理解云計算

注：本文本人譯自https://dzone.com/refcardz/getting-started-cloud，原作者David Posin 和 Daniel Rubio。轉載請注明出處。

1. 關于云計算

云計算概念囊括了廣泛的為企業(yè)和消費者提供的服務。從根本上講，云計算是指基于特定目的通過互聯(lián)網(wǎng)使用位于世界上某個地方的資源。

與云服務的交互通常是通過瀏覽器（web browser）或者命令行（CLI）工具來實現(xiàn)的，通常不需要安裝軟件和硬件，并且不用租用數(shù)據(jù)中心。

Google和Amazon是最早進入云計算領域的兩家廠商，Microsoft緊隨其后。隨著時間推移，云計算廠商的產(chǎn)品線逐漸成熟，同時競爭也不斷加劇。IBM和Rackspace，以及其他公司也都相繼加入了競爭。云計算領域現(xiàn)在有無數(shù)的公司在提供服務。本文主要聚焦在Google、Amazon和Microsoft這幾家廠商，主要原因是在撰寫本文的時候他們是市場上云計算的主要領導者，并且都擁有相當成熟的產(chǎn)品線。

2. 云計算的類型

云計算主要分為三種主要的類型：IaaS, PaaS 和 SaaS. 以下會詳細討論每種類型.

IaaS (Infrastructure as a Service) - 基礎設施即服務

IaaS是人們討論云計算時候最先想到的。IaaS模擬了企業(yè)傳統(tǒng)上用來創(chuàng)建內部和外部網(wǎng)絡系統(tǒng)而購買的硬件設備。安裝硬件和連接到物理網(wǎng)絡這些繁瑣的工作現(xiàn)在通過創(chuàng)建一些配置就可以實現(xiàn)了。幾乎傳統(tǒng)網(wǎng)絡的每一個部分都可以提供為云服務。

例如:

  • 服務器（Servers）
  • 防火墻（Firewalls）
  • 路由器（Routers）
  • 負載均衡器（ Load Balancers）
  • 內容提供網(wǎng)絡 CDN (Content Delivery Network)

優(yōu)點：

  • 沒有硬件：不需要設備的投資
  • 花費跟使用量相關：初始投資會比購買設備少得多。
  • 可擴展性：網(wǎng)絡可以很容易的擴展、收回或者轉換，而不會因租約或者收購而引起財務影響。
  • 快速管理：能夠快速地解決網(wǎng)絡問題或改進網(wǎng)絡配置。

缺點：

  • 學習曲線陡峭：需要花費相當大的時間和精力才能夠全面利用IaaS服務提供的各種可能性。
  • 不受自己控制：提供網(wǎng)絡支持的各種資源受控于其他公司。
  • 服務協(xié)議：與IaaS提供商簽訂的服務使用協(xié)議可能需要法律方面的審核。
  • 網(wǎng)絡可靠性：大多數(shù)的Iaas提供商提供99%以上的服務可用時間，所以不用太擔心，但總還是有一定的不可用的幾率發(fā)生。

SaaS (Software as a Service) - 軟件即服務

SaaS，軟件即服務，在現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)時代是如此常見，以至于經(jīng)常被人忽視它也是云計算領域的一部分。SaaS是指提供一系列業(yè)務的基于互聯(lián)網(wǎng)的產(chǎn)品，它包括從電子郵箱服務到人力管理的各種產(chǎn)品。

傳統(tǒng)上與SaaS產(chǎn)品交互主要是通過web瀏覽器來實現(xiàn)。隨著移動設備的普及，交互方式也在慢慢的不斷改變?，F(xiàn)在大多數(shù)的SaaS產(chǎn)品都提供網(wǎng)頁和移動設備的客戶端。

例子：

  • 郵箱服務: Gmail, Outlook.com
  • 客戶關系管理 (CRM): Salesforce
  • 辦公: Office.com, Dropbox, Box.com, Google Docs
  • 應用支持: InsideOps, Logentries, Google Forms

優(yōu)點：

  • 受管理的服務：SaaS產(chǎn)品的客戶只用聚焦在產(chǎn)品的具體使用即可，不用關心具體軟件或者硬件是如何運行的。
  • 快速和定期的升級：客戶只用關心產(chǎn)品本身；SaaS提供商會持續(xù)的改進、修復、維護產(chǎn)品從而不斷改進他們提供產(chǎn)品的可用性。
  • 跨平臺： 企業(yè)級的SaaS產(chǎn)品通常都能工作在所有的現(xiàn)代瀏覽器和各種移動設備上。
  • 專有的客戶支持：如果有什么東西需要改正，你的內部資源不用中斷自己的工作去做這些事情，而是交由SaaS提供商去做。

