuò)展和配置，最終以服務(wù)的形式提供給用戶。用戶按需使用云中的資源，不需要管理，只需按實(shí)際使用量付費(fèi)。這些特征決定了云計(jì)算區(qū)別于自給自足的傳統(tǒng)IT運(yùn)用模式，必將引領(lǐng)信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新浪潮。
1.1.3 云計(jì)算的分類
以上我們分析了云計(jì)算中“云”的含義，給出了云計(jì)算的例子和定義，并總結(jié)了云計(jì)算的關(guān)鍵特征。在云計(jì)算中，硬件和軟件都被抽象為資源并被封裝為服務(wù)，向云外提供;用戶以互聯(lián)網(wǎng)為主要接入方式，獲取云中提供的服務(wù)。細(xì)心的讀者可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，本章開始給出的四個(gè)案例之間既有共同點(diǎn)又存在著差別。相同點(diǎn)是，用戶都獲取了云中的服務(wù)，快速、高效地完成了工作;不同點(diǎn)是，用戶獲取的服務(wù)類型不盡相同。下面我們分別從云計(jì)算提供的服務(wù)類型和服務(wù)方式的角度出發(fā)，為云計(jì)算分類。
1. 按服務(wù)類型分類
所謂云計(jì)算的服務(wù)類型，就是指為用戶提供什么樣的服務(wù);通過這樣的服務(wù)，用戶可以獲得什么樣的資源，以及用戶該如何去使用這樣的服務(wù)。目前業(yè)界普遍認(rèn)為，云計(jì)算可以按照服務(wù)類型分為以下三類，如圖1.3所示。
基礎(chǔ)設(shè)施云(Infrastructure Cloud)。例如在上文案例一中提到的AmazonEC2。這種云為用戶提供的是底層的、接近于直接操作硬件資源的服務(wù)接口。通過調(diào)用這些接口，用戶可以直接獲得計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源和網(wǎng)絡(luò)資源，而且非常自由靈活，幾乎不受邏輯上的限制。但是，用戶需要進(jìn)行大量的工作來設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)自己的應(yīng)用，因?yàn)榛A(chǔ)設(shè)施云除了為用戶提供計(jì)算和存儲(chǔ)等基礎(chǔ)功能外，不做進(jìn)一步任何應(yīng)用類型的假設(shè)。
圖1.3 云計(jì)算的服務(wù)類型
平臺(tái)云(Platform Cloud)。例如在上文案例二中提到的Google AppEngine。這種云為用戶提供一個(gè)托管平臺(tái)，用戶可以將他們所開發(fā)和運(yùn)營的應(yīng)用托管到云平臺(tái)中。但是，這個(gè)應(yīng)用的開發(fā)和部署必須遵守該平臺(tái)特定的規(guī)則和限制，如語言、編程框架、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模型等。通常，能夠在該平臺(tái)上運(yùn)行的應(yīng)用類型也會(huì)受到一定的限制，比如Google App Engine主要為Web應(yīng)用提供運(yùn)行環(huán)境。但是，一旦客戶的應(yīng)用被開發(fā)和部署完成，所涉及的其他管理工作，如動(dòng)態(tài)資源調(diào)整等，都將由該平臺(tái)層負(fù)責(zé)。
應(yīng)用云(Application Cloud)。例如在上文案例三中提到的Salesforce.com。這種云為用戶提供可以為其直接所用的應(yīng)用，這些應(yīng)用一般是基于瀏覽器的，針對(duì)某一項(xiàng)特定的功能。應(yīng)用云最容易被用戶使用，因?yàn)樗鼈兌际情_發(fā)完成的軟件，只需要進(jìn)行一些定制就可以交付。但是，它們也是靈活性最低的，因?yàn)橐环N應(yīng)用云只針對(duì)一種特定的功能，無法提供其他功能的應(yīng)用。
表1.1總結(jié)了從服務(wù)類型的角度來劃分的云計(jì)算類型。實(shí)際上，正如我們現(xiàn)在所熟悉的軟件架構(gòu)范式，自底向上依次為計(jì)算機(jī)硬件—操作系統(tǒng)—中間件—應(yīng)用一樣，這種云計(jì)算的分類也暗含了相似的層次關(guān)系。這里不同類型的云其實(shí)就是云的不同層次提供的云計(jì)算服務(wù)，我們將在第4章從技術(shù)的角度詳細(xì)分析云計(jì)算的層次架構(gòu)，給出每一層次的主要功能和實(shí)現(xiàn)示例。
