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云计算入门

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发表于 2019-12-8 22:54:02 | 显示全部楼层 |阅读模式
作者:计算机网络与信息安全


相信大家都听说过这样的一句话:云计算就是像水电煤一样使用你的IT资源。

水电煤都是资源类的产品,那么上面提到一个很重要的资源,就是IT资源

那么什么是IT资源?

IT资源实际上就是在你构建网站、应用、手机上的APP所需要的那些基础设施,这些基础设施具体来说就是你构建这些应用所需要的计算、存储、网络等资源,这些我们统称为IT资源,

那么云计算就是给你交付IT资源的一种新的模式。传统的交付模式就是在你自建的数据中心里面或者在机房里托管你的计算资源,那么云计算就是通过互联网来获取你的IT资源,而且很重要的一点就是通过你的使用量来付费的。

云计算有三大特点:按需使用、高弹性、超大规模。

那么对于你原来使用IT资源的时候就是在你自建的数据中心里面、机房里面,然后你自己的机器,你自己去建,自己去运维。而对于云计算来讲,他就像你们家的水、电、煤气一样,你把水龙头打开,水就会出来了,你把水龙头关掉,那么你的资源就停止使用了,也不会产生任何的费用了。



帮助大家对云计算有一个基本的认识

云计算的定义:

在这张胶片上呢,上面画了一朵云,通过这朵云他连接着全球很多的用户,这张图用一种非常直观的方式给我们表征了云计算的一个基本概念。这个基本概念是由GOOGLE定义的,

云计算最基本的定义就是“云+端”

Cloud Plus Terminal

这个是什么意思呢,就是说我们有一个云端,在云端上有大量的计算、存储、网络等各种各样的资源,我们可以把这种资源分发给在全球各地各种各样的用户来使用。通过这张图给大家展示了非常直观的一个云计算的概念。

这张胶长上面有一段文字,这是维基百科给到云计算的一个定义:“云计算是一种基于互联网的计算方式,通过这种方式,共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备”。这是从技术角度对云计算的一个定义。首先第一句话,他阐明了云计算是一种基于互联网的计算方式,互联网是云计算的基础。如果没有互联网技术,这朵云就不可能连接到全球的每一个用户。

所以说,互联网是连接云和终端用户的一个媒介。从技术层面对云计算的一个非常简洁的一个定义,“云计算依赖资源的共享以达成规模经济,类似基础设施(如电力网)”。这句话是从经济学的角度对于云计算的一个定义,通过这句话我们可以把云计算理解成信息时代的基础设施。从目前云计算的发展来看,云计算远远没有达到像基础设施(水、电力、煤气)这样的一个建设水平,所以云计算还有一个很大的发展空间,未来云计算会发展到一个什么样的程度我们会认为云计算发展的比较充份了呢

我们每个条街都是一个电工吧,负责小区的电力系统,那么将来的话,等到云计算发展到一定程度,我们每家公司每个单位都会配一个“云工”那么这个“云工”就负责每家单位的云计算系统的管理,那么什么时候云计算发展到这个程度,我们认为云计算在信息时代得到一个充分的发展。普及到千家万户,以上就是对云计算的一个基本的定义。

讲完了云计算的定义,

跟大家讲一个例子,

其实在我们的日常生活中,云计算已经被大量的运用了,给大家讲一个大家日常生活中经常会用到的滴滴打车,我们来回顾一下他的使用流程,首先我们打开滴滴打车软件第一步会干嘛?定位,然后输入你要去的目的地址,这是我们打车的时候要输入的信息。我们把这个信息输入之后,这个信息就会被上传到滴滴的服务器里面。然后滴滴的服务器来计算你的路程,哪条路程不拥堵,然后再找你附近的车辆,哪辆车空闲,哪辆车离你最近,排一个优先级,最后选一个车辆派给你。最后把你的信息反馈给这辆车的司机,把你的行程,把你所在的位置发给司机,司机收到信息后呢,他会和你确认行程,最后跟据你的定位来接你。前面我们描述的这一连串复杂的调度和计算都是在滴滴的服务器中进行的。而不是在我们的手机里进行的,我们的手机只是接收信息的一个工具而已,等滴滴运算完成之后,滴滴反馈给我们的结果是什么?哪辆车会过来接你,同时也会把你的信息发送给司机。

