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云计算多角度解读
云计算多角度解读
胡经国
本文作者的话
本文是根据有关文献和资料编写的《漫话云计算》系列文稿之一。
现作为云计算学习笔录，奉献给云计算业外读者，作为进一步学习和研究的参考。
希望能够得到大家的指教和喜欢！
下面是正文
一、云计算核心理念
1、云计算核心理念：
资源池
云计算是一种商业计算模式。
它将计算任务分布在大量计算机构成的“资源池”上，使用户能够按需获取计算能力、存储空间和信息服务。
这种资源池称为“云”。
“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，通常是一些大型服务器集群，包括云计算服务器、存储服务器和宽带资源等。
云计算资源池将计算资源集中起来，并通过专门软件实现自动管理，无需人为参与。
用户可以动态申请部分资源；支持各种应用程序的运转；无需为烦琐的细节而烦恼，能够更加专注于自己的业务；有利于提高效率、降低成本和技术创新。
云计算的核心理念是资源池。
这与早在2002年就提出的“网格计算池”（ComputingPool）的概念非常相似。
网格计算池，将计算和存储资源虚拟成为一个可以任意组合分配的集合，池的规模可以动态扩展，分配给用户的处理能力可以动态回收重用。
这种模式，能够大大提高资源的利用率，提升平台的服务质量。
资源池之所以称为“云”，是因为它在某些方面具有现实中云的特征：
云一般都较大；云的规模可以动态伸缩，它的边界是模糊的；云在空中飘忽不定，无法也无需确定它的具体位置，但它确实存在于某处。
资源池之所以称为“云”，还因为云计算的鼻祖之一Amazon公司，将大家曾经称为“网格计算”的东西，取了一个新名称“弹性计算云”（ElasticComputingCloud），并取得了商业上的成功。
有人将这种模式比喻为，从单台发电机供电模式转向电厂集中供电的模式。
它意味着，计算能力也可以作为一种商品进行流通；就像煤气、水和电一样，取用方便，费用低廉。
最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。
2、核心理念：
以服务的形式提供计算资源
云计算的核心理念，是以服务的形式提供计算资源。
作为新一代信息技术的代表，云计算可以充分利用以往投资的计算、存储资源和应用资源，降低能源消耗和IT运维成本，提高系统的效率和性能。
作为一种新兴的商业计算模式，云计算可以帮助企业用较低的投入，满足高扩展性、高可用性组织业务快速变更和创新升级的需求。
二、云计算核心思想：
通过调节有形的对象，来获得需要的用途
到目前为止，云计算仍然是一个很神秘的新生事物。
一方面它的构成对象和传统的信息系统没有区别；另一方面它又是解决目前全球危机的方法。
大多数的人们对云计算的认识总是处于“似是而非”的状态。
出现这种现象，有可能是由于文化的影响。
因为，目前全球的理工科学生的教育，受西方文化的影响很大；而西方文化只认同“可见”的有形对象。
东方文化的神秘，在于它同时强调了“不可见”的无形应用。
因为，不可见，所以在现代科学的标准里，就属于非科学的思想。
《洗髓经》里说，“理以气为用，气以理为体。
即体以显用，就用以求体。
非体亦非用，体用两不立。
非理亦非气，一言透天机。
”这段话讲解了有形的对象和无形的用途之间的依存关系。
如果了解了这种关系，就可以知道：
如何通过调节有形的对象，来获得需要的用途。
这个思想其实就是云计算的核心思想。
通过对现有的传统对象（软件、硬件）进行调节，来获得不同的应用服务。
所以，云计算或许会给人类带来一条新的科技路径，帮助人们从科学的角度认识目前的神秘现象，比如意识的技术实现方法等。
三、云计算基本原理
1、基本原理论述
（一）
云计算的基本原理，是通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而不是分布在本地计算机或远程服务器中；企业数据中心的运行将更与互联网相似。
