云计算核心技术剖析学习笔记_1

           Ch1 云计算的概念

什么是云计算？

“云计算是新一代IT模式，在后端大规模、高可靠性和非常自动化(如果不是高自动化，也就显示不出云计算的意义)的云计算中心支持下，人们只要接入互联网，就能非常方便地访问各种基于云的应用和信息，并免去了安装、维护等烦琐操作(甚至包括可以自定制自己喜欢的模式、特色）”

云计算优点

云计算特点

云计算由来

“虽然很多伟大的发明和技术在我们看来都是些突发奇想的产物，但真正探究起来，这些东西大多是通过一代人甚至几代人的积累演变而成的。其中，最明显的例子莫过于计算机本身。

早在2000年前，我们中国人就发明了算盘这一强大的计算工具。

1642年，法国数学家帕斯卡在英国数学家奥特雷所制作的“计算尺”的基础上，制成了能进行八位计算的“加法器”。

1673年，德国数学家莱布尼茨在巴黎制造了一个能进行加、减、乘、除及开方运算的计算器，名为乘法器。

1820年，英国人查尔斯.巴贝奇构想和设计了世界上第一台完全可编程的计算机，可惜由于当时技术条件和经费的限制，这台计算机示能在他有生之年问世。

到了20世纪，艾伦.图灵的图灵机思想和新兴的电子技术都对最后ENIAC的问世起到了非常关键的作用。……"

云计算思想演化

电厂模式——》效用模式——》网格模式——》云计算

电厂模式

效用模式(utility computing)

其核心概念借鉴了上面所提供的电厂模式，具体目标是整合分散在各地的服务器、存储系统以及应用程序来共享给多个用户，让用户能够像灯泡插入灯座一样来使用计算机资源，并且根据需要来付费。

网格计算(grid computing)

……其核心概念与上面的效用计算非常接近，但是它的侧重点不同。网格计算研究如何把一个非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分给许多低性能的计算机来处理，最后把这些计算结果综合起来攻克大问题。可惜的是，由于网格计算在商业模式、技术和安全性方面的不足，使得其并没有在工程界和商业界取得预期的成功。但在学术界，它还是有一定的应用，比如用于寻找外星人的"SETI"计划等。

云计算的核心与前面的效用计算和与网格计算非常类似，也是希望IT技术能像使用电力那样方便，并且成本低廉。但与效用计算和网格计算不同的是，现在在需求方面已经有了一定的规模，同时在技术方面也已经基本成熟了。因此，与效用计算和网格计算相比，云计算的发展将更脚踏实地。

技术支持

如果没有强大的技术做支撑的话，云计算也会像先前的效用计算和网格计算那样只能局限于学术界。如图1-3所示，云计算主要有5大类技术的支持，就是由于这些技术所提供的强大动力，云计算不再是空中楼阁。

 图1-3　技术方面的支持

1. 摩尔定律

随着摩尔定律依旧推动着整个硬件产业的发展，芯片、内存和硬盘等硬件设备在性能和容量方面也得到了极大的提升。在这方面，最明显的例子莫过于芯片。虽然在单线程性能方面，它并没有像奔腾时代那样突飞猛进，但是已经非常强悍了。再加上多核配置，整体性能达到了前所未有的水平。比如，最新的x86芯片在性能上已经是30年前8086的一千倍，而现在用于手机等低能耗移动设备的ARM芯片在性能上比过去的大型主机上的芯片都强大得多，同时这些硬件设备的价格也比过去更便宜。还有，诸如SSD和GPU等新兴技术的出现都极大地推动着IT产业的发展。可以说，摩尔定律为云计算提供了充足的"动力"。

2. 网络设施

由于ADSL宽带和光纤入户的不断普及，现在的网络带宽已经从过去平均50Kb/s增长至平均1Mb/s以上，基本满足了大多数服务的需求，其中包括视频等多媒体服务。再加上无线网络和移动通信的不断发展，人们在任何时间、任何地点都能利用互联网。可以说，现在互联网不再像过去那样是一种奢侈品，而是社会的基础设施，并使得终端和云紧紧地连在了一起。