大家想想,在这个过程中,我们的手机其实就是这张图上的终端,他仅仅提供非常基础的信息,接收和发送的信息,而滴滴的服务器,或者滴滴的云,他其实是负责大量的数据的运算工作,他还要进行大量的拓扑运算,他的运算工作是非常巨大的。

滴滴公司不是亏损吗?所以很多不了解云计算的人都会认为,司机不是你的、车辆也不是你的,你还在每一单中抽取佣金,最后你还来跟我们哭穷,其实滴滴把大量的资金都投在了服务器上,云数据中心里面,所以他说他亏钱。通过滴滴的这个例子,希望大家能够深刻的理解云计算系统是怎么工作的。



云计算的市场机遇

他本身是一个新的技术,他所用到的很多关键技术其实都是传统的技术,云计算爆发式的发展大概是在2008年之后开始的,但是他所用到的这些关键技术基本上在上个世纪七十年代和八十年代都已经研发出来了,

为什么这个技术在20年后他才真正迎来了一个市场上的繁荣呢,这里我们主要讨论下这张图,左边的这个三角形,就是传统IT市场的一个成本结构。随着互联网技术的一个发展,越来越多的这种中小型IT创业公司出现了。通过传统的方式,他们要搭建自己的IT系统,他们大量的成本会用于采购IT基础设施。IT基础设施包括:服务器、存储设备、网络设备、安全设备等等,他们在这些硬件资源上投入了80%以上的成本。那么对于这种中小型IT初创公司来说,他们的启动资金是非常有限的,结果呢,大量的资金都被用在了这种基础设施里面。我们通过一个统计数据,可以看到这部分资金可以占到80%以上的成本。对于一个初创公司呢,他是一个很大的负担。

采购完这些基础设备之后他们剩下的资金才可以用于一些软件系统的研发、应用、最后开发他们的应用APP等,对于这些初创公司,他们的最核心的竞争力是什么呢?其实是他们自己开发的应用,这个应用是他们独一无二的产品,和其他公司不一样的地方所在。但是呢,由于我们传统IT市场的成本结构,对于初创型企业是非常没有竞争力的。你需要一个很高门槛的基础设施的投资。

随着云计算的出现呢,我们可以看到右边,这个倒三角形,这个是云计算时代IT市场的成本结构。基础设施变得非常便宜,因为云计算的出现。这些基础设施不用再一次性的采购了。而是可以采用租赁的方式按周、按月或者按年来付费。这样的话我们的基础设施成本就大大的降低了,

对于初创公司,他的门槛就会变得很低,大量的资金都可以用在核心竞争力的方面,着重投资于他们的应用,因为应用是初创型IT企业的核心竞争力,钱就花在刀刃上了。

所以为什么我们说云计算在2008年之后迎来了一个大规模的爆发呢,就是因为IT技术的发展,越来越多的这种中小型初创型IT企业的出现,但是传统的IT市场,他的成本的结构是非常不合理的。云计算的出现正是顺应了IT技术发展的一个时代的要求。通过云计算的应用让IT市的成本结构变得合理化。是云计算适应IT技术发展的要求。云计算适应了数字化时代的要求,所以呢,云计算才在市场上迎来了一个大的爆发。



云计算的本质

这里提到云计算是“新技术+IT业务模式“的创新,前面也提到了,云计算本身是一个新的技术,但是组成云计算的关键技术都不算是新的技术,都是比较成熟的技术,他之所以在2008年之后大爆发,是因为他切实的迎合了市场的这种需求。

