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云计算,转载

【转载】云计算基础知识

原文 柚子_Zzz 柚子_Zzz 2020-05-20

(一)

**文章目录:

  • 云计算的概念
  • 云计算的特点
  • 云的分类
  • 云计算影响产业

一、云计算的概念

云计算是一种基于互联网的计算新方式,通过互联网上异构、自治的服务为个人和企业用户提供按需即取的计算。广义上说,云计算指厂商通过建立网络服务器集群,向各种不同类型客户提供在线软件服务、硬件租借、数据存储、计算分析等不同类型的服务。

二、云计算的特点

(1)超大规模:大多数云计算中心都具有相当的规模,比如, Google云计算中心已经拥有几百万台服务器, 而Amazon 、IBM、微软、Yahoo等企业所掌控的云计算规模也毫不逊色,并且云计算中心能通过整合和管理这些数目庞大的计算机集群来赋予用户前所未有的计算和存储能力。
(2)抽象化:云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务,所请求的资源都来自“云”,而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行,但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置,这样能有效地简化了应用的使用。
(3)高可靠性:在这方面,云计算中心在软硬件层面采用了诸如数据多副本容错、心跳检测和计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性,还在设施层面上的能源、制冷和网络连接等方面采用了冗余设计来进一步确保服务的可靠性。
(4)通用性:云计算中心很少为特定的应用存在,但其有效支持业界大多数的主流应用,并且一个“云”可以支撑多个不同类型应用的同时运行,并保证这些服务的运行质量。
(5)高可扩展性:用户所使用“云”的资源可以根据其应用的需要进行调整和动态伸缩,并且再加上前面所提到的云计算中心本身的超大规模,使得“云”能有效地满足应用和用户大规模增长的需要。
(6)按需服务:“云”是一个庞大的资源池,用户可以按需购买,就象自来水、电和煤气等公用事业那样根据用户的使用量计费,并无需任何软硬件和设施等方面的前期投入。
(7)廉价:首先,由于云计算中心本身巨大规模所带来的经济性和资源利用率的提升,其次,“云”大都采用廉价和通用的 X86 节点来构建,因此用户可以充分享受云计算所带来的低成本优势,经常只要花费几百美元就能完成以前需要数万美元才能完成的任务。
(8)自动化:云中不论是应用、服务和资源的部署,还是软硬件的管理,都主要通过自动化的方式来执行和管理,从而极大地降低整个云计算中心庞大的人力成本。
(9)节能环保:云计算技术能将许许多多分散在低利用率服务器上的工作负载整合到云中,来提升资源的使用效率,而且云由专业管理团队运维,所以其PUE(Power Usage Effectiveness ,电源使用效率值)值和普通企业的数据中心相比出色很多,比如, Google数据中心的PUE值在 1.2 左右,也就是说,每一块钱的电力花在计算资源上,只需再花两角钱电力在制冷等设备,而常见的PUE在2和3之间,并且还能将云建设在水电厂等洁净资源旁边,这样既能进一步节省能源方面开支,又能保护了环境。
(10)完善的运维机制:在“云”的另一端,有全世界最专业的团队来帮用户管理信息,有全世界最先进的数据中心来帮用户保存数据。同时,严格的权限管理策略可以保证这些数据的安全。这样,用户无需花费重金就可以享受到最专业的服务。
由于这些特点的存在,使得云计算能为用户提供更方便的体验和更低廉的成本,同时这些特点也是为什么云计算能脱颖而出,并且能被大多数业界人员所推崇的原因之一。

三、云的分类

目前看来,云主要分类有公有云、私有云、混合云、移动云和行业云。随着云计算的不断发展,可能会产生更多种类的云。

公有云

公有云通常指第三方提供商为用户提供的能够使用的云。公有云一般可通过Internet使用,可能是免费或成本低廉的。这种云有许多实例,可在当今整个开放的公有网络中提供服务。

  • 优点:规模大、价格低廉、灵活、功能全面
  • 缺点:缺乏信任、不支持遗留环境

私有云

私有云为一个企业单独使用而构建,提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。私有云可由企业的IT部门或云平台业务提供商搭建。企业可以在搭建的云平台基础上部署自己的网络或应用服务。私有云可部署在企业的数据中心中,也可统一部署在云平台业务提供商的机房。

  • 优点:数据安全、服务质量稳定、充分利用现有硬件资源、支持定制和遗留应用、不影响现有IT管理的流程
  • 缺点:成本开支高、运营成本高

混合云

混合云是公有云和私有云两种服务方式的结合。由于安全和控制原因,并非所有的企业信息都能放置在公有云上,因此大部分已经应用云计算的企业将会使用混合云模式。混合云为其他目的的弹性需求提供了很好的基础。比如私有云可以把公有云作为灾难转移的平台,在需要的时候使用它。