3. Web技术

Web技术经过20世纪90年代的"混沌期"和21世纪初的"阵痛期"，已经进入"快速发展期"。随着类似AJAX、jQuery、Flash、Silverlight和HTML5等Web技术的不断发展，Chrome、Firefox和Safari等性能出色、功能强大的浏览器的不断涌现， Web已经不再是简单的页面。在用户体验方面，Web已经越来越接近桌面应用，这样用户只要通过互联网和云连上，就能通过浏览器使用各种功能强大的Web应用。

4. 系统虚拟化

虽然x86芯片的性能已经非常强大了，但每台x86服务器的利用率还非常低，可以说，在能源和购置成本等方面的浪费极大。但随着VMware的vSphere和开源的Xen等基于x86架构的系统虚拟化技术的发展，一台服务器能整合过去多台服务器的负载，从而有效地提升硬件的利用率，并降低能源的浪费和硬件的购置成本。更重要的是，这些技术有效地提升了数据中心自动化管理的程度，从而极大地减少在管理方面的投入，使云计算中心的管理更智能。

5. 移动设备

随着苹果的iOS和Google的Android这类智能手机系统的不断发展和普及，诸如手机这样的移动设备已经不仅仅是一个移动电话而已，更是一个完善的信息终端。通过它们，可以轻松访问互联网上的信息和应用。由于其整体功能也越来越接近台式机，通过这些移动设备能够随时随地访问云中的服务。

就像上文所提到的那样，云计算并不是突发奇想，而是在思想和技术这两方面不断成熟和发展的产物

1.3 云计算诞生

SaaS

在1999年，桌面应用还是唯一主流的时候，当时Oracle的高管Marc Benioff看准了Web应用将取代桌面应用这一大趋势，创建了Salesforce这家以销售在线CRM（Customer Relationship Management，客户关系管理）系统为主的互联网公司，并定义了SaaS（Software as a Service，软件即服务）这个概念。SaaS的意思是软件将会以在线服务的形式提供给用户，而且避免了安装和运维等烦琐的步骤。Salesforce的在线CRM一经推出，不仅受到技术界的好评和用户支持，而且越来越多的软件选择了SaaS这种模式来发布。总地来说，由于SaaS的诞生和不断发展，人们开始相信类似云计算的产品不论在技术上还是在商业上都是可行的。

IBM和Google的合作

1.3.5　IBM和Google的合作

一位名叫克里斯托夫·比希利亚的Google高级工程师为了推广Google的一些新技术，利用他20%的时间在其母校华盛顿大学开了一门名叫"Google 101"的课程，通过这门课程指导学生学习一些常用于Google内部的分布式技术，比如MapReduce等。接着，这个项目也得到IBM的支援。在合作过程中，IBM和Google都意识到这些分布式技术在商业和科研方面的巨大潜力，并最终在2007年10月8日共同宣布了一项"大规模分布式计算"推进计划。两家公司将投资建立一个大型的数据中心，学生可以通过互联网远程访问该数据中心，并进行远程研究。这个项目也称为"云计算"的推进计划，这就是云计算的诞生。

1.6云计算使用场景

IDC(Internet Data Center)互联网数据中心

企业云

云存储系统

虚拟桌面云

分散管理将给整个IT部门带来沉重的压力，而且相关的数据和信息安全不能被有效地监控，同时企业更希望能降低终端桌面系统的整体成本，并且使其使用起来更稳定、灵活。虚拟桌面云是这方面一个非常不错的解决方案，它利用了成熟的桌面虚拟化技术。桌面虚拟化技术是将用户的桌面环境与其使用的终端解耦，在服务器端以虚拟镜像的形式统一存放和运行每个用户的桌面环境，而用户则可通过小型的终端设备来访问其桌面环境，系统管理员可以统一管理用户在服务器端的桌面环境，比如安装、升级和配置相应软件等。这个解决方案比较适合那些需要使用大量桌面系统的企业。相关的产品有Citrix(思捷)的Xen Desktop和VMware的VMware View。