第二个叫IT业务模式的创新,这个业务模式的创新其实是一个商业理念的创新。我们叫作从产品到服务,从前面和大家讲的滴滴打车的例子就可以理解,原来你需要出行,你就需要自己买一台车,自己开,解决我们出行的是汽车这个产品。那现在呢,我们只需要在手机上下载一个滴滴打车的APP,通过滴滴的服务我们也一样可以解决出行的问题。这个就叫做从产品到服务。

从产品到服务这个理念在各行各业都在发生着变革,通过这张图我们来类比下电力系统和云计算,帮助大家更加细致、更加系统的了解云计算。在最早发电机发明的时候,所有的工厂都要独立的采购发电机,随着后来交流电的出现,电力具备了远距离传输的可能性,这个时间一些电厂就出现了,通过交流电网络,可以把电输送给需要的客户,通过交流电网络,电力的生产端和使用端就连接起来了,一些中小型的工厂就没有必要自己买发电机来自建发电厂了,他就可以通过交流电网络,连接到电厂来获取所需的电力了。对于中小型企业来说,在发电机刚发明的时候,他们需要自己采购发电机这个设备来发电,获取自己所需的电力。

那随着电力技术的发展,他现在只需要向发电厂采购电这种服务就可以获取电力了。那么这就是一个很明显的从产品到服务的一个转化了。

接下来我们谈一下IT系统,早期对于一些中小型的IT企业,他需要自己采购基础设施、服务器、存储和网络设备。他只有采购了这些硬件设备,他才能够具备基本的IT计算能力。但是现在呢,随着互联网技术的发展。通过高速的互联网就可以把终端用户和云计算厂商联系起来,云计算厂商大家可以理解,他就是一个IT工厂,在这个IT工厂里有大量的计算、存储、网络和信息资源。通过这样的一个高速的互联网,用户就不需要再采购这些硬件产品了。他可以直接向云计算公司采购所需的计算资源、网络资源、存储资源。相当于说在IT领域也发生了一个从产品到服务的商业模式的转化。

这就是这张图上所谈到的,云计算是新技术+IT业务模式的创新。从这个角度我们就可以更加深刻的理解云计算他的本质。



云计算的价值所在

我们从以下五点来阐明云计算的价值所在。

第一点、第二点比较相关,我们称之为按需自助可度量的服务。这两个特点是用于描述云计算所能提供的服务的一些特性。云计算所提供的服务和电力系统所提供的服务类似。按需自助,就是说当你需要一些资源的时候,你就可以直接向云计算厂商的网站上去选购,跟据你的需求来选购你所需的资源。跟据你的需求,这个过程是自助的,你的选购的资源的多少直接决定着你的费用,云计算厂商一般都会有一个比较直观的费用表,当你选择完你所需的IT资源的时候,他就会直接告诉你,你用我的这个资源每秒多少钱,每月多少钱,你也可以包年包月,需要付我多少多少费用等等。这就是云计算厂商在给客户提供IT资源的时候,他是按需、自助可度量的。

第三个特点,快速灵活,快速灵活是云计算相比传统IT系统最大的优势。云计算快速灵活这个特性,其实在我们日常生活中也有非常厂泛的应用。举个例子,就是我们的微博,在微博上经常会有一些热点话题,这个热点话题一旦出现之后,微博的业务量访问量会在极短的时间内快速飙升。这样的话,对于微博后台服务器的压力是非常大的,对于我们一些传统的IT基础设施,是完全不能满足这样大的访问题的,用户的访问量大到一定程度会把系统直接冲掉的。早期大家如果有在12306的那个网站上买过票的话都深有体会,临近年关,应该听说过由于大量的人员买票把系统冲掉是一个什么样的感受,但是在,在玩微博的时候,微博并不会因为热点话题的出现就导致系统崩溃的,就是因为微博采用了云计算这种快速灵活的特性,当我们的访问题快速飙升的时候,在微博的后台,他的服务资源可以随着业务访问量的飙升而快速的扩展。这样的话就可以保证我们每一个用户的使用体验。现在呢12306也挂在了公有云上,年关集中买票也不会因为服务器的访问量问题而崩溃,无故卡死。

