云計(jì)算CloudComputing技術(shù)概述

1、 Cloud Computing云計(jì)算技術(shù)概述1目錄 HYPERLINK l _bookmark0 什么是云計(jì)算5計(jì)算虛擬化概述85 HYPERLINK l _bookmark64 云計(jì)算發(fā)展趨勢156 HYPERLINK l _bookmark74 4 附錄184 1 什么是云計(jì)算云計(jì)算就在身邊2008 年，鋼鐵俠 1上映，開啟了超級英雄類型電影的盛宴，超級英雄電影的代表漫威，已經(jīng)開始準(zhǔn)備完成第一階段的故事，復(fù)仇者聯(lián)盟 4馬上上映，我在這里蹭一下超級英雄的熱度，使用超級英雄來介紹云計(jì)算。在眾多的超級英雄中，鋼鐵俠深受眾多漫威粉喜愛，在鋼鐵俠 3中，鋼鐵俠去營救總統(tǒng)和小辣椒時(shí)，面對眾多的變種人

2、，他召喚出了鋼鐵軍團(tuán)，將電影推向了高潮，同時(shí)這也是漫威系列電影中鋼鐵軍團(tuán)第一次出現(xiàn)在大屏幕上，以后的電影中，我們更是見識到他召喚出各種型號的鋼鐵戰(zhàn)衣。我們來分析一下整個(gè)實(shí)現(xiàn)過程，首先，鋼鐵軍團(tuán)需要提前被造出來，這個(gè)在影片中處處有暗示，它們大多被存放在 Stark 大廈，還有的存放在別的地方，比如在復(fù)仇者聯(lián)盟 2中，鋼鐵俠從太空中召喚來了“反浩克裝甲”。第二步，使用某種技術(shù)打通鋼鐵俠和鋼鐵軍團(tuán)之間以及鋼鐵軍團(tuán)相互之間的通信，前者是為了將它們召喚出來，給小辣椒揉肩或者遠(yuǎn)程操作去救飛機(jī)上掉下來的人，再或者和綠巨人 PK，后者是為了能讓鋼鐵軍團(tuán)之間互相配合，這個(gè)場景中只有在鋼鐵俠 3中出現(xiàn)過一回。第三

3、步，面對不同的需求，召喚出不同型號的戰(zhàn)甲。鋼鐵俠戰(zhàn)甲的升級換代一直被影迷們津津樂道，最初用來逃生的是Mark1，擁有全新反應(yīng)堆的是 Mark6，對付綠巨人時(shí)召喚的是 Mark44，在復(fù)仇者聯(lián)盟 3中，我們更是見識到了最新的、用來和滅霸正面硬剛的 Mark50。像這種提前將資源準(zhǔn)備好，通過特定技術(shù)隨時(shí)隨地使用這些資源去執(zhí)行特定任務(wù)的方式就基本屬于云計(jì)算類型。在電影中，使用鋼鐵戰(zhàn)甲可以飛天遁地、懲奸除惡，在現(xiàn)實(shí)生活中呢？云計(jì)算能為我們提供什么樣的服務(wù)呢？是不是也可以像鋼鐵戰(zhàn)甲一樣召之即來，揮之即去呢？打開華為公有云網(wǎng)站來看一下，如圖 1-1。圖 1-1 華為公有云在“產(chǎn)品”“基礎(chǔ)服務(wù)”中，我們可以

4、看到計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、容器服務(wù)等等大的類型， 大的類型下面又可以分為數(shù)量不等的小類型，我們看一個(gè) HOT 的服務(wù)彈性云服務(wù)器 ECS， 如圖 1-2：圖 1-2 彈性云服務(wù)器規(guī)格我們會發(fā)現(xiàn)云服務(wù)器的規(guī)格和我們買電腦時(shí)的配置差不多，都會有 CPU、內(nèi)存及硬盤的參數(shù)，后面也會給云服務(wù)器安裝需要的操作系統(tǒng)，配置IP 地址等等。其實(shí)，購買一臺云服務(wù)器和購買一臺電腦一樣，云服務(wù)器就是把一臺電腦放在云端，使用云服務(wù)器可以完成絕大部分在電腦上可以完成的工作，比如編輯文檔、發(fā)送郵件或者協(xié)同辦公等。除了這些，云服務(wù)器還具備一些電腦不具備的特性，比如，云服務(wù)器可以通過手機(jī)或者 Pad 使用，感覺和真實(shí)的電腦一樣，

5、甚至，我們可以隨時(shí)修改自己云服務(wù)器的配置，比如把內(nèi)存從 1G 擴(kuò)容成 2G 等等。除了云服務(wù)器，在華為公有云上，我們還可以購買到很多其它的服務(wù)，比如，需要網(wǎng)站，就可以購買云速建站服務(wù)，可以很快的完成網(wǎng)站的搭建；需要硬盤來存儲數(shù)據(jù)，就可以后買對象存儲服務(wù)或者云硬盤。往更高的層次講，在云計(jì)算中，我們可以完成人臉識別、語音識別、圖像識別或者文字識別等 AI 方面的功能?？傊朴?jì)算可以使我們像使用水電一樣使用IT 服務(wù)。大家想一下我們平常是如何使用水電的？是不是打開水龍頭、打開開關(guān)就可以使用了？那是因?yàn)樗碗姸家呀?jīng)連在了水網(wǎng)電網(wǎng)上。以此類推，水網(wǎng)電網(wǎng)放到云計(jì)算中就是互聯(lián)網(wǎng)，IT 服務(wù)就是我們要是用的

6、水電，而水龍頭和開關(guān)可以是網(wǎng)頁界面，也可以是某一個(gè) APP。說了這么多，您可能有這樣的疑問，我有自己的電腦，大多數(shù)需要的應(yīng)用都已經(jīng)被安裝在了本地的硬盤中，我也不會用到什么人臉識別、語音識別等服務(wù)，IT 服務(wù)又不是水電，離開了了它我也能正常的生活，云計(jì)算和我沒有多大關(guān)系。其實(shí)不然，您可能已經(jīng)在使用云計(jì)算了。前面我們講過，云計(jì)算的水龍頭和開關(guān)可能是網(wǎng)頁，也可能是某個(gè) APP，那么在這里，我列舉了幾個(gè)最常用的 APP百度網(wǎng)盤、華為手機(jī)的自動備份、有道筆記和網(wǎng)易云音樂。百度網(wǎng)盤，相信大家都使用過，百度把它定義成一項(xiàng)云存儲服務(wù)，通過百度網(wǎng)盤的客戶端， 我們可以輕松地將照片、視頻、文檔等文件進(jìn)行備份、同步

7、和分享。其中“備份”、“同步”、“分享”就屬于 IT 服務(wù)，如果沒有云計(jì)算，我們要實(shí)現(xiàn)這些服務(wù)需要手動將文件拷貝到其它的硬盤上，然后再通過這個(gè)硬盤分享給別人或者恢復(fù)數(shù)據(jù)。而現(xiàn)在，我們通過客戶端，無論它是被安裝在手機(jī)上還是 PC 上，指定需要備份的文件夾，一旦連接了互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)會自動被上傳到共享資源池中來代替硬盤，這種模式就是云計(jì)算。使用了云計(jì)算后，資源池是共享的，所以通過分享， 其它人很容易可以將這些數(shù)據(jù)下載下來，另外，通過一定的技術(shù)手段，可以自動進(jìn)行數(shù)據(jù)的同 步。圖 1-3 云計(jì)算類APP百度網(wǎng)盤需要我們自己安裝，而華為手機(jī)的備份與恢復(fù)服務(wù)是出廠自帶的，其它品牌的手機(jī)也有類似的服務(wù)，比如 I

8、PHONE 的iCLOUD，它們都可以將手機(jī)端的文件備份到遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心中，更換手機(jī)后，使用自己的賬號密碼都可以將自己的數(shù)據(jù)還原到新的手機(jī)上。人生總是處處有驚喜，時(shí)時(shí)有感悟，某個(gè)時(shí)刻靈感大爆發(fā)需要記下來時(shí)，卻發(fā)現(xiàn)身邊沒有紙和筆，這時(shí)你就需要有道云筆記，它是是網(wǎng)易出品，提供了文檔在線創(chuàng)建和編輯的功能，獲得5000 萬用戶的青睞。文檔的創(chuàng)建和編輯也是我們很常用到的 IT 服務(wù)，使用有道云筆記后，就相當(dāng)于這種服務(wù)由云計(jì)算提供，無論是 PC 端、移動端還是網(wǎng)頁端，用戶可以隨時(shí)隨地對線上資料進(jìn)行編輯、分享以及協(xié)同，并且每次編輯都可以立刻同步到云端。最后一款，網(wǎng)易的網(wǎng)易云音樂，使用了該 APP 或者其它類