表1.1 按服務(wù)類型劃分云計(jì)算
分類 服務(wù)類型 運(yùn)用的靈活性 用戶使用的難易程度
基礎(chǔ)設(shè)施云 接近原始的計(jì)算存儲(chǔ)能力 高 難
平臺(tái)云 應(yīng)用的托管環(huán)境 中 中
應(yīng)用云 特定功能的應(yīng)用 低 易
2. 按服務(wù)方式分類
云計(jì)算作為一種革新性的計(jì)算模式，雖然具有許多現(xiàn)有模式所不具備的優(yōu)勢(shì)(云計(jì)算帶來的優(yōu)勢(shì)將在下文具體分析)，但是也不可否認(rèn)地帶來了一系列挑戰(zhàn)，不論是從商業(yè)模式上還是從技術(shù)上。首先就是安全問題，對(duì)于那些對(duì)數(shù)據(jù)安全要求很高的企業(yè)(如銀行、保險(xiǎn)、貿(mào)易、軍事等)來說，客戶信息是最寶貴的財(cái)富，一旦被人竊取或損壞，后果將不堪設(shè)想。其次就是可靠性的問題，例如銀行希望每一筆交易都能快速、準(zhǔn)確地完成，因?yàn)闇?zhǔn)確的數(shù)據(jù)記錄和可靠的信息傳輸是讓用戶滿意的必要條件。還有就是監(jiān)管問題，有的企業(yè)希望自己的IT部門完全被公司所掌握，不受外界的干擾和控制。雖然云計(jì)算可以通過系統(tǒng)隔離和安全保護(hù)措施為用戶提供有保障的數(shù)據(jù)安全，通過服務(wù)質(zhì)量管理來為用戶提供可靠的服務(wù)，但是仍有可能不能滿足用戶的所有需求。
針對(duì)這一系列問題，業(yè)界按照云計(jì)算提供者與使用者的所屬關(guān)系為劃分標(biāo)準(zhǔn)，將云計(jì)算分為三類，即公有云、私有云和混合云，如圖1.4所示。用戶可以根據(jù)需求選擇適合自己的云計(jì)算模式。
圖1.4 云計(jì)算的服務(wù)方式
公有云(Public Cloud)。公有云是由若干企業(yè)和用戶共同使用的云環(huán)境，IT業(yè)務(wù)和功能以服務(wù)的方式，通過互聯(lián)網(wǎng)來為廣泛的外部用戶提供;用戶無需具備針對(duì)該服務(wù)在技術(shù)層面的知識(shí)，無需雇傭相關(guān)的技術(shù)專家，無需擁有或管理所需的IT基礎(chǔ)設(shè)施。我們上文所舉的Amazon EC2、Google AppEngine和Salesforce.com都屬于公有云的范疇。在公有云中，用戶所需的服務(wù)由一個(gè)獨(dú)立的、第三方云提供商提供。該云提供商也同時(shí)為其他用戶服務(wù)，這些用戶共享這個(gè)云提供商所擁有的資源。
私有云(Private Cloud)。私有云是由某個(gè)企業(yè)獨(dú)立構(gòu)建和使用的云環(huán)境，IT能力通過企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)，在防火墻內(nèi)以服務(wù)的形式為企業(yè)內(nèi)部用戶提供;私有云的所有者不與其他企業(yè)或組織共享任何資源，例如我們上文所舉的IBM RC2。私有云是企業(yè)或組織所專有的云計(jì)算環(huán)境。在其中，用戶是這個(gè)企業(yè)或組織的內(nèi)部成員，他們共享著該云計(jì)算環(huán)境所提供的所有資源，公司或組織以外的用戶無法訪問這個(gè)云計(jì)算環(huán)境提供的服務(wù)。
混合云(Hybird Cloud)。混合云是整合了公有云與私有云所提供服務(wù)的云環(huán)境。用戶根據(jù)自身因素和業(yè)務(wù)需求選擇合適的整合方式，制訂其使用混合云的規(guī)則和策略。在這里，自身因素是指用戶本身所面臨的限制與約束，如信息安全的要求、任務(wù)的關(guān)鍵程度和現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的情況等，而業(yè)務(wù)需求是指用戶期望從云環(huán)境中所獲得的服務(wù)類型。有研究表明，例如網(wǎng)絡(luò)會(huì)議、幫助與培訓(xùn)系統(tǒng)這樣的服務(wù)適于從公有云中獲得;例如數(shù)據(jù)倉庫、分析與決策系統(tǒng)這樣的服務(wù)適于從私有云中獲得。