开发测试云

开发、测试总是烦琐、易错和耗时的过程，特别是在准备测试环境阶段。另外，还会遇到诸如测试资源管理混乱、难于重现问题发生的环境和缺乏压力测试所需要的强大计算能力等棘手问题。而开发测试云能有效解决上面这些问题。它通过友好的Web界面预约、部署、管理和回收整个开发测试环境，通过预先配置好（包括操作系统、中间件和开发测试软件）的虚拟镜像来快速构建一个个异构的开发测试环境，通过快速备份/恢复等虚拟化技术来重现问题，并利用云的强大的计算能力来对应用进行压力测试。它比较适合那些需要开发和测试多种应用的组织和企业，比如银行、电信和政府等。相关解决方案有IBM Smart Business Development and Test Cloud。

大规模数据处理云

企业需要分析大量数据来洞察业务发展的趋势、可能的商业机会和存在的问题，从而作出更好、更快、更全面的判断。还有，物联网会采集海量数据，大规模数据处理云通过将数据处理软件和服务运行在云计算平台上，利用云平台的计算能力和存储能力来对海量数据进行大规模处理。除了上面提到的物联网之外，还有许多企业和机构都会有这方面的需求。相关产品有Apache的Hadoop等。

协作云

电子邮件、IM（Instant Messaging，即时通信）、SNS（Social Networking Services，社交网络服务）和通信工具（比如Skype和WebEx）等都是很多企业和个人必备的协作工具，但是维护这些软件及其硬件却是一件让人非常头疼的工作。协作云是云供应商在IDC云的基础上或者直接构建的一个专属的云，并在这个云中搭建整套协作软件，将这些软件共享给用户。它非常适合那些需要一定的协作工具，但不希望维护相关的软硬件和支付高昂的软件许可证费用的企业与个人。这方面，最具代表性的产品莫过于IBM的LotusLive，它主要包括会议、办公协作和电子邮件这3大服务。当然Google Apps也是不容忽视的，其中Gmail和Gtalk都是协作的利器。

游戏云

HPC(High Performance Computing)云

云杀毒

新型病毒的不断涌现，使得杀毒软件的病毒特征库的规模与日俱增。如果在安装杀毒软件的时候，附带安装庞大的病毒特征库的话，将会影响用户体验，而且杀毒软件本身的运行也会极大地消耗系统资源。通过云杀毒技术，杀毒软件可以将有嫌疑的数据上传到云中，并通过云中庞大的特征库和强大的处理能力来分析这个数据是否含有病毒。这非常适合那些需要使用杀毒软件来捍卫其电脑安全的用户。现有的杀毒软件都支持一定的云杀毒特性，比如360杀毒和金山毒霸等。

1.5　云计算的影响

虽然云计算最初只是由IBM和Google这两家公司主导的，但是就像图1-4所示的那样云计算将会对整个IT产业带来非常深远的影响，其中包括服务器供应商、软件开发商和云终端供应商这3个云计算建设者和作为云计算运维者的云供应商。本节将从上面提到的这4个角度进行分析，之后会总结云计算对整个IT产业的影响。

 图1-4　云计算的影响

1.5.1　服务器供应商

这类公司主要包括IBM、HP、Dell和Cisco等。主要有两个方面的变化。其一，是需求方面的变化，虽然中小企业会不断加大对IT技术的使用，但由于它们将会把云服务作为首选，所以对服务器供应商而言，来自中小企业的订单将会不断减少，但来自云供应商的订单则会大量增加。其二，是产品方面的变化。由于大型云计算中心对硬件有自己的一套设计和想法，所以会希望服务器供应商能为它们定制硬件，这导致服务器供应商整体产品的方向将会从原先的以生产通用的x86服务器为主，转变为通用和定制兼顾，而且为云计算作优化的解决方案将受到极大欢迎。虽然云计算将会对部分非常依赖中小企业的硬件厂商带来非常不利的影响，但是从长期来看，那些不断创新并且提出非常优秀的云计算解决方案的硬件厂商将会脱颖而出，并从云计算大潮中获利。