接下来我们来讲第四个特点,叫资源池。资源池这个特点是说,对于我们每一个用户来说云计算的资源是无限的,或者说云计算厂商提供了一个资源无限的资源池给到我们每一个用户,这也跟电力系统是一样的,我们自己在家里采购什么样的电器是不需要通知到电厂的,是不需要跟供电局商量的,对于每一个用户来说,我们认为供电局可以提供的电力是无穷无尽的。这个就叫做资源池,这个特性其实是对云计算厂商提出了一个很高的要求,就是要求他们尽可能的建设一个更大的云计算资源池。

最后一个广阔的网络访问,这个特性是用来描述云计算接入客户的程度的。这里我们举一个反例:亚马逊。亚马逊在全球是最大的公有云厂商,但是他在中国的业务一直不见起色,一个最主要的原因就是亚马逊的大量的数据中心都在海外,那我们国内的用户访问亚马逊海外的服务器的时候,他是会产生一个延迟的,这样的话就影响了用户的体验。从而导致大量的中国的用户选择了国内的公有云厂商的服务。

所以对于云计算厂商来说,你想要吸引更多的用户,你这个云计算的网络就应该能够更好的,更快的触达到更多的用户。这样的话就能够保障你的云计算服务在市场上更受欢迎。

以上的这五点就是云计算的五大价值和他对应的一些实际案例。



云计算的分类



接下来介绍下云计算的相关分类,云计算的分类有两个维度,一个维度是服务模型,另一个维度是部署模型。

首先我们来了解下服务模型,服务模型可以分为三类,IAAS云、PAAS云、SAAS云。基础设施即服务、平台即服务、软件即服务

部署模型可以将云计算分为三种,公有云、私有云和混合云三种类型,这三种类型的云在不同的场景下都有各自的应用,后面我们会详细的介绍。



首先我们从云计算的部署模型来展开介绍:

第一类,公有云,公有云的典型案例,就是现在市场上非常火的亚马逊AWS、阿里云、腾讯云等等,公有云是通过因特网,面向所有因特网上的用户来提供云服务的,公有云的特点是什么,首先他是面向所有的用户来提供服务的,所以说他的价格会比较便宜。他的缺点是什么呢,作为客户,他的数据是放在别人的数据中心和别人的服务器上的,这样的话,客户会对自己的数据的安全性有一定的担忧。这个云的性能,客户是无法掌控的,因为他是运行在别人的数据中心里的,由公有云厂商去做运维的。当然,我们要承认,这个公有云厂商他会尽自己最大的努力保证公有云的可用性,不过也不可避免会有一些意外的发生,像之前就有一些公有云厂商由于自身的故障而导致客户数据的丢失问题。这样的事情是有发生的,这也是公有云的一个缺陷。



那样对于公有云呢,一些企业就可能会选择部署私有云,私有云的好处是说他是一个完全由用户自己撑控的一个云,他所有的数据都运行在自己的所建的环境里面,这样的话安全性、可靠性完全撑控在自己手里。但是缺点呢,私有云的成本是比较高的,对于小微企业来说他的成本还是比较大的,



除了这两种之外呢,还有一种叫做混合云。混合云结合了公有云和私有云的共同的一些优势。混合云适用于这样的一些场景的业务,就是说某些企业他有大量的业务是需要对外的,同时他也有自己非常核心和机密的数据是企业内部用的,所以他需要放在私有云上去运行。在这样的场景之下,这些企业就会去选择混合云,他会把面向用户的、对外的服务放在公有云上,而内部自己用的比如说OA系统、财务系统、核心的机密数据、研发的一些应用放在私有云上,这样的话他既可以享受公有云价格便宜、弹性灵活这样的优势,

把核心业务放在私有云上,又可以确保核心业务的稳定和可靠。但是呢,混合云也有一个缺点,就是说这样的话他需要IT运维人员来同时管理两套云。一个是公有云厂商的云资源,一个是自建的私有云。这样的话运维成本会高一些。