9、型的APP，所有的歌曲都可以在線收聽，隨時(shí)打開隨時(shí)播放。云計(jì)算的特點(diǎn)從上面的示例中我們發(fā)現(xiàn)，無論是鋼鐵俠萬眾矚目的超級英雄，還是我們自己，一個(gè)代表的未來人群，一個(gè)代表的當(dāng)下人群，他們都不約而同地選擇了云計(jì)算，是因?yàn)樵朴?jì)算自身特點(diǎn)的優(yōu)勢符合他們的需求，接下來我們先了解一下云計(jì)算的特點(diǎn)。按需自助服務(wù)說到按需自助我們最先想到的就是超市，每個(gè)顧客在超市里都可以按照自己的需求挑選需要的商品，如果是同類商品，可以自己查看說明、查看價(jià)格、查看品牌來確定是按照性價(jià)比或者其它來決定購買哪一款。按需自助也是云計(jì)算的特點(diǎn)之一，我們在鋼鐵俠系列中經(jīng)常看到類似的情節(jié)，首先，鋼鐵俠在更換戰(zhàn)甲時(shí)完全是自助，這個(gè)別人基本幫不

10、了，他也不會讓別人操縱。另外一個(gè)就是按需，這個(gè)在鋼鐵俠系列中體現(xiàn)的最明顯，戰(zhàn)甲可以從手表里變形出來，也可以從手提箱或者從直升飛機(jī)的座位中變形出來，鋼鐵俠可以按照自己的需求，把它從任何地方召喚出來，甚至是自己的皮膚底下?；氐浆F(xiàn)實(shí)中，我們根據(jù)自己的需求下載不同 APP 或者在華為公有云網(wǎng)站上購買需要的服務(wù)，在整個(gè)下載或者購買過程中，基本不需要他人幫忙，我們可以自行完成下載或者購買。圖 1-4 推薦云服務(wù)按需自助的前提是了解自己的需求，并知道哪款產(chǎn)品能夠解決這個(gè)需求。在超市中，有很多的商品，在云計(jì)算提供商的官網(wǎng)中也一樣有很多類型的產(chǎn)品，如下圖，在購買以前，程序員需要購買哪種，就像去超市以前，顧客需要

11、知道洗衣液是用來洗衣服的，咖啡是用來喝的一樣。廣泛的網(wǎng)絡(luò)接入關(guān)于云計(jì)算的第二個(gè)特點(diǎn)，我們還從漫威的電影說起。在復(fù)仇者聯(lián)盟 2中，大反派是鋼鐵俠和綠巨人不小心創(chuàng)造出來的奧創(chuàng)，然后它搶走了心靈寶石、安排緋紅女巫激怒綠巨人等等， 并多次從超級英雄們的圍堵追繳中逃脫，直到幻視被創(chuàng)造出來，把它的網(wǎng)絡(luò)封掉才被打敗。在電影中，多次交代，奧創(chuàng)的逃脫依賴的是網(wǎng)絡(luò)，它可以通過網(wǎng)絡(luò)將自己轉(zhuǎn)移到不同的載體中，只要有網(wǎng)絡(luò)，奧創(chuàng)就永遠(yuǎn)在線，永遠(yuǎn)不會被殺死，所以它一覺醒就破壞掉能把自己困在防火墻以內(nèi)的賈維斯。云計(jì)算，通俗的講，就是互聯(lián)網(wǎng)加計(jì)算，所以網(wǎng)絡(luò)接入是云計(jì)算自帶屬性。在當(dāng)今社會，互聯(lián)網(wǎng)幾乎可以覆蓋到全球每一個(gè)有人的角

12、落，我們可以通過任意電子設(shè)備PC、Pad、手機(jī)等連接到網(wǎng)絡(luò)中，這也就意味著通過任何的電子設(shè)備都可以使用云計(jì)算，這點(diǎn)要比 Ultron 先進(jìn)，Ultron 只能將自己傳送到機(jī)器人上，那些機(jī)器人全部報(bào)銷了，Ultron 也就無處可逃了，而云計(jì)算的載體要更加廣泛，在辦公室可以使用 PC，在機(jī)場車站可以使用手機(jī)或者Pad，沒有網(wǎng)線可以用 WiFi 代替，沒有WiFi，用流量也沒有問題，總之，可以接入網(wǎng)絡(luò)的地方，就有云計(jì)算。如圖 1-5 和圖 1-6 顯示的是使用PC 和手機(jī)端登陸華為云使用相同的 EI 服務(wù)。圖 1-5 電腦端華為云EI 體驗(yàn)服務(wù)資源池化圖 1-6 手機(jī)端華為云EI 體驗(yàn)服務(wù)資源池化是

13、實(shí)現(xiàn)按需自助服務(wù)的前提之一，通過資源池化不單是把同類商品放在一起，而且還能將商品的單位進(jìn)行細(xì)化。在超市里，我們會看到生鮮區(qū)、果蔬區(qū)以及其它，這樣可以方便顧客快速地找到自己需要的商品，但這種形式不是資源池化，只能算是資源歸類，那什么算是資源池化呢？資源池化除了將同類的資源轉(zhuǎn)換為資源池的形式外，還需要將所有的資源分解到最小單位。方便面，算是很多人生活必需品之一，同時(shí)也有很多人反映一包吃不飽，兩包吃不完，這是因?yàn)槌兄蟹奖忝娴淖钚≠徺I單位是包，如果使用資源池化的方式，就需要打破“包”這個(gè)單位，將所有的面放在一個(gè)“池子”里，需要多少買多少。在很多的自助餐廳就這樣安排，將果汁按照不同的口味分開，客戶需要

14、多少就打多少。資源池化還有一個(gè)作用就是可以屏蔽掉不同資源的差異性，如果餐廳中提供池化了的可樂， 里面裝的是百事可樂還是可口可樂或者兩者都有，顧客是看不出來的。對于云計(jì)算中，可以被池化的資源包括計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)等資源，計(jì)算資源包括 CPU 和內(nèi)存，如果對 CPU 進(jìn)行池化，用戶端看到的 CPU 最小單位可以是一個(gè)核心，而不再體現(xiàn) CPU 的廠商是 AMD 或者 Intel，具體如何實(shí)現(xiàn)，我們在計(jì)算虛擬化章節(jié)中介紹?？焖購椥陨炜s我們前面在講按需自助服務(wù)時(shí)，提到過程序員為了應(yīng)對熱點(diǎn)事件的突發(fā)大流量，自助購買服務(wù)器進(jìn)行擴(kuò)容。除了可以擴(kuò)容，當(dāng)熱點(diǎn)事件降溫后，訪問流量趨于下降時(shí)，又可以將這些服務(wù)器釋放進(jìn)行

15、減容，這種行為就屬于典型的快速彈性伸縮?？焖購椥陨炜s包括多種類型，除了人為手動擴(kuò)容，云計(jì)算還支持根據(jù)預(yù)設(shè)的策略進(jìn)行自動擴(kuò)容或減容，伸縮可以是增加或減少服務(wù)器數(shù)量，也可以是對單臺服務(wù)器進(jìn)行資源的增加或減少。我們熟悉的具備這個(gè)特性最典型的例子就是兒時(shí)的偶像孫悟空的兵器金箍棒，可大可小，第一次出場時(shí)，“乃是一根鐵柱子，約有斗來粗，二丈有余長”，在孫悟空的心中默念下，一再地變小變細(xì)，“拿出外面，只有丈二長短，碗口粗細(xì)”，在后來孫悟空的炫耀中，“手中那棒，上抵三十三天，下至十八層地獄”，而孫悟空拔根毫毛變出千萬個(gè)分身的時(shí)候，金箍棒也會變成千萬個(gè)。在云計(jì)算中，快速彈性伸縮對用戶來說，最大的好處是在保證業(yè)務(wù)