  • 优点:私密性与成本的平衡,兼顾了私有云的私密性高的特点与公有云成本低的特点
  • 缺点:混合云产品较少、操作复杂

移动云

移动云把虚拟化技术应用于手机和平板电脑。适用于移动设备终端(手机或平板电脑)使用企业应用系统资源,它是云计算移动虚拟化中非常重要的一部分。

  • 优点:使用方便、适用于个人用户、成本低
  • 缺点:支持面小、服务单一

行业云

行业云是一种云平台。它由行业内或某个区域内起主导作用或者掌握关键资源的组织建立和维护,以公开或者半公开的方式向行业内部或相关组织和公众提供有偿或无偿服务。

  • 优点:针对性强、降低用户成本
  • 缺点:支持面小、前期建设成本高

四、云计算影响产业

  • 软件开发商
  • 服务器供应商
  • 云终端供应商
  • 云供应商

(二)

文章目录

  • 云计算框架
  • 云计算的三种服务模式
  • 云管理层

一、云计算框架:服务和管理

在服务方面,主要以提供用户基于云的各种服务为主,共包含三个层次:

  • 其一是Software as a Service软件即服务,简称SaaS,这层的作用是将应用主要以基于Web的方式提供给客户;
  • 其二是Platform as a Service平台即服务,简称PaaS,这层的作用是将一个应用的开发和部署平台作为服务提供给用户;
  • 其三是Infrastructure as a Service基础架构即服务,简称IaaS,这层的作用是将各种底层的计算(比如虚拟机)和存储等资源作为服务提供给用户。

从用户角度而言,这三层服务,它们之间关系是独立的,因为它们提供的服务是完全不同的,而且面对的用户也不尽相同。但从技术角度而言,云服务这三层之间的关系并不是独立的,而是有一定依赖关系的,比如一个SaaS层的产品和服务不仅需要使用到SaaS层本身的技术,而且还依赖PaaS层所提供的开发和部署平台或者直接部署于IaaS层所提供的计算资源上,还有,PaaS层的产品和服务也很有可能构建于IaaS层服务之上。

在管理方面,主要以云的管理层为主,它的功能是确保整个云计算中心能够安全和稳定的运行,并且能够被有效地管理。

二、云计算的三种服务模式

Software as a Service:软件即服务

SaaS是最为成熟、最出名,也是得到最广泛应用的一种云计算。大家可以将它理解为一种软件分布模式,在这种模式下,应用软件安装在厂商或者服务供应商那里,用户可以通过某个网络来使用这些软件,通常使用的网络是互联网。这种服务模式的优势是,由服务提供商维护和管理软件、提供软件运行的硬件设施,用户只需拥有能够接入互联网的终端,即可随时随地使用软件。这种模式下,客户不再像传统模式那样花费大量资金在硬件、软件、维护人员,只需要支出一定的租赁服务费用,通过互联网就可以享受到相应的硬件、软件和维护服务,这是网络应用最具效益的营运模式。对于小型企业来说,SaaS是采用先进技术的最好途径。Salesforce.com、NetSuite、Google的Gmail和SPSCommerce.net都是这方面非常好的例子。

  • 涉及技术:HTML、JavaScript、CSS等

Platform as a Service平台即服务

PaaS提供了基础架构,把开发环境作为一种服务来提供。这是一种分布式平台服务,软件开发者可以在这个基础架构之上建设新的应用,或者扩展已有的应用,同时却不必购买开发、质量控制或生产服务器。Salesforce.com的Force.com、Google的App Engine和微软的Azure(微软云计算平台)都采用了paas的模式。这些平台允许公司创建个性化的应用,也允许独立软件厂商或者其他的第三方机构针对垂直细分行业创造新的解决方案。

  • 涉及技术:REST、多租户、并行处理、应用服务器、分布式缓存等

Infrastructure as a Service基础架构即服务

IaaS把厂商的由多台服务器组成的“云端”基础设施,作为计量服务提供给客户。它将内存、I/O设备、存储和计算能力整合成一个虚拟的资源池为整个业界提供所需要的存储资源和虚拟化服务器等服务。这是一种托管型硬件方式,用户付费使用厂商的硬件设施。IaaS通常会按照“弹性云”的模式引入其他的使用和计价模式,也就是在任何一个特定的时间,都只使用你需要的服务,并且只为之付费。IaaS的优点是用户只需低成本硬件,按需租用相应计算能力和存储能力,大大降低了用户在硬件上的开销。例如Amazon Web服务(AWS), IBM的BlueCloud等均是将基础设施作为服务出租。

  • 涉及技术:虚拟化、分布式存储、关系型数据库、NoSQL等

三、云管理层

虽然和前面云服务的3层相比,熟悉云管理层的人非常少,但是它确实是云最核心的部分,就好像一个公司离不开其董事会的管理一样。与过去的数据中心相比,云最大的优势在于云管理的优越性。云管理层也是前面3层云服务的基础,并为这3层提供多种管理和维护等方面的功能和技术。如下图所示,云管理层共有9个模块,这9个模块可分为3层,它们分别是用户层、机制层和检测层。