这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。
这可是一种革命性的举措。
打个比方，这就好比是从古老的单台发电机模式转向电厂集中供电的模式。
它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水、电一样，取用方便，费用低廉。
最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。
云计算的蓝图已经呼之欲出。
在未来，只需要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。
从这个角度而言，最终用户才是云计算的真正拥有者。
云计算的应用包含这样的一种思想：
把力量联合起来，给其中的每一个成员使用。
2、基本原理论述
（二）
云计算的基本原理，就是用户端的简单化，仅负责数据输入和读取；支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务，而将庞杂的处理工作交给云，也就是联网的计算机群和云计算数据中心来处理。
3、基本原理论述（三）
云计算原理通俗的理解是，云计算的“云”就是存在于互联网上的服务器集群上的硬件和软件资源。
它包括：
硬件资源（服务器、存储器、CPU等）和软件资源（如应用软件、集成开发环境等）。
所有的处理都由云计算提供商所提供的服务器机群来完成。
四、云计算的本质
云计算，归根结底是一种IT服务提供模式。
不论是公有云还是私有云（以IT设备的归属不同分类），其本质都是：
IT的最终使用者可以随时随地并且简便快速地获取IT服务；并且获取服务的层次分为IaaS（基础设施即服务，仅获取虚拟的硬件资源）、PaaS（平台即服务，获取可编程的环境）、SaaS（软件即服务，直接获取软件应用服务）。
五、云计算体系结构
云计算体系结构分为4层：
物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA（Service-OrientedArchitecture，面向服务的体系结构）构建层。
其中，管理中间件层和资源池层，是云计算体系结构中的最关键部分。
SOA构建层的功能更多依靠外部设施提供。
1、物理资源层
包括计算机（服务器）、存储器、网络设施、数据库和软件等，提供最基本的软硬件支持。
2、资源池层（资源虚拟化层）
将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，包括：
计算资源池、存储资源池、网络资源池、数据资源池。
构建资源池，更多的是物理资源的集成和管理工作。
例如，研究在一个标准集装箱的空间里如何装下2000个服务器，解决散热和故障节点替换的问题，并降低能耗。
3、管理中间件层
负责对云计算的资源进行管理，并对众多应用任务进行调度，使资源能够高效、安全地为应用提供服务。
云计算管理中间件负责资源管理、任务管理、用户管理和安全管理等工作。
⑴、资源管理
负责均衡地使用云资源节点，检测节点的故障并试图恢复或屏蔽之，并对资源的使用情况进行监视统计。
⑵、任务管理
负责执行用户或应用提交的任务，包括：
完成用户任务映象（Image）的部署和管理、任务调度、任务执行、任务生命期管理等等。
⑶、用户管理
这是实现云计算商业模式的一个必不可少的环节，包括：
提供用户交互接口、管理和识别用户身份、创建用户程序的执行环境、对用户的使用进行计费等。
⑷、安全管理
保障云计算设施的整体安全，包括：
身份认证、访问授权、综合防护和安全审计等。
5、SOA构建层
将云计算能力封装成标准的WebServices（Web服务），并纳入到SOA体系进行管理和使用，包括：
服务注册、查找、访问和构建服务工作流等。
六、云计算的三种服务模式与四种部署模型
1、云计算的三种服务模式
云计算技术都是基于三种特殊的云计算服务模式。
它们都具有流行、有效、灵活、用户友好等特征。
云计算的三种服务模式是：
⑴、IaaS（基础设施即服务）