16、或者應(yīng)用穩(wěn)定運(yùn)行的前提下可以節(jié)省成本。如果用戶是企業(yè)，在創(chuàng)立的初期，可以購買少量的資源，隨著企業(yè)規(guī)模的擴(kuò) 大，可以逐步增加資源方面的投資；另一方面，在特殊時(shí)期可以將所有的資源集中供給重點(diǎn)業(yè)務(wù)使用，非特殊時(shí)期，將空閑資源移做它用；如果特殊時(shí)期資源不足，可以臨時(shí)增加，度過特殊時(shí)期后，再將增加的資源釋放掉。無論是那種情景，對于用戶來說都是很方便的。可計(jì)量服務(wù)首先，計(jì)量不是計(jì)費(fèi)，盡管通過計(jì)量可以進(jìn)行計(jì)費(fèi)。在云計(jì)算中，大部分服務(wù)都是需要付費(fèi)使用的，也有服務(wù)是免費(fèi)的，比如，彈性伸縮可以作為一個(gè)服務(wù)為用戶開通，大部分時(shí)間這個(gè)服務(wù)是免費(fèi)的。計(jì)量是利用技術(shù)和其它手段實(shí)現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測量，換句話說，云

17、計(jì)算中的服務(wù)都是可測量的，有的是根據(jù)時(shí)間，有的是根據(jù)資源配額，還有的是根據(jù)流量。服務(wù)可測量可以準(zhǔn)確的根據(jù)客戶的業(yè)務(wù)進(jìn)行自動控制和優(yōu)化資源配置。對于用戶來說可以很清晰的看到自己購買服務(wù)使用情況，還可以根據(jù)需求來購買相對應(yīng)數(shù)量的服務(wù)。我們還是用孫悟空的金箍棒來說明，在原著和影視作品中，我們可以看到金箍棒可以根據(jù)孫悟空的需求變大變小，但是具體變大多大，縮到多小都是隨心。如果金箍棒是云計(jì)算模式， 面對白骨精，可以讓它變成 3 米長，1 米粗，并且在這個(gè)狀態(tài)保持 30 分鐘，面對小一點(diǎn)的妖怪可以小一些，2 米長，0.7 米粗，保持 15 分鐘。如果不用的時(shí)候，縮小到 1 厘米長，0.1 厘米粗好放入到耳

18、中。如圖 1-7 和圖 1-8 提現(xiàn)的就是云計(jì)算中服務(wù)的計(jì)量情況。比如彈性云服務(wù)器，可以是 1 個(gè) vCPU，1GB 內(nèi)存，40G 硬盤，使用時(shí)間為 1 個(gè)月。圖 1-7 ECS 計(jì)量方式如果是云速建站服務(wù)，計(jì)量方式如下：圖 1-8 云速建站計(jì)量方式云計(jì)算的定義現(xiàn)階段對云計(jì)算的定義有多種說法，對于到底什么是云計(jì)算，至少可以找到 100 種解釋。廣為接受的說法是美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NTSI）定義：云計(jì)算是一種模型，它可以實(shí)現(xiàn) 隨時(shí)隨地、便捷地、隨需應(yīng)變地從可配置計(jì)算資源共享池中獲取所需的資源（例如，網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用、及服務(wù)），資源能夠快速供應(yīng)并釋放，使管理資源的工作量和與服務(wù)提供商

19、的交互減小到最低限度。指出一下定義中的重點(diǎn)：1、云計(jì)算不是技術(shù)，而是一種模型；2、通過云計(jì)算，用戶能使用到的資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用及服務(wù)等，這些資源全部屬于 IT 領(lǐng)域，云計(jì)算的目標(biāo)就是讓大眾像獲取水電一樣獲取到 IT 服務(wù)；3、資源的使用可以隨時(shí)隨地，前面我們講過云計(jì)算的特點(diǎn)，這里“隨時(shí)隨地”的前提是網(wǎng)絡(luò)可達(dá)；4、資源能夠快速供應(yīng)并釋放對應(yīng)了云計(jì)算快速彈性伸縮的特點(diǎn)，而與服務(wù)提供上的交互減小到最低限度對應(yīng)了按需自助服務(wù)。通俗的講，云，是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法，即互聯(lián)網(wǎng)與建立互聯(lián)網(wǎng)所需要的底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象體?！坝?jì)算”指的是一臺足夠強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)提供的計(jì)算服務(wù)（包括各種功能，資源，

20、 存儲）。“云計(jì)算”可以理解為：通過互聯(lián)網(wǎng)可以使用足夠強(qiáng)大的計(jì)算機(jī)為用戶提供的服務(wù)，這種服務(wù)的使用量可以使用統(tǒng)一的單位來描述。注：“云”代表互聯(lián)網(wǎng)是來自數(shù)通領(lǐng)域，在畫拓?fù)鋱D的時(shí)候，工程師們會使用云圖形代表 “拿來就可以使用，但是不必關(guān)心其內(nèi)部技術(shù)細(xì)節(jié)”的網(wǎng)絡(luò)，最后慢慢演變?yōu)槟窃茍D形來特指互聯(lián)網(wǎng)。既然云計(jì)算是由互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算組成，那么云計(jì)算的發(fā)展史就是有互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和計(jì)算模式發(fā)展史組成的，在下一章我們介紹云計(jì)算是怎么發(fā)展起來的，在這之前，先分享一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)沒有成熟導(dǎo)致云計(jì)算嘗試失敗案例。拉里埃里森，ORACLE 的創(chuàng)始人，IT 界的傳奇人物，如果感興趣可以在網(wǎng)上搜一下他的事跡。ORACLE 成立的

21、時(shí)候，美國另外兩家傳奇的公司也成立了，一個(gè)是蘋果，一個(gè)是微軟，給大眾的感覺，拉里埃里森的風(fēng)頭總是稍遜比爾蓋茨。最開始的時(shí)候，微軟的主打產(chǎn)品是操作系統(tǒng)，ORACLE 的主打產(chǎn)品是數(shù)據(jù)庫，但是在 1988 年微軟也出了數(shù)據(jù)庫SQL Server，這不是赤裸裸的搶地盤嗎？所以拉里埃里森出了一款不需要安裝操作系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)電腦作為回應(yīng)， 互聯(lián)網(wǎng)電腦沒有本地硬盤，操作系統(tǒng)、用戶數(shù)據(jù)和程序都放在遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器中，價(jià)格上也很有優(yōu)勢。但是，有一個(gè)地方拉里埃里森估計(jì)的有些偏差，當(dāng)時(shí)推出這款產(chǎn)品的時(shí)間是 1995 年，這個(gè)時(shí)候的互聯(lián)網(wǎng)還沒有普及，也沒有足夠大的帶寬，網(wǎng)速很慢，幾乎無法支持在線操作， 用戶的體驗(yàn)

22、感很不好，所以在兩年以后草草收場。互聯(lián)網(wǎng)電腦可以算是云計(jì)算的雛形，然而這個(gè)概念太超前了，再加上 2000 年左右互聯(lián)網(wǎng)泡沫的破裂，這影響了人們對云端應(yīng)用的信心，直到 2006 年亞馬遜推出了 AWS（后面歷史中有介紹）。云計(jì)算的起源和發(fā)展前面在云計(jì)算的定義中講過，云計(jì)算相當(dāng)于互聯(lián)網(wǎng)加計(jì)算模型，云計(jì)算的發(fā)展史就是互聯(lián)網(wǎng)和計(jì)算模型的發(fā)展史，那么接下來，我們簡單介紹一下它們的發(fā)展歷史，首先是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 史?；ヂ?lián)網(wǎng)發(fā)展史早期計(jì)算機(jī)都是單機(jī)運(yùn)行，數(shù)據(jù)的計(jì)算和傳輸都是在本機(jī)完成，互聯(lián)網(wǎng)的誕生將這些計(jì)算機(jī)連接起來，最終將整個(gè)世界都連接起來，下面是一些在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中非常有代表意義的里程碑事件。1969

23、年，ARPANET 誕生，它被認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)的前身。很多技術(shù)的誕生和發(fā)展都是因?yàn)閼?zhàn)爭，互聯(lián)網(wǎng)也一樣，據(jù)說 ARPANET 的誕生是因?yàn)槊绹鴵?dān)心其它國家的核武器可以摧毀美國的核心軍事基地，這樣整個(gè)國家的軍事防御能力就會被摧毀，所以美國國防部需要建立一個(gè)高容錯的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，最早加入ARPANET 的節(jié)點(diǎn)只有四個(gè)，分別是位于美國中部的四個(gè)大學(xué)：加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA），斯坦福研究所(SRI)，加州大學(xué)圣芭芭拉分校（UC Santa Barbara)，和猶他大學(xué)(University of Utah)。ARPANET 的誕生，代表進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代。隨后的幾年，加入ARPANET 的節(jié)點(diǎn)越來越多，同時(shí)非