缺點：

  • 產(chǎn)品更新不受自己控制：產(chǎn)品的開發(fā)和功能的增加不受你的控制。當然，大多數(shù)的供應商都為客戶提供了反饋需求的渠道。
  • 服務協(xié)議：與SaaS提供商簽訂的服務使用協(xié)議可能需要法律方面的審核。
  • 定制困難：在SaaS 產(chǎn)品中為你公司的量身定制某些特定需求可能很難做到或者成本很高。
  • 可靠性：大多數(shù)的SaaS產(chǎn)品提供99%以上的服務可用時間，但總還是有一定的不可用的幾率發(fā)生。

PaaS (Platform as a Service) - 平臺即服務

PaaS，平臺即服務，相比SaaS和IaaS一直受到關注較少，直到最近情形才有所改變。PaaS提供的能力最近越來越受到重視，因此有越來越多的PaaS產(chǎn)品不斷涌現(xiàn)。PaaS處于IaaS和SaaS的中間位置。PaaS服務允許客戶在現(xiàn)有工具基礎之上創(chuàng)建自己定制化的產(chǎn)品。

例子：

  • 定制交互式跑步比賽：RaceLink
  • 應用構建: Google App Engine, SAP Hana, Cloud Foundry

優(yōu)點: (與SaaS類似）

  • 快速和定期的升級：客戶只用關心產(chǎn)品本身；PaaS提供商會持續(xù)的改進、修復、維護產(chǎn)品從而不斷改進他們提供產(chǎn)品的可用性。
  • 跨平臺： 構建在企業(yè)級的PaaS產(chǎn)品上的應用通常都能工作在所有的現(xiàn)代瀏覽器和各種移動設備上。
  • 定制化：使用PaaS產(chǎn)品作為起點創(chuàng)建你自己定制化的應用意味著你的應用可以更適應你的業(yè)務和流程。
  • RAD快速開發(fā) (Rapid Application Development): 你的員工或者客戶在PaaS上創(chuàng)建應用會比傳統(tǒng)的應用開發(fā)更為快捷。

缺點：(與SaaS類似)

  • 產(chǎn)品更新不受自己控制：PaaS產(chǎn)品的開發(fā)和功能的增加不受你的控制。當然，大多數(shù)的供應商都為客戶提供了反饋需求的渠道
  • 服務協(xié)議：與PaaS提供商簽訂的服務使用協(xié)議可能需要法律方面的審核。
  • 可靠性：大多數(shù)的PaaS產(chǎn)品提供99%以上的服務可用時間，但總還是有一定的不可用的幾率發(fā)生。
  • 自己內部的開發(fā)時間仍需要考慮：內部員工可能還需要時間開發(fā)、修正、改進自己在PaaS創(chuàng)建的應用。

3. 云基礎

什么是“云”?

“云”是一個簡稱，用來描述巨大的連接在一起的服務器網(wǎng)絡，這些服務器能夠提供計算資源，用戶不用關心它們具體位于何處?！霸啤苯o人的感覺就是一個龐大的具有強大計算能力的無形的計算機群，在它上面運行著各種應用軟件，從Emai到連接到手機端的各種應用。

在商業(yè)詞匯里，是沒有“云”這個詞的。云計算其實就是不同服務商提供的一系列的授權服務。云服務剝離了技術管理和技術獲取上的依賴，而將其替代為在別處管理的按需使用的產(chǎn)品。

為了更好的理解云服務，讓我們將云與其他傳統(tǒng)的技術選項做個比較：

類型 描述
On-premise （內部部署） 軟件和硬件部署于公司內部，能夠在公司內的某個物理位置進行直接管理。On-premise的硬件和軟件通常總是運行中的且隨時可用的。
Off-premise （外部部署） 物理的硬件和軟件位于某個特定的地點，常常是租用的空間。Off-premise的硬件和軟件通常是運行中的而且是客戶專用的。這一般指租用的數(shù)據(jù)中心或者磁帶備份地點等等。
Cloud （云） 物理的或者虛擬化的硬件和軟件按需位于資源池中任何可用的資源上。一個公司可能使用一個服務器運行自己的應用程序，但這個服務器并不是公司自己租用的物理的設備。云服務廠商提供使用的服務器可能根據(jù)需要發(fā)生變化，而且可能位于多個不同的地點。

“云”在哪兒？

個人和企業(yè)基于不同的目的可以輕松的使用各種不同的云服務，因此“云”讓人有虛無縹緲之感。但是當你開始直接使用不同廠商的云服務時，你可能會很快意識到地理位置其實還是有關系的。盡管確實可能從任何地方都能訪問到大多數(shù)的應用，但考慮到地理位置的因素，不同的地方可能體驗并不相同。

云計算產(chǎn)品基本上來講是區(qū)域敏感的。所有的服務商都會提供選項從而讓你控制自己的環(huán)境放置于哪個區(qū)域。區(qū)域的位置和范圍隨不同服務商而不同。