基础设施服务包括：
电脑、网络、存储、负载平衡设备、虚拟机。
这些服务与终端用户的软硬件资源，都可以按照它们的需求来进行扩展或收缩。
⑵、SaaS（软件即服务）
顾名思义，这种服务模式包括：
类似虚拟桌面、各种实用应用程序、内容资源管理、电子邮件、软件及其他等软件部分。
在此种模式中，云服务供应商负责安装、管理和运营各种软件；而客户则通过云来登录和使用它们。
⑶、PaaS（平台即服务）
在此种服务模式中，托管服务供应商，通过提供工作平台来帮助客户，包括：
执行运行时间、数据库、Web服务、开发工具和操作系统；客户无需手动分配资源。
2、云计算的四种部署模型
云计算有四种部署模型，每一种都具备独特的功能，满足用户不同的需求。
⑴、公有云
在此种模型下，应用程序、资源、存储和其他服务，都由云服务供应商来提供给用户。
这些服务多半都是免费的；也有部分按需按使用量来付费。
这种模型只能使用互联网来访问和使用。
同时，这种模型在私人信息和数据保护方面也比较有保证。
这种模型通常都可以提供可扩展的云服务，并能高效设置。
⑵、私有云
这种云基础设施专门为某一个企业服务；不管是自己管理还是第三方管理，自己负责还是第三方托管，都没有关系。
只要使用的方式没有问题，就能为企业带来很显著的帮助。
不过这种模型所要面临的是，纠正、检查等安全问题，则需要企业自己负责；否则除了问题也只能自己承担后果。
此外，整套系统也需要自己出钱购买、建设和管理。
这种模型，可以非常广泛地产生正面效益。
从模型的名称也可看出，它可以为所有者提供具备充分优势和功能的服务。
⑶、社区云
这种模型是建立在一个特定的小组里多个目标相似的公司之间的。
它们共享一套基础设施，企业也像是共同前进。
所产生的成本，由它们共同承担。
因此，所能实现的成本节约效果，也并不很大。
社区云的成员，都可以登入云中获取信息和使用应用程序。
⑷、混合云
混合云是两种或两种以上的云计算部署模型的混合体，如公有云和私有云混合。
它们相互独立，但在云的内部又相互结合；可以发挥出所混合的多种模型各自的优势。
七、云计算实现机制
1、云计算，按照服务模式，分为以下三种：
基础设施即服务IaaS（InfrastructureasaService）；
平台即服务PaaS（PlatformasaService）；
软件即服务SaaS（SoftwareasaService）。
2、云计算体系结构，分为以下四层：
物理资源层；
资源池层；
管理中间层；
SOA构建层。
八、云计算四大要素
云计算的四大要素包括：
标准化、虚拟化、自动化和可视化。
其中：
标准化需要整合管理规范、技术规范和建设规范，以具备共享互通的前提；
虚拟化需要整合软硬件设备，以建设共享资源池，为云的共享提供基础；
自动化需要整合管理流程，才能发挥快速满足业务需求、改善IT协作关系和节省成本的效果；
可视化需要整合监控前端，才能让管理层了解IT现状，让用户放心地共享信息。
九、云计算十大好处
1、更加便利
如果你的工作需要经常出差，或者有重要的事情需要及时得到处理，那么云计算就会给你提供一个全球随时访问的机会。
无论你在什么地方，只要登录自己的云账户，都可以随时处理公司的文件或亲人的信件。
你可以安全地访问公司的所有数据，而不至于仅限U盘中有限的存储空间；能让人随时随地地享受跟公司一样的处理文件的环境。
2、节约硬件成本
前谷歌中国区总裁李开复，在2011年表示，云计算可将硬件成本降低40倍。
他举例说，谷歌如果不采用云计算，每年购买设备的资金将高达640亿；而采用云计算后，仅需要16亿美元的成本。
对于云计算能节省多少钱，会根据公司的不同，所节省的钱会有差别。
但是，云计算能节省企业硬件成本，已经是个不争的事实。
企业可以使公司的硬件的利用率达到最大化，从而使公司支出进一步缩小。
⑶、节约软件成本
2011年3月31日，是微软公司向中国政府机关集体购买办公软件Office优惠政策的截止日期。
鉴于多个厂商的正版软件优惠期上半年也将结束，专家建议借鉴欧美经验，依靠云计算技术减少软件正版化的成本负担。