1.5.2　软件开发商

最典型的公司有微软、Red Hat、Oracle和VMware等。主要有3方面的变化。首先，在软件交付方式上的变化。虚拟器件（Virtual Appliance）等软件发布格式的引入，不仅降低了软件的开发、维护和销售等方面的成本和复杂度，而且也加快了软件部署的速度。其次，在软件销售和发布方式上的变化。各种基于云的软件发布平台（比如苹果的App Store、中国移动的Mobile Market和VMware Virtual Appliance Marketplace等）的出现使得发布、推广和销售软件越来越简单，而且成本更低。比如，和传统软件发布前期需要大量资金支持不同的是，在苹果的App Store上发布软件的成本基本为零，而且能直面超过5000万iOS系统（包括iPhone、iPod Touch和iPad）的使用者。最后，在技术上的变化。软件将与云技术进行深度整合，比如应用类的软件基本上都将选择Web作为其首选界面，而中间件和底层的系统软件将会为运行在云中作更多的优化。

1.5.3　云终端供应商

这方面的公司有Apple、Nokia、三星和联想等。由于移动设备的轻便性、性能的日渐提高和能方便地接入多种无线网络（比如Wi-Fi和3G等），所以市场对移动设备的需求将与日俱增，而且将来云终端将不会仅仅是手机、平板和笔记本这几种移动设备，而是会涉及社会的方方面面，比如电视和汽车等。因此，在这方面会有非常大的创新空间。

1.5.4　云供应商

相关的公司有国外的Amazon、Google和RackSpace等，国内的中国移动和中国电信等。随着云计算不断被大众所接受，云计算中心在运营规模上会不断增大，这将会给云供应商带来很多机会来降低其运营成本，并提升经营利润。比如，将云计算中心建设在能源成本低的地方（比如电厂附近）或者建在制冷成本低的地方（比如天气寒冷的地点）。而且由于运行的工作负载的规模非常庞大，将整体提高服务器利用率。同时云的业务都非常稳定，所以能给云供应商带来持久的现金流。

1.5.5　整个IT产业

不可否认，在短期内，由于产业结构的变化，云计算有可能会给整个IT产业带来一定程度的阵痛。但是从长期来看，云计算将会对整个IT产业带来非常正面的影响，因为云计算将推动整个产业进一步优化布局和专业分工，并且提供一个让所有IT人不断创新的舞台。最终，这些参与者会像之前大型机时代和PC时代那样同心协力创造出一整套属于云计算的产业链。

本章介绍了与云计算概念相关的几个方面，比如定义、由来、诞生和成长等。大家现在已经对云计算有了些基本的认识，并且有可能对云计算充满了更多的好奇。在下一章中，我们将选取云计算概念中非常重要的一部分--架构来进行深入介绍。

总结一下：

1、云计算是一种新商业IT模式，直观说来，即——在超大规模、非常自动化、高可靠性(有许多国内学者——如刘鹏教授www.chinacloud.cn——在这方面仍在研究)的云计算中心支持下，人们只需要接入互联网，按需使用应用和信息。

2、云计算的特点：在上述谈及云计算的概念时，其核心特点即已说了，其它的特点——高度的抽象性、按需服务、廉价……都是由本身表现出来

2、许多概念看起来乍一听是如此的新奇和振奋人心，然而，其并不是无本之木——云计算的诞生，也是有许多理论和实践基础的，如它的

思想演化：电厂模式——>效用计算——>网格计算——>云计算

技术支持:

1)摩尔定律

2)网络设施——很显然，没有网张，哪谈得上云，云计算要大力发展，现有的网络设施和网络瓶颈还得解决！

3)Web技术——使用云的接口

4)系统虚拟化——这也是云计算的两大核心(虚拟化技术+分布式数据库技术)

5)移动设备——或者说是各种智能终端,如PC、SmartPhones、平板电脑Tablet

3、云计算的应用

IDC云、企业云、云存储、虚拟桌面云、开发测试云、大规模数据处理云、协作云、游戏云(盛大公司)、HPC云、云杀毒、

4、云计算的影响

 图1-4　云计算的影响

可见，这也是为什么那么多企业在力推云计算的原因！

关于《云计算核技术剖析》（吴朱华编著）可试读点击打开链接

http://book.51cto.com/art/201105/262025.htm