一般來說，對(duì)安全性、可靠性及IT可監(jiān)控性要求高的公司或組織，如金融機(jī)構(gòu)、政府機(jī)關(guān)、大型企業(yè)等，是私有云的潛在使用者。因?yàn)樗麄円呀?jīng)擁有了規(guī)模龐大的IT基礎(chǔ)設(shè)施，因此只需進(jìn)行少量的投資，將自己的IT系統(tǒng)升級(jí)，就可以擁有云計(jì)算帶來的靈活與高效，同時(shí)有效地避免使用公有云可能帶來的負(fù)面影響。除此之外，他們也可以選擇混合云，將一些對(duì)安全性和可靠性需求相對(duì)較低的日常事務(wù)性的支撐性應(yīng)用部署在公有云上，來減輕對(duì)自身IT基礎(chǔ)設(shè)施的負(fù)擔(dān)。相關(guān)分析指出，一般中小型企業(yè)和創(chuàng)業(yè)公司將選擇公有云，而金融機(jī)構(gòu)、政府機(jī)關(guān)和大型企業(yè)則更傾向于選擇私有云或混合云。
值得注意的是，雖然私有云能夠?yàn)槠髽I(yè)或組織創(chuàng)建一個(gè)獨(dú)占的云環(huán)境，具有防火墻內(nèi)的信息安全保障，提供資源與服務(wù)共享的便利，但是擁有與運(yùn)維一個(gè)私有云需要較高的資金投入與持續(xù)的技術(shù)支持，即便是實(shí)力雄厚的公司也會(huì)力不從心。同樣，雖然公有云能夠?yàn)橛脩艨焖俣憬莸靥峁㊣T能力，但是有些企業(yè)和組織希望能夠獲得更強(qiáng)的私密性，因此，在現(xiàn)實(shí)的生產(chǎn)環(huán)境中，云的私有性和公有性并不是涇渭分明的，而是存在著多種逐級(jí)過渡的方案，如圖1.5所示。
除了完全由自己擁有和運(yùn)維的私有云外，用戶還可以選擇“被管理的私有云”和“被托管的私有云”兩種提供模式。在被管理的私有云中，承載云環(huán)境的IT設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施仍由所屬的企業(yè)或組織擁有，在物理上位于企業(yè)的數(shù)據(jù)中心內(nèi)，但其私有云的創(chuàng)建和運(yùn)維將由專業(yè)的第三方公司來完成。一般來說，這樣的第三方公司常常會(huì)通過以下步驟來幫助客戶完成私有云的搭建：第一，將客戶現(xiàn)有的物理資源通過虛擬化技術(shù)進(jìn)行邏輯化，形成便于劃分的資源池;第二，在該邏輯資源池上創(chuàng)建業(yè)務(wù)應(yīng)用，并訂立服務(wù)目錄以便使用者瀏覽;第三，為業(yè)務(wù)應(yīng)用提供自助訪問接口和用量計(jì)費(fèi)功能，服務(wù)上線并為私有云所屬的企業(yè)或組織內(nèi)用戶所用。此后，該第三方公司還將為客戶持續(xù)地提供在運(yùn)維上的支持，如安全管理、業(yè)務(wù)升級(jí)、新服務(wù)上線等。
與被管理的私有云相同，被托管的私有云的創(chuàng)建與運(yùn)維將由第三方公司來完成。相比前者更進(jìn)一步，如果客戶選擇后者作為自己擁有私有云的模式，它將不再需要建設(shè)自己的數(shù)據(jù)中心，云環(huán)境所需的IT設(shè)備和基礎(chǔ)設(shè)施將被托管在由第三方公司提供的專業(yè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)，并可根據(jù)合同的訂立來保證客戶在該數(shù)據(jù)中心內(nèi)對(duì)資源在物理上或邏輯上的獨(dú)占性。這種獨(dú)占性是該模式與公有云的本質(zhì)區(qū)別。在公有云中，不同客戶需通過多租戶(Multi-Tenancy)技術(shù)來共享底層資源，有關(guān)該技術(shù)細(xì)節(jié)將在第5章中介紹。
同樣，用戶對(duì)于公有云的選擇還可以分為排他的公有云和開放的公有云兩種。在排他云中，云服務(wù)的提供者和使用者不是同一個(gè)企業(yè)，但它們事先知道誰會(huì)提供何種服務(wù)，誰會(huì)使用何種服務(wù)，它們通過線下的協(xié)商確定服務(wù)價(jià)格和服務(wù)質(zhì)量。排他云通常出現(xiàn)在企業(yè)的聯(lián)盟中，例如：某大企業(yè)與它的眾多供應(yīng)商和業(yè)務(wù)伙伴間可以建立排他云，大企業(yè)為供應(yīng)商們提供云服務(wù);某一行業(yè)聯(lián)盟中的企業(yè)間可以建立排他云，比如：航空公司、酒店、旅行社等組成的聯(lián)盟。