24、軍事領(lǐng)域的用戶也越來越多，1983 年，出于安全的考慮， ARPANET 將其中的 45 個(gè)節(jié)點(diǎn)分離出去，專門形成了一個(gè)軍事網(wǎng)絡(luò)，叫 MILNET，剩余的節(jié)點(diǎn)用于民用。1981 年，首個(gè) TCP/IP 協(xié)議的完整規(guī)范建立，互聯(lián)網(wǎng)溝通語言誕生。為什么需要 TCP/IP 協(xié)議？TCP/IP 協(xié)議其實(shí)是一個(gè)協(xié)議集合, 它包括了 TCP 協(xié)議 (Transport Control Protocol, 傳輸控制協(xié)議), IP 協(xié)議 (Internet Protocol Internet 協(xié)議) 及其它一些協(xié)議。最早在ARPANET 上用的協(xié)議叫NCP，但是隨著 ARPANET 的壯大，NCP 無法滿足大

25、型網(wǎng)絡(luò)的需求，而 TCP/IP 生來就是為大型甚至巨型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的，很快，在 1983 年 1 月 1 日，ARPANET 就使用 TCP/IP 代替了 NCP。1983 年，ARPANET、PRNET 和 SATNET 三個(gè)原始網(wǎng)絡(luò)采用 TCP/IP 通訊。最早的三大網(wǎng)絡(luò)同時(shí)切換到 TCP/IP，這標(biāo)志著互聯(lián)網(wǎng)開始快速發(fā)展。1984 年，DNS 誕生。TCP/IP 被采用以后，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展變得更加迅速，加入網(wǎng)絡(luò)中的計(jì)算機(jī)越來越多，每一個(gè)計(jì)算機(jī)都采用 TCP/IP 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化的 IP 地址來標(biāo)識彼此。計(jì)算機(jī)的數(shù)量越來越多，IP 地址就越來越多，而且還不好記，這就好比使用身份證號來代表我們身邊所

26、有的 人，彼此之間溝通的時(shí)候先用一長串?dāng)?shù)字叫對方，我們根本記不住這么多這么長的數(shù)字。所以， 光使用 IP 地址來表示某臺計(jì)算機(jī)對系統(tǒng)的維護(hù)的工作人員來說不是什么好事，因?yàn)楣ぷ髯兊迷絹碓诫y做，所以開發(fā)一個(gè)新的架構(gòu)或者技術(shù)來解決這些問題的呼聲也越來越高，于是，DNS 應(yīng)聲而生。DNS 可以將數(shù)字化的 IP 地址和更容易讓人記住的域名互相轉(zhuǎn)換，相當(dāng)于使用簡短易記的名字來代替身份證號碼，這就大大的降低了我們溝通的難度。最初的域名包括兩部分：名稱， 比如 HUAWEI，和分類或目的，比如代表 commercial 的“.com”。這樣，維護(hù)人員只要輸入 HUAWEI.com 就能找到對應(yīng)的 IP 地址的

27、計(jì)算機(jī)。發(fā)展到后來，通過DNS，我們可以在全球范圍內(nèi)使用域名來訪問到對應(yīng)的主頁等。1986 年，現(xiàn)代郵件路由系統(tǒng) MERS 開發(fā)完成。1989 年，第一個(gè)商用網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營商 PSINet 成立。在 PSINet 創(chuàng)建之前，大多的網(wǎng)絡(luò)都是由政府或者軍方出資用來在軍事、工業(yè)或者科學(xué)方面做研究，PSINet 的成立，代表著互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了商業(yè)化運(yùn)作的時(shí)代。1990 年，首個(gè)網(wǎng)絡(luò)搜索引擎 Archie 出現(xiàn)。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的早期，網(wǎng)絡(luò)上的信息較少，所以查找起來也比較容易，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在互聯(lián)網(wǎng)上的信息量爆炸式增長，用戶想從中找到自己需要的信息無異于大海撈針，所以需要一個(gè)搜索引擎或者搜索網(wǎng)站來索引和查找。Ar

28、chie 就是最早的網(wǎng)絡(luò)搜索引擎，當(dāng)時(shí)網(wǎng)絡(luò)中的文件傳輸很多，然而各個(gè)文件都散落在各個(gè) FTP 服務(wù)器上，查詢起來非常不方便，于是 Archie 被開發(fā)出來，開發(fā)者叫做 Alan Emtage一個(gè)來自蒙特利爾大學(xué)的學(xué)生，使用 Archie 可以使用文件名稱來查找文件。1991 年，www 正式向公眾開放。看到這里大家不要驚訝，我們現(xiàn)在每天都在用的www 是在 1991 年才被開放的，也就是發(fā)生在不到 30 年前。www，World Wide Web，萬維網(wǎng)，現(xiàn)在簡稱 web，由歐洲粒子研究中心的科學(xué)家 Tim Berners-Lee 發(fā)明，它是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史上里程碑式的技術(shù)，它使超媒體可以在網(wǎng)絡(luò)上

29、傳播和互聯(lián)，超媒體可以是文檔，也可以是語音或者視頻， 是一種全新的信息的表達(dá)方式。www 誕生后，所有偉大的、里程碑式的互聯(lián)網(wǎng)公司隨后誕生， 同時(shí)真正改變普通人生活的各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用才開始不斷涌現(xiàn)。1995 年，亞馬遜、eBay 等電商成立。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的歷史上，出現(xiàn)了很多偉大的公司，比如雅虎、谷歌等。這里單獨(dú)說一下亞馬遜，因?yàn)樗堑谝粋€(gè)真正意義上實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的互聯(lián)網(wǎng)公 司。亞馬遜早期是是出售的商品是圖書，為了處理商品信息和用戶資料，亞馬遜建立了龐大的數(shù)據(jù)中心。在美國，有類似淘寶“雙十一”的“黑色星期五”，這只一天，亞馬遜需要處理大量的信息，數(shù)據(jù)中心中的所有設(shè)備會全力開啟，但是過了這天以后，大量的設(shè)

30、備會處于閑置狀態(tài)，為了不造成浪費(fèi)，亞馬遜就將多余的資源租出去，于是在 2006 年推出了首款云計(jì)算產(chǎn)品EC2（Elastic Compute Cloud）。注：亞馬遜、谷歌、阿里巴巴、騰訊等很多我們耳熟能詳?shù)墓径紝儆诨ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)，另外像IBM、思科、華為、聯(lián)想等公司屬于傳統(tǒng) IT 企業(yè)。2000 年，互聯(lián)網(wǎng)泡沫破裂?；ヂ?lián)網(wǎng)讓人們見識到了它的神奇，也導(dǎo)致了過快的發(fā)展，催生了大量的泡沫，終于在 2000 年前后，發(fā)生了互聯(lián)網(wǎng)泡沫的破裂，我們前面提到的PSINet 在這個(gè)時(shí)期破產(chǎn)倒閉。經(jīng)過了泡沫破裂的互聯(lián)網(wǎng)又迅速得到了發(fā)展，2004 年，F(xiàn)acebook 成立，當(dāng)年也被成為社交網(wǎng)絡(luò)元年。計(jì)算發(fā)展史并

31、行計(jì)算傳統(tǒng)上，一般的軟件設(shè)計(jì)都是串行式計(jì)算，具體如下：1、一個(gè)“problem”被劃分成一串離散的“Instructions”； 2、“Instructions”會被一個(gè)一個(gè)的在單個(gè) CPU 上執(zhí)行；3 、CPU 在在同一時(shí)間只能處理一個(gè)“Instruction”圖 1-9 串行計(jì)算示意圖一個(gè) Problem 只采用串行計(jì)算的話，如果 Problem 太復(fù)雜，處理的時(shí)間會較長。如果解決更大規(guī)模的問題，尤其是計(jì)算機(jī)的內(nèi)存受到限制的時(shí)候，用單個(gè) CPU 來解決是不切實(shí)際或者根本不可能的，例如，網(wǎng)絡(luò)搜索引擎和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫每秒要處理上百萬次的處理，用串行計(jì)算基本不大可能。在理論和實(shí)際上，想要輕易地制造更