公司利用云技术，将不必为每一个员工都购买正版使用权。
当你使用云计算的时候，只需要为公司购买一个正版使用权就可以了；所有员工可以依靠云计算技术共同使用该软件。
软件即服务（SaaS），现在已经得到越来越多的人的认可。
随着它的发展，云计算节省软件成本的好处，将会越来越明显地体现出来。
⑷、节省物理空间
云计算再也不需要你购买大量的硬件。
同时，存放服务器和电脑的空间，也被节省出来。
在目前房屋价格不断上涨的时候，节省企业物理空间无疑会给企业节省更多的费用，大大提升了企业的利润。
⑸、实时监控
企业员工可以在全国各地进行办公，只需要一个移动设备就能满足。
而通过手机电话等方式，可以对员工的具体情况进行监控；可以对公司的情况进一步了解；在提升员工的工作积极性的同时，使员工的效率达到最大化。
⑹、更多的灵活性
云计算提供给企业更多的灵活性。
企业可以跟据自己的业务情况来决定是否需要增加服务。
企业也可以从小做起，用最少的投资来满足你的现状。
而当企业的业务增长到需要增加服务的时候，可以根据自己情况对服务进行选择性增加，使企业的业务利用性最大化。
⑺、减少IT支持成本
简化硬件的数量，消除组织网络和计算机操作系统配置步骤，可以减少企业对IT维护人员数量需求，从而使企业的IT支持成本达到最小化。
使企业工作人员达到最佳状态，省去之前庞大的IT维护人员需要的支持成本，无疑就是提升了企业的利润。
⑻、企业安全
云计算能给企业数据带来更安全的保证。
可能很多人并不同意这个观点，但是云计算能给企业带来的安全是真实存在的。
在中国，IT人员极其缺乏，网络安全人员更是少之又少。
在一些企业，很难对每台计算机的安全做到固若金汤。
而云计算则能够很好地解决此类问题。
服务提供商能够给企业提供最完善、最专业的解决方案，使企业数据安全得到最大保证。
⑼、数据共享
大家不妨想一想，以前我们的电话号码是怎样保存的。
是不是手机里面存一百多个，然后电话薄上还会存放很多，电脑里面也会存一些。
当有了云计算，在云计算网络应用模式中，数据只要一份，保存在云的另一端。
你的所有电子设备只要连接到互联网，就可以同时访问和使用同一数据。
⑽、使生活更多彩
以前，我们存储数据，很多情况下，是记录在笔记本或者电脑硬盘中的。
而现在，可以把所有的数据保存在网上。
而当你驾车在外面的时候，你只要自己登录所在地区的卫星地图上，就能了解实时路况，可以快速查询实时路线。
还可以把自己随时拍下的照片传到网络上保存，实时发表你的亲身感受等等。
可以说，云计算带来的好处是非常多的，使我们的生活更多彩。
总结：
从上面的十点我们可以看出，云计算的用处还是非常广泛的。
无论是对个人还是对企业，云计算的好处是显而易见的。
很多人都预测，云计算将迎来前所未有的发展，云计算的好处也将得到更多的验证。
十、云计算八项核心技术
云计算的横空出世让很多人将其视为一项全新的技术。
但事实上，它的雏形已出现多年，只是最近几年才开始取得相对较快的发展。
确切地说，云计算是大规模分布式计算技术及其配套商业模式演进的产物。
它的发展主要有赖于虚拟化、分布式数据存储、数据管理、编程模式、信息安全等各项技术、产品的共同发展。
近些年来，托管、后向收费、按需交付等商业模式的演进，也加速了云计算市场的转折。
云计算不仅改变了信息提供的方式，也颠覆了传统ICT系统的交付模式。
与其说云计算是技术的创新，还不如说云计算是思维和商业模式的转变。
下面详细谈一谈云计算核心技术。
云计算是一种以数据和处理能力为中心的密集型计算模式。
它融合了多项ICT技术，是传统技术“平滑演进”的产物。
其中，以虚拟化技术、分布式数据存储技术、编程模型、大规模数据管理技术、分布式资源管理、信息安全、云计算平台管理技术、绿色节能技术最为关键。
链接：
ICT
ICT是（InformationCommunicationTechnology，信息、通信、技术）三个英文单词的词头组合。
它是信息技术与通信技术相融合而形成的一个新的概念和新的技术领域。
1、虚拟化技术
⑴、云计算最重要的核心技术之一
虚拟化是云计算最重要的核心技术之一。
