2024-06-23 14:09:00 星期日

什么是云计算？

云计算是一种基于互联网的计算方式，它提供共享的计算资源和数据，根据需求向计算机和其他设备提供服务。它是一种模式，可以实现对可配置计算资源（如计算机网络、服务器、存储、应用程序和服务）的无处不在、按需访问，这些资源可以快速进行配置和释放，管理工作量最小化。云计算和存储解决方案为用户和企业提供了在第三方数据中心存储和处理数据的各种能力，这些数据中心可能位于用户远距离的地方，从城市内到世界各地都有。云计算依赖于资源共享以实现一致性和规模经济，类似于电网覆盖电力网络的效果。 —维基百科。

传统计算到云计算的转变

从传统计算到云计算的转变是信息技术行业的一个重大变革,主要体现在以下几个方面:

• 计算资源的交付模式发生转变
  传统计算模式下,组织需要购买服务器、存储设备等硬件设施,自行建设数据中心。而云计算允许用户按需获取所需的计算资源,并按使用量付费,无需购置昂贵的硬件设备。
• 资源利用效率提高
  传统模式下,组织往往需要购买超出实际需求的硬件资源,以应对将来业务增长。而云计算可实现资源池化,通过虚拟化技术共享底层硬件资源,提高资源利用率。
• 运维模式改变
  传统模式下,IT人员需要花费大量精力维护硬件设施、操作系统和应用程序。而云计算将大部分维护工作交给云服务提供商,用户可专注于自身业务创新。
• 业务敏捷性增强
  传统架构下,组织扩展IT资源需要经历复杂的采购、部署流程。而云计算能够实现快速伸缩计算资源,显著提高业务响应速度。
• 成本结构改变
  传统模式下,大部分IT支出为资本支出。而云计算则转变为按需付费的运营支出模式,降低前期投资压力。

云计算服务模型

云计算服务通常分为三种主要的服务模型:

• 基础设施即服务(Infrastructure as a Service, IaaS)
  IaaS提供基础的IT资源,如虚拟化的计算、存储和网络资源。用户可自行部署操作系统、中间件和应用程序。典型的IaaS服务包括亚马逊AWS的EC2、Microsoft Azure的虚拟机等。
• 平台即服务(Platform as a Service, PaaS)
  PaaS为开发者提供完整的应用程序开发生命周期管理,包括编程环境、数据库、Web服务器等。开发者只需关注应用程序本身的开发,而无需管理底层的基础架构。典型的PaaS有AWS Elastic Beanstalk、Microsoft Azure App Service等。
• 软件即服务(Software as a Service, SaaS)
  SaaS是云计算中最高级别的服务,提供通过互联网访问的完整应用程序,无需在本地安装和运行。软件由服务提供商完全管理,用户只需通过Web浏览器或客户端访问。常见的SaaS应用包括Office 365、Salesforce、Google G Suite等。

云计算的基本分层架构

云计算的基本分层架构通常包括以下几个层次:

• 硬件资源层(Hardware Resource Layer)
  这是云计算架构的基础设施层,由大量的物理服务器、存储设备和网络设备组成。这些硬件资源通过虚拟化技术可以被划分为多个资源池共享使用。
• 虚拟化层(Virtualization Layer)
  通过虚拟化技术如虚拟机(VM)或容器将底层硬件资源虚拟化,形成可供灵活调度的资源池。虚拟化层对资源进行抽象,屏蔽掉底层硬件的物理特征。
• 资源管理层(Resource Management Layer)
  负责对资源池中的虚拟化资源进行统一调度和管理,实现资源的动态分配和弹性伸缩。通常采用自动化的资源编排工具实现。
• 平台层(Platform Layer)
  在虚拟资源之上,为开发者提供应用运行的平台环境,如操作系统、中间件、开发框架等。开发者可在此基础上部署和运行应用程序。
• 应用层(Application Layer)
  最顶层是为用户提供的各种云应用和服务,可以是SaaS形式直接交付,也可以是PaaS或IaaS模式下的自建应用。

  – 管理层(Management Layer)

  贯穿整个分层架构的管理层,负责实现云资源的调配、访问控制、监控、计费等管理职能。

云计算的关键技术

云计算的实现依赖于几项关键技术,主要包括:

• 虚拟化技术
  虚拟化是云计算的基础,它能将计算、存储、网络等物理资源对象化、池化,以软件定义的方式灵活分配和管理。虚拟机、容器是两种主要的虚拟化技术。
• 资源调度与自动化
  要高效整合海量的虚拟化资源,需要自动化的资源调度与编排技术,实现资源按需分配、弹性伸缩、负载均衡等管理。常用的工具如Kubernetes、Mesos等。
• 分布式存储技术
  为应对大规模数据存储需求,需要分布式存储系统将数据分散存储在多个节点上,提供高可靠、高扩展、高性能的存储服务,如HDFS、Ceph等。
• 分布式计算技术
  针对大数据、高并发等计算需求,利用分布式计算框架如Hadoop、Spark在数据中心规模内并行处理任务,提高计算效率。
• 网络虚拟化技术
  通过软件定义网络(SDN)、网络功能虚拟化(NFV)等技术,在同构硬件之上构建弹性灵活、可编程的虚拟网络架构。
• 安全技术
  涉及身份认证、访问控制、数据加密、隔离安全等技术,确保多租户场景下的资源、数据、隐私安全。
• DevOps
  融合开发(Dev)和运维(Ops)理念的一种文化和实践,通过自动化、持续集成等手段,加快应用交付和部署效率。