在開放的公有云中，服務(wù)的使用者和提供者在服務(wù)預(yù)訂前彼此不知曉對(duì)方，他們的關(guān)系是通過在線服務(wù)訂閱的方式確立的。服務(wù)條款通常是由服務(wù)提供方預(yù)先定義和控制的，而服務(wù)價(jià)格和服務(wù)質(zhì)量約定也是自動(dòng)的和標(biāo)準(zhǔn)化的，由服務(wù)提供方預(yù)先設(shè)定。
綜上，從私有云到公有云，第三方公司能夠?yàn)榭蛻籼峁┎煌疃鹊淖缘紫蛏系恼戏?wù)，幫助用戶便捷可靠地獲得私有云，同時(shí)有效減輕其建設(shè)數(shù)據(jù)中心、購置基礎(chǔ)設(shè)施和運(yùn)維云環(huán)境的負(fù)擔(dān)。
1.1.4 相關(guān)概念辨析
在計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)發(fā)展的歷史上，曾經(jīng)出現(xiàn)過一些里程碑式的技術(shù)。這些技術(shù)產(chǎn)生的時(shí)間或遠(yuǎn)或近，但都對(duì)當(dāng)今世界的IT運(yùn)用模式產(chǎn)生了巨大的影響。這些技術(shù)包括并行計(jì)算、網(wǎng)格計(jì)算和效用計(jì)算。羅馬不是一天建成的，同樣，云計(jì)算也不是一蹴而就的，而是從這些技術(shù)中逐漸演進(jìn)而來，既一脈相承，又有所不同。下面我們就來辨析云計(jì)算與這些相關(guān)概念的異同。
1. 并行計(jì)算
并行計(jì)算(Parallel Computing)將一個(gè)科學(xué)計(jì)算問題分解為多個(gè)小的計(jì)算任務(wù)，并將這些小任務(wù)在并行計(jì)算機(jī)上同時(shí)執(zhí)行，利用并行處理的方式達(dá)到快速解決復(fù)雜運(yùn)算問題的目的。并行計(jì)算一般應(yīng)用于諸如軍事、能源勘探、生物、醫(yī)療等對(duì)計(jì)算性能要求極高的領(lǐng)域，因此也被稱為高性能計(jì)算(High Performance Computing)或超級(jí)計(jì)算(Super Computing)。并行計(jì)算機(jī)是一群同構(gòu)處理單元的集合，這些處理單元通過通信和協(xié)作來更快地解決大規(guī)模計(jì)算問題。常見的并行計(jì)算機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)包括共享存儲(chǔ)的對(duì)稱多處理器(SMP)、分布式存儲(chǔ)的大規(guī)模并行機(jī)(MPP)和松散耦合的分布式工作站集群(COW)等。解決計(jì)算問題的并行程序往往需要特殊的算法，編寫并行程序需要考慮很多問題之外的因素，例如各個(gè)并發(fā)執(zhí)行的進(jìn)程之間如何協(xié)調(diào)運(yùn)行、任務(wù)如何分配到各個(gè)進(jìn)程上運(yùn)行等。
并行計(jì)算機(jī)可以說是云環(huán)境的重要組成部分，例如案例四中IBM研究院科研人員使用的IBM RC2。與云計(jì)算的思想相似，目前世界各國已經(jīng)集中建立了若干超級(jí)計(jì)算中心來服務(wù)于該區(qū)域內(nèi)有并行計(jì)算需求的用戶，并采用分擔(dān)成本的方式進(jìn)行付費(fèi)。但是，云計(jì)算與傳統(tǒng)意義上的并行計(jì)算相比，又存在明顯的區(qū)別。首先，并行計(jì)算需要采用特定的編程范例來執(zhí)行單個(gè)大型計(jì)算任務(wù)或者運(yùn)行某些特定應(yīng)用，而云計(jì)算需要考慮的是如何為數(shù)以千萬計(jì)的不同種類應(yīng)用提供高質(zhì)量的服務(wù)環(huán)境，以及如何提高這個(gè)環(huán)境對(duì)用戶需求的響應(yīng)從而加速業(yè)務(wù)創(chuàng)新。一般來說，云計(jì)算對(duì)用戶的編程模型和應(yīng)用類型等沒有特殊限定，用戶不再需要開發(fā)復(fù)雜的程序，就可以把他們的各類企業(yè)和個(gè)人應(yīng)用遷移到云計(jì)算環(huán)境中。其次，在并行計(jì)算中，計(jì)算資源往往集中在單個(gè)數(shù)據(jù)中心的若干臺(tái)機(jī)器或者集群上。