它为云计算服务提供基础架构层面的支撑，是ICT服务快速走向云计算的最主要驱动力。
可以说，没有虚拟化技术，也就没有云计算服务的落地与成功。
随着云计算应用的持续升温，业内对虚拟化技术的重视也提到了一个新的高度。
与此同时，据调查发现，很多人对云计算和虚拟化的认识都存在误区，认为云计算就是虚拟化。
事实上并非如此。
虚拟化是云计算的重要组成部分，但不是全部。
⑵、在软件中仿真计算机硬件
从技术上讲，虚拟化是一种在软件中仿真计算机硬件，以虚拟资源为用户提供服务的计算形式。
它旨在合理调配计算机资源，使其更高效地提供服务。
它把应用系统各硬件间的物理划分打破，从而实现架构的动态化，实现物理资源的集中管理和使用。
虚拟化的最大好处，是增强系统的弹性和灵活性，降低成本、改进服务、提高资源利用效率。
⑶、两种应用模式及其核心
从表现形式上看，虚拟化又分两种应用模式。
一是将一台性能强大的服务器虚拟成多个独立的小服务器，服务不同的用户。
二是将多个服务器虚拟成一个强大的服务器，完成特定的功能。
这两种模式的核心都是统一管理，动态分配资源，提高资源利用率。
在云计算中，这两种模式都有比较多的应用。
2、分布式数据存储技术
⑴、分布式数据存储技术的原理
云计算的另一大优势就是能够快速、高效地处理海量数据。
在数据爆炸的今天，这一点至关重要。
为了保证数据的高可靠性，云计算通常会采用分布式数据存储技术，将数据存储在不同的物理设备中。
这种模式不仅摆脱了硬件设备的限制，同时扩展性更好，能够快速响应用户需求的变化。
分布式存储与传统的网络存储并不完全一样。
传统的网络存储系统，采用集中的存储服务器存放所有数据。
存储服务器成为系统性能的瓶颈，不能满足大规模存储应用的需要。
分布式网络存储系统，采用可扩展的系统结构，利用多台存储服务器分担存储负荷，利用位置服务器定位存储信息。
它不但提高了系统的可靠性、可用性和存取效率，还易于扩展。
⑵、两种流行的分布式存储系统
在当前云计算领域，Google的GFS和Hadoop开发的开源系统HDFS，是比较流行的两种云计算分布式存储系统。
①、GFS（GoogleFileSystem）技术
谷歌的非开源的GFS（GoogleFileSystem，Google文件系统）云计算平台，能满足大量用户的需求，并行地为大量用户提供服务。
这使得云计算的数据存储技术，具有了高吞吐率和高传输率的特点。
②、HDFS（HadoopDistributedFileSystem）技术
大部分ICT厂商，包括Yahoo、Intel的“云”计划，采用的都是HDFS（HadoopDistributedFileSystem，Hadoop分布式文件系统）的数据存储技术。
未来的发展将集中在超大规模的数据存储、数据加密和安全性保证以及继续提高I/O速率等方面。
3、编程模式——分布式并行编程模式
⑴、分布式并行编程模式被广泛采用
从本质上讲，云计算是一个多用户、多任务、支持并发（行）处理的系统。
高效、简捷、快速是其核心理念。
它旨在通过网络把强大的服务器计算资源方便地分发到终端用户手中，同时保证低成本和良好的用户体验。
在这个过程中，编程模式的选择至关重要。
云计算项目中，分布式并行编程模式将被广泛采用。
⑵、分布式并行编程模式的初衷
分布式并行编程模式，创立的初衷是为了更高效地利用软、硬件资源，让用户更快速、更简单地使用应用或服务。
在分布式并行编程模式中，后台复杂的任务处理和资源调度，对于用户来说是透明的。
这样，用户体验能够大大提升。
⑶、一种主流并行编程模式——MapReduce
MapReduce是当前云计算主流并行编程模式之一。
MapReduce模式将任务自动分成多个子任务，通过Map（映射）和Reduce（化简）两步，实现任务在大规模计算节点中的高度与分配。
MapReduce是Google开发的java、Python、C++编程模型，主要用于大规模数据集（大于1TB）的并行运算。
MapReduce模式的思想，是将要执行的问题分解成Map（映射）和Reduce（化简）的方式，先通过Map程序将数据切割成不相关的区块，分配（调度）给大量计算机处理，达到分布式运算的效果；再通过Reduce程序将结果汇整输出。