以上就是这三种云的一些具体的情况和不同的应用场景。

还可以举个例子给大家更直观的展示下,比如说我们出差去外地,我们的住宿问题需要解决。

第一个解决方案就是我们可以选择住酒店。酒店这种解决方案就相当于公有云,因为酒店是面向所有的客户开放的,他提供的是一种标准化的服务,

第二种解决方案就是如果我财大气粗的话,我们可以选择自己建一栋房子,按自己的兴趣和习惯去装修。这样的话我们的成本会非常的高,但是体验是最棒的。这就相当于我们自建的私有云,

那么第三种方案呢,我们可以住单位的招待所,单位的招待所,他综合了前面两种方案的优势,他可能会针对本单位的人员提供了一些比较优质的定制化的服务,同时他的成本也是比较可控的,通过出差住宿的类比,给大家解释一下这三种云的不同特性。



云计算的服务类型:三种类型

云计算的服务类型主要可以分为三类,我们称之为IAAS云、PAAS云和SAAS云。IAAS云呢,称之为基础设施即服务,他主要是给用户提供基础设施的,包括计算资源、存储资源和网络等资源。说的直白一点就是他提供给你一台虚拟机,这个虚拟机就和你工作的电脑一样,他有CPU、有内存、有硬盘、有网络还有操作系统,像IAAS一般应用于企业的资源分配部门,像某些单位,他招了一批新的大学生,他需要给这些大学生发放一个工作电脑对吧,这个时候我们可以通过IAAS云来解决,我们可以通过桌面云技术给他分配一个桌面云。这样的话,他就相当于有了一个自己的办公电脑,那这个时候,他的电脑是空白的,他要做任何事情,他都需要自己在这个系统上安装软件才可以完成。这个就是我们所说的IAAS云,

第二个是我们的PAAS云,平台即服务,平台即服务,主要提供的是一些运行环境或者编程环境,这个层次的服务呢,一般运用在软件开发部门,在研发领域,我们给大家举两个常见的场景,

第一个场景是开发场景,比如说我们某个研发接到一个任务,说让你用Java语言开发一个具体功能的软件,对于这个研发来说,他首要的任务是什么?他首先要搭建一个完善的Java的开发测试的软件平台。然后才能在这个平台上来开展这个编程的工作。那么搭建这个平台就有可能会占用这个研发人员比较长的时间,这个是第一个场景。

第二个场景是产品的发布场景,举个例子,我们的研发已经在我们的平台上研发出来一个很好的产品,现在呢,要把我们的这个产品放在公有云上去发布。那么公有云上可能没有现成的这样的一个环境,因为你程序要运行,要能够给到用户去使用,你必须是要有一个非常完善的运行环境的,

所以在这种情况下,我们的程序员必须要在我们发布这个产品所在的公有云上去搭建这样的一个环境,然后才能进一步的发布,那针对这两种场景,IAAS云就不够简洁,如果你只给我们的程序员提供一个IAAS云,这样的效率是比较低的。因为程序员需要花费大量的时间去先搭建相关的这些环境。

但是PAAS云就可以很好的来解决这个问题。PAAS云,平台即服务,他可以为用户提供这样的一个平台。这个平台就可能就包括我们前面所说的Java开发平台,或者软件的运行平台。这样的话那对于开发程序或是产品发布,他就可以直接用PAAS云提供的平台。这样的话就大大的提高了效率,就不需要再花费大量的时间去重新搭建平台了。这就叫PAAS云。

第三个,SAAS云,软件即服务。SAAS云一般是用在一些商业场合。比如说金蝶,金蝶是提供CRM、ERP之类的软件的,对于中小型企业来说呢,他就没有必要说我自己买一台服务器,然后去安装这些软件,然后才能使用这些软件。他就直接去金蝶云上面直接获取这样的服务就可以了。这样的话,对于企业来说,他就无需购买软件,也无需购买硬件,他就可以直接可以使用这些软件了。