云計(jì)算則更加強(qiáng)調(diào)用戶通過互聯(lián)網(wǎng)使用云服務(wù)，并在云中利用虛擬化進(jìn)行大規(guī)模的系統(tǒng)資源抽象和管理。云計(jì)算中資源的分布更加廣泛，正如上文所述，它已經(jīng)不再局限于某個(gè)數(shù)據(jù)中心，而是擴(kuò)展到了多個(gè)不同的地理位置。同時(shí)，由于采用了虛擬化技術(shù)，云計(jì)算中的資源利用率可以得到有效的提升。由此可見，云計(jì)算是互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)和信息產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展背景下的產(chǎn)物，完成了從傳統(tǒng)的、面向任務(wù)的單一計(jì)算模式向現(xiàn)代的、面向服務(wù)的多元計(jì)算模式的轉(zhuǎn)變。
2. 網(wǎng)格計(jì)算
網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing)是一種分布式計(jì)算模式。網(wǎng)格計(jì)算技術(shù)將分散在網(wǎng)絡(luò)中的空閑服務(wù)器、存儲(chǔ)系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)連接在一起，形成一個(gè)整合系統(tǒng)，為用戶提供功能強(qiáng)大的計(jì)算及存儲(chǔ)能力來處理特定的任務(wù)。對(duì)于使用網(wǎng)格的最終用戶或應(yīng)用程序來說，網(wǎng)格看起來就像是一個(gè)擁有超強(qiáng)性能的虛擬計(jì)算機(jī)。網(wǎng)格計(jì)算的本質(zhì)在于以高效的方式來管理各種加入了該分布式系統(tǒng)的異構(gòu)松耦合資源，并通過任務(wù)調(diào)度來協(xié)調(diào)這些資源合作完成一項(xiàng)特定的計(jì)算任務(wù)。
可見，網(wǎng)格計(jì)算著重于管理通過網(wǎng)絡(luò)連接起來的異構(gòu)資源，并保證這些資源能夠充分為計(jì)算任務(wù)服務(wù)。通常，用戶需要基于某個(gè)網(wǎng)格的框架來構(gòu)建自己的網(wǎng)格系統(tǒng)，并對(duì)其進(jìn)行管理，執(zhí)行計(jì)算任務(wù)。而云計(jì)算則不同，用戶只需要使用云中的資源，不需要關(guān)注系統(tǒng)資源的管理和整合。這一切都將由云提供者進(jìn)行處理，用戶看到的是一個(gè)邏輯上單一的整體。因此，在資源的所屬關(guān)系上存在著較大差異，也可以說在網(wǎng)格計(jì)算中是多個(gè)零散資源為單個(gè)任務(wù)提供運(yùn)行環(huán)境，而在云計(jì)算中是單個(gè)整合資源為多個(gè)用戶提供服務(wù)。
3. 效用計(jì)算
效用計(jì)算(Utility Computing)強(qiáng)調(diào)的是IT資源，如計(jì)算和存儲(chǔ)等，能夠根據(jù)用戶的要求被按需地提供，而且用戶只需要按照實(shí)際使用情況付費(fèi)。效用計(jì)算的目標(biāo)是IT資源能夠像傳統(tǒng)公共設(shè)施(如水和電等)一樣的供應(yīng)和收費(fèi)。效用計(jì)算使得企業(yè)和個(gè)人不再需要一次性的巨額投入就可以擁有計(jì)算資源，而且能夠降低使用和管理這些資源的成本。效用計(jì)算追求的是提高資源的有效利用率，最大程度地降低資源的使用成本和提高資源使用的靈活性。
效用計(jì)算所提倡的資源按需供應(yīng)、用戶按使用量付費(fèi)的理念與云計(jì)算中的資源使用理念相符。云計(jì)算也可以按照用戶的資源需求分配運(yùn)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等各種基礎(chǔ)資源。比效用計(jì)算更進(jìn)一步的是，云計(jì)算已經(jīng)有了很多實(shí)際應(yīng)用案例，所涉及的技術(shù)和架構(gòu)可行性更強(qiáng)。云計(jì)算所關(guān)注的是如何在互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代以其自身為平臺(tái)開發(fā)、運(yùn)行和管理不同的服務(wù)。云計(jì)算不但注重基礎(chǔ)資源的提供，而且注重服務(wù)的提供。在云計(jì)算環(huán)境中，不但硬件等IT基礎(chǔ)資源能夠以服務(wù)的形式來提供，應(yīng)用的開發(fā)、運(yùn)行和管理也是以服務(wù)的形式提供的，應(yīng)用本身也可以采用服務(wù)的形式來提供。因此，云計(jì)算與效用計(jì)算相比，技術(shù)和理念所涵蓋的范圍更廣泛、可行性更強(qiáng)。