4、大规模数据管理技术
⑴、云计算不可或缺的核心技术之一
海量数据管理是云计算的一大优势。
如何管理涉及到很多层面的东西。
因此，高效的大规模数据管理技术，也是云计算不可或缺的核心技术之一。
对于云计算来说，数据管理面临巨大的挑战。
云计算不仅要保证数据的存储和访问，还要能够对海量数据进行特定的检索和分析。
由于云计算需要对海量的分布式数据进行处理、分析，因而数据管理技术必需能够高效地管理大量数据。
⑵、典型的大规模数据管理技术
Google的BT（BigTable）数据管理技术和Hadoop团队开发的开源数据管理模块HBase，是业界比较典型的大规模数据管理技术。
①、BT（BigTable）数据管理技术
BigTable是非关系型数据库，是一个分布式的、持久化存储的多维度排序Map（Map是一个key-value（键－值）映射的数据结构，key和value的值都是任意的Byte串）。
BigTable建立在GFS、Scheduler、LockService和MapReduce之上，与传统的关系型数据库不同。
它把所有数据都作为对象来处理，形成一个巨大的表格，用来分布存储大规模结构化数据。
Bigtable的设计目的，是可靠地处理PB级别的数据，并且能够部署到上千台机器上。
②、开源数据管理模块HBase
HBase是Apache的Hadoop项目的子项目，定位于分布式、面向列的开源数据库。
HBase不同于一般的关系型数据库。
它是一个适合于非结构化数据存储的数据库。
另一个不同的是，HBase基于列的而不是基于行的模式。
作为高可靠性分布式存储系统，HBase在性能和可伸缩方面，都有比较好的表现。
利用HBase技术，可在廉价PCServer（电脑服务器）上搭建起大规模结构化存储集群。
5、分布式资源管理技术
⑴、分布式资源管理技术的重要性
由于云计算采用了分布式存储技术存储数据，因而自然要引入分布式资源管理技术。
在多节点的并发执行环境中，各个节点的状态需要同步。
并且，在单个节点出现故障时，系统需要有效的机制保证其它节点不受影响。
而分布式资源管理系统恰是这样的技术。
它是保证系统状态的关键。
另外，云计算系统所处理的资源往往非常庞大，少则几百台服务器，多则上万台；同时可能跨跃多个地域。
而且，云平台中运行的应用，也是数以千计。
如何有效地管理这批资源，保证它们正常提供服务，需要强大的技术支撑。
因此，分布式资源管理技术的重要性，可想而知。
⑵、应用实例
全球各大云计算方案／服务提供商们，都在积极开展相关技术的研发工作。
其中，Google内部使用的Borg技术，很受业内称道。
另外，微软、IBM、Oracle/Sun等云计算巨头，都有相应解决方案提出。
6、信息安全
⑴、阻碍云计算发展的最主要原因之一
调查数据表明，安全已经成为阻碍云计算发展的最主要原因之一。
数据显示，32%已经使用云计算的组织，和45%尚未使用云计算的组织的ICT管理，将云安全作为进一步部署云的最大障碍。
因此，要想保证云计算能够长期稳定、快速发展，安全是首要需要解决的问题。
⑵、云计算体系中安全涉及很多层面
事实上，云计算安全也不是新问题；传统互联网存在同样的问题。
只是云计算出现以后，安全问题变得更加突出。
在云计算体系中，安全涉及到很多层面，包括：
网络安全、服务器安全、软件安全、系统安全等等。
因此，有分析师认为，云安全产业的发展，将把传统安全技术提到一个新的阶段。
⑶、积极研发云计算安全产品和方案
现在，不管是软件安全厂商，还是硬件安全厂商，都在积极研发云计算安全产品和方案。
包括传统杀毒软件厂商、软硬防火墙厂商、IDS/IPS厂商在内的各个层面的安全供应商，都已加入到云安全领域。
相信在不久的将来，云安全问题将得到很好的解决。
7、云计算平台管理技术
⑴、对云计算平台管理技术的要求
云计算资源规模庞大，服务器
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