32、快的串行計(jì)算機(jī)存在著巨大的限制：1、傳輸速度線性計(jì)算機(jī)的執(zhí)行速度直接取決于數(shù)據(jù)在硬件中傳輸?shù)乃俣?。光速的絕對限制是每納秒 30cm，銅導(dǎo)線是每納秒 9cm。不斷提升的執(zhí)行速度更加靠近極限。2、微型化的極限處理器技術(shù)使芯片集成了更多的晶體管。但是，即使使用分子或者原子級別的組件也會很快達(dá)到芯片集成晶體管的極限。3、經(jīng)濟(jì)上的限制讓單個(gè)芯片變得更快需要增加昂貴的投入。用多個(gè)一般的芯片來取代單個(gè)高性能的芯片或許性能會更好而且更便宜。既然難以提高單個(gè) CPU 的計(jì)算性能，那么我們就讓多個(gè) CPU 同時(shí)參與到任務(wù)的執(zhí)行中，也就是在最簡單的情形下，使用并行計(jì)算來解決串行計(jì)算的限制：圖 1-10 并行計(jì)算示意

33、圖1、先把一個(gè)大的 Problem 分解成多個(gè)可被同時(shí)解決的 Part； 2、再把每個(gè) Part 劃分成一串離散的 Instructions；3、每個(gè) Part 把自己的 Instructions 交個(gè)各自的 CPU 進(jìn)行處理，每個(gè) CPU 同時(shí)處理不同Part 的 Instruction；4、再加入一個(gè)統(tǒng)一控制機(jī)制對整個(gè)過程進(jìn)行控制。在歷史上，并行計(jì)算被認(rèn)為是高端計(jì)算，并用于為復(fù)雜的科學(xué)計(jì)算和基于真實(shí)世界的工程問題建模。今天，商務(wù)應(yīng)用是推動快速計(jì)算機(jī)發(fā)展的更大的推動力。這些應(yīng)用需要用復(fù)雜的方法處理大量數(shù)據(jù)。使用并行計(jì)算的原因有一下幾點(diǎn)：1、節(jié)省時(shí)間和成本：理論上，使用更多的資源會使一個(gè)任務(wù)提

34、前完成，而且會節(jié)約潛在的成本。況且可以使用便宜的、甚至市面將要淘汰的 CPU 來構(gòu)建并行聚簇。2、解決我們前面提到過的使用串行計(jì)算無法解決的問題。并行計(jì)算的 CPU 可以來自同一計(jì)算機(jī)，也可以來自同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)中的不同計(jì)算機(jī)。分布式計(jì)算分布式計(jì)算屬于研究分布式系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)科學(xué)領(lǐng)域。分布式系統(tǒng)，是將自己的所有組件分散在屬于不同網(wǎng)絡(luò)的計(jì)算機(jī)上，這些計(jì)算機(jī)通過同一的消息機(jī)制來相互通訊和配合。分布在不同網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)上的組件互相協(xié)作，完成共同的目標(biāo)。分布式計(jì)算比起其它算法具有以下幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)： 1、稀有資源可以共享。2、通過分布式計(jì)算可以在多臺計(jì)算機(jī)上平衡計(jì)算負(fù)載。3、可以把程序放在最適合運(yùn)行它的計(jì)算機(jī)上。其中，

35、共享稀有資源和平衡負(fù)載是計(jì)算機(jī)分布式計(jì)算的核心思想之一。圖 1-11 分布式計(jì)算示意圖并行計(jì)算與分布式計(jì)算都是通過運(yùn)用并行來獲得更高性能，化大任務(wù)為小任務(wù)。簡單說來， 如果處理單元共享內(nèi)存，就稱為并行計(jì)算，反之就是分布式計(jì)算。也有人認(rèn)為分布式計(jì)算是并行計(jì)算的一種特例。其實(shí)分布式的任務(wù)包互相之間有獨(dú)立性，上一個(gè)任務(wù)包的結(jié)果未返回或者是結(jié)果處理錯誤， 對下一個(gè)任務(wù)包的處理幾乎沒有什么影響。因此，分布式的實(shí)時(shí)性要求不高，而且允許存在計(jì)算錯誤（因?yàn)槊總€(gè)計(jì)算任務(wù)給好幾個(gè)參與者計(jì)算，上傳結(jié)果到服務(wù)器后要比較結(jié)果，然后對結(jié)果差異大的進(jìn)行驗(yàn)證）。這么說，并行程序并行處理的任務(wù)包之間有很大的聯(lián)系，而且并行計(jì)算的

36、每一個(gè)任務(wù)塊都是必要的，沒有浪費(fèi)的分割的，就是每個(gè)任務(wù)包都要處理，而且計(jì)算結(jié)果相互影響，就要求每個(gè)的計(jì)算結(jié)果要絕對正確，而且在時(shí)間上要盡量做到同步，而分布式的很多任務(wù)塊可以根本就不處 理，有大量的無用數(shù)據(jù)塊，所以說分布式計(jì)算的速度盡管很快，但是真正的“效率”是低之再低的，可能一直在尋找，但是永遠(yuǎn)都找不到，也可能一開始就找到了；而并行處理不同，它的任務(wù)包個(gè)數(shù)相對有限，在一個(gè)有限的時(shí)間應(yīng)該是可能完成的。網(wǎng)格計(jì)算網(wǎng)格計(jì)算是利用廣泛的零散的計(jì)算資源完成一個(gè)共同任務(wù)，它也是分布式計(jì)算的一種。根據(jù)IBM 對“網(wǎng)格”的定義，它將本地網(wǎng)絡(luò)或者互聯(lián)網(wǎng)上零散的可用計(jì)算資源集合起來，使終端用戶或者應(yīng)用覺得他們在使用

37、一臺性能強(qiáng)悍的虛擬計(jì)算機(jī)。網(wǎng)格計(jì)算的愿景是創(chuàng)立一個(gè)虛擬動態(tài)的資源集合，使個(gè)人和組織機(jī)構(gòu)能夠安全協(xié)調(diào)的使用這些資源。網(wǎng)格計(jì)算通常使用集群的方式實(shí)現(xiàn)。云計(jì)算云計(jì)算（Cloud computing），是一種新興的共享基礎(chǔ)架構(gòu)的方法，可以將巨大的系統(tǒng)池連接在一起以提供各種IT 服務(wù)。很多因素推動了對這類環(huán)境的需求，其中包括連接設(shè)備、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流、SOA 的采用以及搜索、開放協(xié)作、社會網(wǎng)絡(luò)和移動商務(wù)等這樣的Web2.0 應(yīng)用的急劇增長。 另外，數(shù)字元器件性能的提升也使 IT 環(huán)境的規(guī)模大幅度提高，從而進(jìn)一步加強(qiáng)了對一個(gè)由統(tǒng)一的云進(jìn)行管理的需求。云計(jì)算被它的吹捧者視為“革命性的計(jì)算模型”，因?yàn)樗沟贸売?jì)算

38、能力通過互聯(lián)網(wǎng)自由流通成為了可能。企業(yè)與個(gè)人用戶無需再投入昂貴的硬件購置成本，只需要通過互聯(lián)網(wǎng)來購買租賃計(jì)算力，“把你的計(jì)算機(jī)當(dāng)做接入口，一切都交給互聯(lián)網(wǎng)吧”。狹義云計(jì)算是指 IT 基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源（硬件、平臺、軟件）。 提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來是可以無限擴(kuò)展的，并且可以隨時(shí)獲取，按需使用，隨時(shí)擴(kuò)展，按使用付費(fèi)。這種特性經(jīng)常被稱為像水電一樣使用 IT 基礎(chǔ)設(shè)施。廣義云計(jì)算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT 和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以使任意其它的服務(wù)。云計(jì)

39、算一般會具有以下特點(diǎn)：超大規(guī)模?！霸啤本哂邢喈?dāng)?shù)囊?guī)模，Google 云計(jì)算已經(jīng)擁有 100 多萬臺服務(wù)器， Amazon、IBM、微軟、Yahoo 等的“云”均擁有幾十萬臺服務(wù)器。企業(yè)私有云一般擁有數(shù)百上千臺服務(wù)器?！霸啤蹦苜x予用戶前所未有的計(jì)算能力。虛擬化。云計(jì)算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)。所請求的資源來自“云”，而不是固定的有形的實(shí)體。應(yīng)用在“云”中某處運(yùn)行，但實(shí)際上用戶無需了解、也不用擔(dān)心應(yīng)用運(yùn)行的具體位置。只需要一臺筆記本或者一個(gè)手機(jī)，就可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來實(shí)現(xiàn)我們需要的一切，甚至包括超級計(jì)算這樣的任務(wù)。高可靠性?！霸啤笔褂昧藬?shù)據(jù)多副本容錯、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來保