用户层

顾名思义,这层主要面向使用云的用户,并通过多种功能来更好地为用户服务,共包括4个模块:用户管理、客户支持、服务管理和计费管理。

  • (1)用户管理对于任何系统而言,对于用户的管理都是必需的,云也是如此。云方面的用户管理主要有3种功能。其一是账号管理,包括对用户身份及其访问权限进行有效地管理,还包括对用户组的管理;其二是单点登录,英文为“Single Sign On”,其意义是在多个应用系统中,用户只需要登录一次就可以访问所有相互信任的应用系统,这个机制可以极大地方便用户在云服务之间进行切换;其三是配置管理,对与用户相关的配置信息进行记录、管理和跟踪,配置信息包括虚拟机的部署、配置和应用的设置信息等。
  • (2)客户支持好的用户体验对于云而言也是非常关键的,所以帮助用户解决疑难问题的客户支持是必需的,并且需要建设一整套完善的客户支持系统,以确保问题能按照其严重程度或者优先级来依次进行解决,而不是一视同仁。这样,能提升客户支持的效率和效果。
  • (3)计费管理利用底层监控系统所采集的数据来对每个用户所使用的资源(比如所消耗CPU的时间和网络带宽等)和服务(比如调用某个付费API的次数)进行统计,来准确地向用户索取费用,并提供完善和详细的报表。
  • (4)服务管理大多数云都在一定程度上遵守SOA(Service-Oriented Architecture,面向服务的架构)的设计规范。SOA的意思是将应用不同的功能拆分为多个服务,并通过定义良好的接口和契约来将这些服务连接起来,这样做的好处是能使整个系统松耦合,从而使整个系统能够通过不断演化来更好地为客户服务。而一个普通的云也同样由许许多多的服务组成,比如部署虚拟机的服务、启动或者关闭虚拟机的服务等,而管理好这些服务对于云而言是非常关键的。

机制层

这层主要提供各种用于管理云的机制。通过这些机制,能让云计算中心内部的管理更自动化、更安全和更环保。和用户层一样,该层也包括4个模块:运维管理、资源管理、安全管理和容灾支持。

  • (1)运维管理
    云的运行是否出色,往往取决于其运维系统的强健和自动化程度。而和运维管理相关的功能主要包括3个方面。首先是自动维护:运维操作应尽可能地专业和自动化,从而降低云计算中心的运维成本。其次是能源管理:它包括自动关闭闲置的资源,根据负载来调节CPU的频率以降低功耗并提供关于数据中心整体功耗的统计图与机房温度的分布图等来提升能源的管理,并相应地降低浪费。还有就是事件监控:它是通过对在数据中心发生的各项事件进行监控,以确保在云中发生的任何异常事件都会被管理系统捕捉到。
  • (2)资源管理这个模块和物理节点的管理相关,比如服务器、存储设备和网络设备等,它涉及下面这3个功能。其一是资源池:通过使用资源池这种资源抽象方法,能将具有庞大数量的物理资源集中到一个虚拟池中,以便于管理。其二是自动部署:也就是将资源从创建到使用的整个流程自动化。其三是资源调度:它将不仅能更好地利用系统资源,而且能自动调整云中资源来帮助运行于其上的应用更好地应对突发流量,从而起到负载均衡的作用。
  • (3)安全管理安全管理是对数据、应用和账号等IT资源采取全面保护,使其免受犯罪分子和恶意程序的侵害,并保证云基础设施及其提供的资源能被合法地访问和使用。主要包括下面这7种机制。
  • (4)容灾支持在容灾方面,主要涉及两个层面。其一是数据中心级别。如果数据中心的外部环境出现了类似断电、火灾、地震或者网络中断等严重的事故,将很有可能导致整个数据中心不可用,这就需要在异地建立一个备份数据中心来保证整个云服务持续运行。这个备份数据中心会实时或者异步地与主数据中心进行同步,当主数据中心发生问题的时候,备份数据中心会自动接管在主数据中心中运行的服务。其二是物理节点级别。系统需要检测每个物理节点的运行情况,如果一个物理节点出现问题,系统会试图恢复它或者将其屏蔽,以确保相关云服务正常运行。

检测层

这层比较简单,主要监控这个云计算中心的方方面面,并采集相关数据,以供用户层和机制层使用。

  • 监控系统全面监控云计算的运行主要涉及3个层面。其一是物理资源层面,主要监控物理资源的运行状况,比如CPU使用率、内存利用率和网络带宽利用率等。其二是虚拟资源层面,主要监控虚拟机的CPU使用率和内存利用率等。其三是应用层面,主要记录应用每次请求的响应时间(Response Time)和吞吐量(Throughput),以判断它们是否满足预先设定的SLA(Service Level Agreement,服务级别协议)。

历史上的今天:

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