SAAS云还有另外一个非常典型的应用场景,就是Office,正常来说呢,我们使用Office,我们买一台电脑,然后再买Office软件,然后再把Office安装在我们的电脑上来使用Office。但是现在Office也提供SAAS服务了,这个产品叫Office365,他除了在你本地电脑上的Office之外呢,还可以登录到微软的Azure云,在Azure云上就可以在线的使用Office功能了,不需要安装软件,直接就可以使用Office服务了,这个也是SAAS非常重要的一个使用场景。



云计算的重要组成要素

云计算的概念,前面我们也提到了叫“云+端”。云和端是靠什么联接起来的呢,我们前面提到,是靠互联网。我们把这个模型具体化,就是图上的这个云计算=云服务平台+管道(连接的网络)最后就是我们的每一个用户,终端。终端呢,就是我们的手机、电脑、PAD等等,这些都叫终端。管道对应的就是我们运营商提供的这个通信网络。

云服务平台,对应的就是数据中心。在数据中心我们会有大量的计算、存储、网络等资源。通过云计算这样的一个技术架构,大家就可以更加清晰的了解到,云计算,云+端,这样的一个含义。



接下来我们来看一下数据中心,数据中心,是云这个抽像概念的一个实实在在存在的物理载体。那从这个载体中我们可以看到,他其实包含两部分内容。一部分是基础设施,他提供一些供电、制冷、监控、安防等最基本的功能。第二部分就是数据中心,他所存在的各种计算、存储、网络等等具体的资源。那么他的物理实体就可能是服务器、磁陈、交换机、存储、安全等设备。



这张图就比较详细的列举了数据中心中常见的一些设备。大家可以看到,大家可以看到,包括存储设备、存储网络设备,最低层都可以算作是存储相关的设备,上面的这两层他是服务器,包括服务器上运行的一些系统,操作系统。这些是计算资源所需要的最基础的设备。上面的一层他是网络层的设备。再往上就是一些安全设备,防火墙、VPN之类的设备。最上面就是应用,这些应用就是存放客户的一些比较关键的应用所需要的一些软件,图上的都是我们数据中心中可以对外提供给用户的资源他的物理的载体。



最后一张图是我们从技术解度给大家讲一下云计算他的逻辑架构。首先最底层是我们的数据中心,Data Center。往上的那一层就是数据中心的硬件,他主要是计算资源:服务器,存储设备、网络设备等等,有了这些硬件资源之后我们需要给他运行操作系统,让他可以正常运作。有了操作系统之后,这个时候我们要运行hypervisor层软件。hypervisor他指的是虚拟化层的软件,有了这个虚拟化层软件之后我们就可以在一个物理机上虚拟出来多个虚拟主机。

大家将来在公有云上或者私有云上,你创建的那个主机。我们一般都称之为云主机,或者叫虚拟主机。想要创建这个云主机或者虚拟主机就必须要有hypervisor这个软件。然后云主机、虚拟主机他是运行在hypervisor层软件上的。再往上呢,我们叫做Cloudmanager,叫做云管软件。前面大家也看到了,在数据中心里面,我们有大量的资源,大量的服务器,大量的存储设备、网络设备等等,这么多的设备他需要一个统一的管理,这样的话才能够保证整个云数据中心的运行效率。所以呢,我们需要一个Cloudmanager这一层软件,有了这些底层的功能软件之后,我们就可以创建我们的虚拟主机了,有了这个主机之后,我们就可以在上面创建我们的APP,然后把这个应用提供给最终的用户。这张图就是云计算他的一个核心的逻辑架构。

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原文地址:http://mp.weixin.qq.com/s?src=11&timestamp=1575812235&ver=2022&signature=3AT3LWMLce*BP1oo3z0roDTF6GQONzLICSqRGqSnPn8MJcmUGum8NtOxnY5Lo10p1dZwni2b*-nHw4ZP3nMl7rSEf9ykpftc-J1VsIpIcoZJCmAh3FsdycnK*5-ZnEoa&new=1

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