40、障服務(wù)的高可靠性，使用云計(jì)算比使用本地計(jì)算機(jī)可靠。通用性。云計(jì)算不針對特定的應(yīng)用，在“云”的支撐下可以構(gòu)造出千變?nèi)f化的應(yīng)用，同一個(gè)“云”可以同時(shí)支撐不同的應(yīng)用運(yùn)行。高可擴(kuò)展性。“云”的規(guī)模可以動態(tài)伸縮，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長的需要。按需服務(wù)?！霸啤笔且粋€(gè)龐大的資源池，你按需購買；云可以象自來水，電，煤氣那樣計(jì)費(fèi)。極其廉價(jià)。由于“云”的特殊容錯措施可以采用極其廉價(jià)的節(jié)點(diǎn)來構(gòu)成云，“云”的自動化集中式管理使大量企業(yè)無需負(fù)擔(dān)日益高昂的數(shù)據(jù)中心管理成本，“云”的通用性使資源的利用率較之傳統(tǒng)系統(tǒng)大幅提升，因此用戶可以充分享受“云”的低成本優(yōu)勢，經(jīng)常只要花費(fèi)幾百美元、幾天時(shí)間就能完成以前需要數(shù)萬美元、數(shù)月

41、時(shí)間才能完成的任務(wù)。云計(jì)算的發(fā)展從云計(jì)算理念最初誕生至今，企業(yè) IT 架構(gòu)從傳統(tǒng)非云架構(gòu)，向目標(biāo)云化架構(gòu)的演進(jìn)，可總結(jié)為經(jīng)歷了如下三大里程碑發(fā)展階段：1、云計(jì)算 1.0：面向數(shù)據(jù)中心管理員的 IT 基礎(chǔ)設(shè)施資源虛擬化階段該階段的關(guān)鍵特征體現(xiàn)為通過計(jì)算虛擬化技術(shù)的引入，將企業(yè)IT 應(yīng)用與底層的基礎(chǔ)設(shè)施徹底分離解耦，將多個(gè)企業(yè)IT 應(yīng)用實(shí)例及運(yùn)行環(huán)境（客戶機(jī)操作系統(tǒng)）復(fù)用在相同的物理服務(wù)器上，并通過虛擬化集群調(diào)度軟件，將更多的 IT 應(yīng)用復(fù)用在更少的服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上，從而實(shí)現(xiàn)資源利用效率的提升。HCIA-Cloud Computing 重點(diǎn)關(guān)注這個(gè)階段，將介紹在階段的云計(jì)算如何實(shí)現(xiàn)及優(yōu)勢。2、云計(jì)算

42、2.0：面向基礎(chǔ)設(shè)施云租戶和云用戶的資源服務(wù)化與管理自動化階段 該階段的關(guān)鍵特征體現(xiàn)為通過管理平面的基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)與資源調(diào)度自動化軟件的引入，以及數(shù)據(jù)平面的軟件定義存儲和軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，面向內(nèi)部和外部的租戶，將原本需要通過數(shù)據(jù)中心管理員人工干預(yù)的基礎(chǔ)設(shè)施資源復(fù)雜低效的申請、釋放與配置過程，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒匾南薅l件下(比如資源配額、權(quán)限審批等)的一鍵式全自動化資源發(fā)放服務(wù)過程。這個(gè)轉(zhuǎn)變大幅提升了企業(yè) IT 應(yīng)用所需的基礎(chǔ)設(shè)施資源的快速敏捷發(fā)放能力，縮短了企業(yè) IT 應(yīng)用上線所需的基礎(chǔ)設(shè)施資源準(zhǔn)備周期，將企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的靜態(tài)滾動規(guī)劃轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)按需資源的彈性按需供給過程。這個(gè)轉(zhuǎn)變同時(shí)為企業(yè) IT

43、支撐其核心業(yè)務(wù)走向敏捷，更好地應(yīng)對瞬息萬變的企業(yè)業(yè)務(wù)競爭與發(fā)展環(huán)境奠定了基礎(chǔ)。云計(jì)算 2.0 階段面向云租戶的基礎(chǔ)設(shè)施資源服務(wù)供給，可以是虛擬機(jī)形式，可以是容器 (輕量化虛擬機(jī))，也可以是物理機(jī)形式。該階段的 企業(yè) IT 云化演進(jìn)，暫時(shí)還不涉及基礎(chǔ)設(shè)施層之上的 企業(yè) IT 應(yīng)用與中間件、數(shù)據(jù)庫軟件架構(gòu)的變化。3、云計(jì)算 3.0：面向企業(yè) IT 應(yīng)用開發(fā)者及管理維護(hù)者的企業(yè)應(yīng)用架構(gòu)的分布式微服務(wù)化和企業(yè)數(shù)據(jù)架構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)化重構(gòu)及大數(shù)據(jù)智能化階段 該階段的關(guān)鍵特征體現(xiàn)為：企業(yè) IT 自身的應(yīng)用架構(gòu)逐步從(依托于傳統(tǒng)商業(yè)數(shù)據(jù)庫和中間件商業(yè)套件，為每個(gè)業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ｉT設(shè)計(jì)的、煙囪式的、高復(fù)雜度的、有狀態(tài)

44、的、規(guī)模龐大的)縱向擴(kuò)展應(yīng)用分層架構(gòu)體系，走向(依托開源增強(qiáng)的、跨不同業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域高度共享的)數(shù)據(jù)庫、中間件平臺服務(wù)層以及(功能更加輕量化解耦、數(shù)據(jù)與應(yīng)用邏輯徹底分離的)分布式無狀態(tài)化架構(gòu)，從而使得企業(yè) IT 在支撐企業(yè)業(yè)務(wù)敏捷化、智能化以及資源利用效率提升方面邁上一個(gè)新的高度和臺階，并為企業(yè)創(chuàng)新業(yè)務(wù)的快速迭代開發(fā)鋪平了道路。針對上述三大云計(jì)算發(fā)展演進(jìn)里程碑階段而言，云計(jì)算 1.0 普遍已經(jīng)是過去式，且一部分行業(yè)、企業(yè)客戶已完成初步規(guī)模的云計(jì)算 2.0 建設(shè)商用，正在考慮該階段的進(jìn)一步擴(kuò)容，以及面向云計(jì)算 3.0 的演進(jìn)；而另一部分客戶則正在從云計(jì)算 1.0 走向云計(jì)算 2.0，甚至同步展開云

45、計(jì)算2.0 和 3.0 的演進(jìn)評估與實(shí)施。擴(kuò)展知識，云計(jì)算 1.0 與 2.0/3.0 階段之間的主要差異體現(xiàn)為如下七點(diǎn)： 注：以下內(nèi)容來自云計(jì)算架構(gòu)技術(shù)與實(shí)踐。差別 1：從 IT 非關(guān)鍵應(yīng)用走向電信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用站在云計(jì)算面向企業(yè) IT 及電信網(wǎng)絡(luò)的使用范圍的視角來看，云計(jì)算發(fā)展初期，虛擬化技術(shù)主要局限于非關(guān)鍵應(yīng)用，比如辦公桌面云，開發(fā) 測試云等。該階段的應(yīng)用往往對底層虛擬化帶來的性能開銷并不敏感。人們更加關(guān)注于資源池規(guī)?；兄筚Y源利用效率的提升以及業(yè)務(wù)部署效率的提升。然而隨著云計(jì)算的持續(xù)深入普及， 企業(yè) IT 云化的范圍已從周邊軟件應(yīng)用，逐步走向更加關(guān)鍵的企業(yè)應(yīng)用，甚至企業(yè)的核

46、心生產(chǎn) IT 系統(tǒng)。由此，如何確保云平臺可以更為高效、更為可靠地支撐好時(shí)延敏感的企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用，就變得至關(guān)重要。 對于企業(yè) IT 基礎(chǔ)設(shè)施的核心資產(chǎn)而言，除去實(shí)實(shí)在在的計(jì)算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源等有形物理資產(chǎn)之外，最有價(jià)值的莫過于企業(yè)數(shù)據(jù)這些無形資產(chǎn)。在云計(jì)算的計(jì)算虛擬化技術(shù)發(fā)展初期階段， Guest OS 與 Host OS 之間的前后端 I/O 隊(duì)列在 I/O 吞吐上的開銷較大，而傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)由于對 I/O 性能吞吐和時(shí)延要求很高，這兩個(gè)原因?qū)е潞芏嗍聞?wù)關(guān)鍵型結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)在云化的初期階段并未被納入虛擬化改造的范疇，從而使得相關(guān)結(jié)構(gòu)化數(shù) 據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施仍處于虛擬化乃至云計(jì)算資源池的管理范圍之外。然而