4. 物聯(lián)網(wǎng)
物聯(lián)網(wǎng)(Internet of Things，IoT)是一個(gè)將人，物理實(shí)體和信息系統(tǒng)互聯(lián)起來的遍布全球的系統(tǒng)。它通過可擴(kuò)展、價(jià)格可以接受的技術(shù)，如大范圍的數(shù)據(jù)搜集、智能網(wǎng)絡(luò)、預(yù)測(cè)分析和深度優(yōu)化等，來更好地管理物理世界。物聯(lián)網(wǎng)是當(dāng)前重要的創(chuàng)新領(lǐng)域。國務(wù)院總理溫家寶2009年11月3日在人民大會(huì)堂向首都科技界發(fā)表題為《讓科技引領(lǐng)中國可持續(xù)發(fā)展》的講話中明確指出：信息網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)是世界經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇的重要驅(qū)動(dòng)力。全球互聯(lián)網(wǎng)正在向下一代升級(jí)，傳感網(wǎng)和物聯(lián)網(wǎng)方興未艾。溫總理的講話將物聯(lián)網(wǎng)提升到國家戰(zhàn)略的高度，物聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用也日趨豐富，如高速公路不停車收費(fèi)系統(tǒng)、公路鐵路車輛調(diào)度系統(tǒng)、物流貨品追蹤管理、學(xué)生進(jìn)出校門管理，手機(jī)移動(dòng)支付系統(tǒng)等，都是基于物聯(lián)網(wǎng)理論的應(yīng)用探索。
物聯(lián)網(wǎng)的核心和基礎(chǔ)在于物品與物品之間的互聯(lián)。相對(duì)于傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)將計(jì)算機(jī)間的互聯(lián)互通延伸和擴(kuò)展到物與物之間。云計(jì)算與物聯(lián)網(wǎng)在概念上有很強(qiáng)的關(guān)聯(lián)性。我們可以將物聯(lián)網(wǎng)看作是處于前端的傳感器與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備、處于核心的云計(jì)算海量數(shù)據(jù)處理平臺(tái)和處于上層的應(yīng)用系統(tǒng)這三者的結(jié)合體。云計(jì)算作為物聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)處理的核心平臺(tái)，適于處理物聯(lián)網(wǎng)中地域分散、數(shù)據(jù)海量、動(dòng)態(tài)性和虛擬性強(qiáng)的應(yīng)用場(chǎng)景。它能夠促進(jìn)物聯(lián)網(wǎng)底層傳感數(shù)據(jù)的共享，為分析與優(yōu)化提供超級(jí)計(jì)算能力，從而更高效地提供更可靠的服務(wù)。如果將物聯(lián)網(wǎng)比喻為人體，那么傳感器就如同感知器官，網(wǎng)絡(luò)就如同神經(jīng)系統(tǒng)，云計(jì)算就如同大腦。傳感器所獲得的物理世界的信息通過網(wǎng)絡(luò)匯聚到云中，通過云計(jì)算提供的處理、存儲(chǔ)和共享能力，進(jìn)行有針對(duì)性的調(diào)優(yōu)，再通過一定的反饋機(jī)制作用于物理世界，使其更加智慧而有效地運(yùn)行?？梢?，物聯(lián)網(wǎng)與云計(jì)算是相輔相成的概念。云計(jì)算為物聯(lián)網(wǎng)提供了使其發(fā)揮效用的核心能力，物聯(lián)網(wǎng)為云計(jì)算提供了寬廣而前景光明的舞臺(tái)。