47、隨著虛擬化 XEN/KVM 引擎在 I/O 性能上的不斷優(yōu)化提升(如采用 SR-IOV 直通、多隊(duì)列優(yōu)化技術(shù))，使得處于企業(yè)核心應(yīng)用的 ERP 等關(guān)系型關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫遷移到虛擬化平臺上實(shí) 現(xiàn)部署和運(yùn)行已不是問題。 與此同時(shí)，云計(jì)算在最近 23 年內(nèi)，已從概念發(fā)源地的互聯(lián)網(wǎng) IT 領(lǐng)域，滲透到電信運(yùn)營商網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?；ヂ?lián)網(wǎng)商業(yè)和技術(shù)模式的成功，啟發(fā)電信運(yùn)營商們通過引入云計(jì)算實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)元的重構(gòu)來打破傳統(tǒng)意義上電信廠家所采用的電信軟件與電信硬件緊綁定的銷售模式，同樣享受到云計(jì)算為 IT 領(lǐng)域帶來的紅利，諸如：硬件 TCO 的降低，綠色節(jié)能，業(yè)務(wù)創(chuàng)新和部署效率的提升，對多國多子網(wǎng)的電信功能的快速軟

48、件定制化以及更強(qiáng)的對外能力開放。差別 2：從計(jì)算虛擬化走向存儲虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化從支撐云計(jì)算按需、彈性分配資源，與硬件解耦的虛擬化技術(shù)的角度來看，云計(jì)算早期階段主要聚焦在計(jì)算虛擬化領(lǐng)域。事實(shí)上，眾所周知的計(jì)算虛擬化技術(shù)早在 IBM 370 時(shí)代就已經(jīng)在其大型機(jī)操作系統(tǒng)上誕生了。技術(shù)原理是通過在 OS 與裸機(jī)硬件之間插入虛擬化層，來在裸機(jī)硬件指令系統(tǒng)之上仿真模擬出多個(gè) 370 大型機(jī)的“運(yùn)行環(huán)境”，使得上層“誤認(rèn)為”自己運(yùn)行在一個(gè)獨(dú)占系統(tǒng)之上，實(shí)際上是由計(jì)算虛擬化引擎在多個(gè)虛擬機(jī)之間進(jìn)行 CPU 分時(shí)調(diào)度，同時(shí)對內(nèi)存、I/O、網(wǎng)絡(luò)等訪問也進(jìn)行訪問屏蔽。后來只不過當(dāng) x86 平臺演進(jìn)成為在 IT

49、領(lǐng)域硬件平臺的主流之后， VMware ESX、XEN、KVM 等依托于單機(jī)OS 的計(jì)算虛擬化技術(shù)才將 IBM 370 的虛擬化機(jī)制在 x86 服務(wù)器的硬件體系架構(gòu)下實(shí)現(xiàn)并且商品化，并且在單機(jī)/單服務(wù)器虛擬化的基礎(chǔ)上引入了具備虛擬機(jī)動態(tài)遷移和 HA 調(diào)度能力的中小集群管理軟件(如 vCenter/vSphere、XEN Center、FusionSphere 等)，從而形成當(dāng)前的計(jì)算虛擬化主體。 隨著數(shù)據(jù)和信息越來越成為企業(yè) IT 中最為核心的資產(chǎn)，作為數(shù)據(jù)信息持久化載體的存儲已經(jīng)逐步從服務(wù)器計(jì)算中剝離出來成為了一個(gè)龐大的獨(dú)立產(chǎn)業(yè)，與必不可少的CPU 計(jì)算能力一樣，在數(shù)據(jù)中心發(fā)揮著至關(guān)重要的作

50、用。當(dāng)企業(yè)對存儲的需求發(fā)生變化時(shí)該如何快速滿足新的需求以及如 何利用好已經(jīng)存在的多廠家的存儲，這些問題都需要存儲虛擬化技術(shù)來解決。 與此同時(shí)，現(xiàn)代企業(yè)數(shù)據(jù)中心的 IT 硬件的主體已經(jīng)不再是封閉的、主從式架構(gòu)的大小型機(jī)一統(tǒng)天下的時(shí)代。客戶端與服務(wù)器之間南北方向通信、服務(wù)器與服務(wù)器之間東西方向協(xié)作通信以及從企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)訪問遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)和公眾網(wǎng)絡(luò)的通信均已走入了基于對等、開放為主要特征的以太互聯(lián)和廣域網(wǎng)互聯(lián)時(shí)代。因此，網(wǎng)絡(luò)也成為計(jì)算、存儲之后，數(shù)據(jù)中心 IT 基礎(chǔ)設(shè)施中不可或缺的“三要素”之一。 就企業(yè)數(shù)據(jù)中心端到端基礎(chǔ)設(shè)施解決方案而言，服務(wù)器計(jì)算虛擬化已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶在企業(yè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)對按需分配資源

51、、彈性分配資源、與硬件解耦的分配資源的能力需求，由此存儲虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。 除去云管理和調(diào)度所完成的管理控制面的 API 與信息模型歸一化處理之外，虛擬化的重要特征是通過在指令訪問的數(shù)據(jù)面上，對所有原始的訪問命令字進(jìn)行截獲，并實(shí)時(shí)執(zhí)行“欺騙”式仿真動作，使得被訪問的資源呈現(xiàn)出與其真正的物理資源不同的(軟件無須關(guān)注硬件)、“按需獲取”的顆粒度。對于普通 x86 服務(wù)器來說，CPU 和內(nèi)存資源虛擬化后再將其(以虛擬機(jī) CPU/內(nèi)存規(guī) 格)按需供給給資源消費(fèi)者(上層業(yè)務(wù)用戶)。計(jì)算 能力的快速發(fā)展，以及軟件通過負(fù)載均衡機(jī)制進(jìn)行水平擴(kuò)展的能力提升，計(jì)算虛擬化中僅存在資源池的“大分小”的問

52、題。然而對于存儲來說，由于最基本的硬盤(SATA/SAS) 容量有限，而客戶、租戶對數(shù)據(jù)容量的需求越來越大，因此必須考慮對數(shù)據(jù)中心內(nèi)跨越多個(gè)松耦合的分布式服務(wù)器單元內(nèi)的存儲資源(服務(wù)器內(nèi)的存儲資源、外置 SAN/NAS 在內(nèi)的存儲資源)進(jìn)行“小聚大”的整合，組成存儲資源池。這個(gè)存儲資源池，可能是某一廠家提供的存儲軟硬件組成的同構(gòu)資源池，也可以是被存儲虛擬化層整合成為跨多廠家異構(gòu)存儲的統(tǒng)一資源池。各種存儲資源池均能以統(tǒng)一的塊存儲、對象存儲或者文件的數(shù)據(jù)面格式進(jìn)行訪問。對于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)來 說，其實(shí)網(wǎng)絡(luò)的需求并不是憑空而來的，而是來源于業(yè)務(wù)應(yīng)用，與作為網(wǎng)絡(luò)端節(jié)點(diǎn)的計(jì)算和存儲資源有著無法切斷的內(nèi)在關(guān)聯(lián)

53、性。然而，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換功能都是在物理交換機(jī)和路由器設(shè)備上完成的，網(wǎng)絡(luò)功能對上層業(yè)務(wù)應(yīng)用而言僅僅體現(xiàn)為一個(gè)一個(gè)被通信鏈路連接起來的孤立的“盒子”，無法動態(tài)感知來自上層業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)功能需求，完全需要人工配置的方式來實(shí)現(xiàn)對業(yè)務(wù)層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)與安全隔離策略的需要。在多租戶虛擬化的環(huán)境下，不同租戶對于邊緣的路由及網(wǎng)關(guān)設(shè)備的配置管理需求也存在極大的差異化，而物理路由器和防火墻自身的多實(shí)例能力也無法滿足云環(huán)境下租戶數(shù)量的要求，采用與租戶數(shù)量等量的路由器與防火墻物理設(shè)備，成本上又無法被多數(shù)客戶所接受。于是人們思考 是否可能將網(wǎng)絡(luò)自身的功能從專用封閉平臺遷移到服務(wù)器通用 x86 平臺上來。這樣至少網(wǎng)絡(luò)端節(jié)點(diǎn)的實(shí)例就

54、可以由云操作系統(tǒng)來直接自動化地創(chuàng)建和銷毀，并通過一次性建立起來的物理網(wǎng)絡(luò)連接矩陣，進(jìn)行任意兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)端節(jié)點(diǎn)之間的虛擬通訊鏈路建立，以及必要的安全隔離保障，從而里程碑式地實(shí)現(xiàn)了業(yè)務(wù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)自動化管理配置，大幅度降低數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜度。從資源利用率的視角來看，任意兩個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的流量帶寬，都需要通過物理網(wǎng)絡(luò)來交換和承載，因此只要不超過物理網(wǎng)絡(luò)的資源配額上限 (缺省建議物理網(wǎng)絡(luò)按照無阻塞的 CLOS 模式來設(shè)計(jì)實(shí)施)，只要虛擬節(jié)點(diǎn)被釋放，其所對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬占用也將被同步釋放，因此也就相當(dāng)于實(shí)現(xiàn)對物理網(wǎng)絡(luò)資源的最大限度的“網(wǎng)絡(luò)資源動態(tài)共 享”。換句話說， 網(wǎng)絡(luò)虛擬化讓多個(gè)盒子式的網(wǎng)絡(luò)實(shí)體第

55、一次以一個(gè)統(tǒng)一整合的“網(wǎng)絡(luò)資源池” 的形態(tài)，出現(xiàn)在業(yè)務(wù)應(yīng)用層面前，同時(shí)與計(jì)算和存儲資源之間，也有了統(tǒng)一協(xié)同機(jī)制。差別 3：資源池從小規(guī)模的資源虛擬化整合走向更大規(guī)模的資源池構(gòu)建，應(yīng)用范圍從企業(yè)內(nèi)部走向多租戶的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)乃至端到端 IT 服務(wù)站在云計(jì)算提供像用水用電一樣方便的服務(wù)能力的技術(shù)實(shí)現(xiàn)角度來看，云計(jì)算發(fā)展早期，虛擬化技術(shù)(如 VMware ESX、微軟 Hyper-V、基于Linux 的 XEN、KVM)被普遍采用，被用來實(shí)現(xiàn)以服務(wù)器為中心的虛擬化資源整合，在這個(gè)階段，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器只是部分孤島式的虛擬化以及資源池整合，還沒有明確的多租戶以及服務(wù)自動化的理念，服務(wù)器資源池整合的服

56、務(wù)對 象是數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施硬件以及應(yīng)用軟件的管理人員。在實(shí)施虛擬化之前，物理的服務(wù)器及存儲、網(wǎng)絡(luò)硬件是數(shù)據(jù)中心管理人員的管理對 象，在實(shí)施虛擬化之后，管理對象從物理機(jī)轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M機(jī)及其對應(yīng)的存儲卷、軟件虛擬交換機(jī)， 甚至軟件防火墻功能。目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)多應(yīng)用實(shí)例和操作系統(tǒng)軟件在硬件上最大限度共享服務(wù)器硬 件，通過多應(yīng)用負(fù)載的削峰錯谷達(dá)到資源利用率提升的目的，同時(shí)為應(yīng)用軟件進(jìn)一步提供額外的HA/ FT(High Availability/Fault Tolerance，高可用性/容 錯)可靠性保護(hù)，以及通過輕載合并、重載分離的動態(tài)調(diào)度，對空載服務(wù)器進(jìn)行下電控制，實(shí)現(xiàn) PUE 功耗效率的優(yōu)化提升。 然而

57、，這些虛擬化資源池的構(gòu)建，僅僅是從數(shù)據(jù)中心管理員視角實(shí)現(xiàn)了資源利用率和能效比的提 升，與真正的面向多租戶的自動化云服務(wù)模式仍然相差甚遠(yuǎn)。因?yàn)樵谠朴?jì)算進(jìn)一步走向普及深入的新階段，通過虛擬化整合之后的資源池的服務(wù)對象，不能再僅僅局限于數(shù)據(jù)中心管理員本身， 而是需要擴(kuò)展到每個(gè)云租戶。因此云平臺必須在基礎(chǔ)設(shè)施資源運(yùn)維監(jiān)控管理 Portal 的基礎(chǔ)上， 進(jìn)一步面向每個(gè)內(nèi)部或者外部的云租戶提供按需 定制基礎(chǔ)設(shè)施資源，訂購與日常維護(hù)管理的Portal 或者 API 界面，并將虛擬化或者物理的基礎(chǔ)設(shè)施資源的增、刪、改、查等權(quán)限按照分權(quán)分域的原則賦予每個(gè)云租戶，每個(gè)云租戶僅被授權(quán)訪問其自己申請創(chuàng)建的計(jì)算、存儲以

58、及與相應(yīng)資源附著綁定的 OS 和應(yīng)用軟件資源，最終使得這些云租戶可以在無須購買任何硬件 IT 設(shè)備的前提下，實(shí)現(xiàn)按需快速資源獲取，以及高度自動化部署的 IT 業(yè)務(wù)敏捷能力的支撐，從而將云資源池的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，以及彈性按需的快速資源服務(wù)的價(jià)值充分發(fā)掘出來。差別 4：數(shù)據(jù)規(guī)模從小規(guī)模走向海量，數(shù)據(jù)形態(tài)從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化走向非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化站在云計(jì)算系統(tǒng)需要提供的處理能力角度看，隨著智能終端的普及、社區(qū)網(wǎng)絡(luò)的火熱、物聯(lián)網(wǎng)的逐步興起，IT 網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)形態(tài)已經(jīng)由傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化、小規(guī)模數(shù)據(jù)，迅速發(fā)展成為有大量文本、大量圖片、大量視頻的非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量也是呈幾何指數(shù)的方式增長。 對非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)

59、化大數(shù)據(jù)的處理而產(chǎn)生 的數(shù)據(jù)計(jì)算和存儲量的規(guī)模需求，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)的 Scale- Up 硬件系統(tǒng)可以處理的，因此要求必須充分利用云計(jì)算提供的 Scale-Out 架構(gòu)特征，按需獲得大規(guī)模資源池來應(yīng)對大數(shù)據(jù)的高效高容量 分析處理的需求。企業(yè)內(nèi)日常事務(wù)交易過程中積累的大數(shù)據(jù)或者從關(guān)聯(lián)客戶社交網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)站服務(wù)中抓取的大數(shù)據(jù)，其加工處理往往并不需要實(shí)時(shí)處理，也不需要系統(tǒng)處于持續(xù)化的工作態(tài)，因此共享的海量存儲平臺，以及批量并行計(jì)算資源的動態(tài)申請與釋放能力，將成為未來企業(yè)以最高效的方式支撐大數(shù)據(jù)資源需求的解決方案選擇。差別 5：企業(yè)和消費(fèi)者應(yīng)用的人機(jī)交互計(jì)算模式，也逐步從本地固定計(jì)算走向云端計(jì)算、移動智

60、能終端及浸入式體驗(yàn)瘦終端接入的模式隨著企業(yè)和消費(fèi)者應(yīng)用云化演進(jìn)的不斷深入，用戶近端計(jì)算、存儲資源不斷從近端計(jì)算剝離，并不斷向遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心遷移和集中化部署，從而帶來了企業(yè)用戶如何通過企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)及外部固定、移動寬帶廣域網(wǎng)等多種不同途徑，借助固定、移動，乃至浸入式體驗(yàn)等多種不同瘦終端或智能終端形態(tài)接入云端企業(yè)應(yīng)用的問題。面對局域網(wǎng)及廣域網(wǎng)連接在通信包轉(zhuǎn)發(fā)與傳輸時(shí)延不穩(wěn)定、丟包以及端到端 QoS 質(zhì)量保障機(jī)制缺失等實(shí)際挑戰(zhàn)，如何確保遠(yuǎn)程云接入的性能體驗(yàn)達(dá)到與本地計(jì)算相同或近似的水平，成為企業(yè)云計(jì)算IT 基礎(chǔ)設(shè)施平臺面臨的又一大挑戰(zhàn)。為應(yīng)對云接入管道上不同業(yè)務(wù)類型對業(yè)務(wù)體驗(yàn)的不同訴求， 業(yè)界通用的