你所需的云服務區(qū)域的數(shù)量和位置很大程度上由你的應用、網(wǎng)絡、延遲容忍度和服務等級協(xié)議決定。你對某些特定服務的需求可能也會影響你對區(qū)域的選擇。不是所有的云服務在所有的區(qū)域都可用。

經(jīng)常談論的最大的影響云計算區(qū)域選擇的因素就是延遲。數(shù)據(jù)和資源從服務器到客戶端的響應時間可能造就用戶選擇使用或者放棄使用你的應用的不同后果。一個提供靜態(tài)web內容的應用可以位于數(shù)個不同的數(shù)據(jù)中心，輕量級的數(shù)據(jù)加載意味著傳輸會更快。但如果一個應用需要大量的數(shù)據(jù)集，那么它最好部署于離最終客戶最近的區(qū)域。更大的數(shù)據(jù)量，更遠的傳輸距離，都會導致更大的延遲。

同應用軟件一樣，對于網(wǎng)絡而言，延遲同樣是需要考慮的重要因素。網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包需要跳轉的次數(shù)能夠很快地影響系統(tǒng)響應時間。負載均衡器可以幫助控制網(wǎng)絡傳輸，但是如果如果在到達負載均衡器之前網(wǎng)絡傳輸依然需要多次跳轉，那負載均衡器的作用就微乎其微了。當選擇云服務區(qū)域時，需要同時考慮網(wǎng)絡延遲和應用延遲。

Amazon數(shù)據(jù)中心 (截至3/2017)

區(qū)域 城市
亞太 - 孟買
- 首爾
- 新加坡
- 悉尼
- 東京
加拿大 - 中部
中國 - 北京
歐洲 - 法蘭克福
- 愛爾蘭
- 倫敦
南美 - 圣保羅
美國東部 - 北弗吉尼亞
- 俄亥俄
美國西部 - 北加利福尼亞
- 俄勒岡
政府云 - 政府

Google數(shù)據(jù)中心 (截至3/2017)

區(qū)域 城市
美國中部 - 愛荷華州康瑟爾布拉夫斯
美國東部 - 南加州伯克利縣
東亞-太平洋 - 臺灣彰化
東北亞-太平洋 - 日本東京
西歐 - 比利時圣吉蘭
美國西部 - 俄勒岡州達爾斯

Microsoft數(shù)據(jù)中心 (截至3/2017)

區(qū)域 城市
美洲 - 弗吉尼亞
- 愛荷華
- 伊利諾伊
- 德克薩斯
- 美國中西部
- 加利福尼亞
- 美國西部2
- 魁北克
- 多倫多
- 圣保羅
亞太 - 北京
- 釜山
- 金奈
- 香港
- 孟買
- 西南威爾士
- 大阪
- 浦那
- 琦玉
- 上海
- 新加坡
- 東京
- 維多利亞
政府 - 愛荷華
- 弗吉尼亞
- 美國國防部-東部
- 美國國防部-中部
歐洲 - 加的夫
- 法蘭克福
- 愛爾蘭
- 倫敦
- 馬格德堡
- 荷蘭

4. 混合云

云計算在過去數(shù)年里一直在不斷演進。原來作為企業(yè)基礎設施補充部分的云計算已經(jīng)成為整體不可或缺的組成部分?；旌显频母拍罹褪沁@種演進的反映。

混合云就是將云計算資源與其他內部部署（on-premise），外部部署（off-premise）和其他第三方資源集成在一起。在大多數(shù)情況下，這種集成對于最終客戶是透明的。比如，一個本地的文件服務器可能存放著明天要使用的幻燈片，但是員工正在使用Office.com上基于云的Powerpoint產(chǎn)品來編輯它。

一些云服務甚至允許一些物理上的集成，從而滿足安全、延遲或者其他商業(yè)上的需要。服務商通常把這種集成叫做連接到云端。Amazon的 AWS Direct Connect, Google的 Interconnect 和Microsoft的 Express Gateway，都是這種配置的例子。

5. 云服務

云廠商的產(chǎn)品線大都傾向于大而全，涉及各個方面。統(tǒng)一起來講，是有可能將整個機構的技術棧全部都運行在云上的。但更常見的場景是使用云服務來加強現(xiàn)有的基礎設施部分，或者彌補缺失的部分。Google, Amazon 和 Microsoft都提供IaaS、PaaS和SaaS的產(chǎn)品線組合來供用戶選擇使用。

下表試圖給出三大云廠商提供的廣泛使用的相似服務?？紤]到術語叫法可能不同，一些門類在不同的服務商那兒可能有些許區(qū)別。盡管也許會有些小的差異，該表格使用的門類基本對應了大多數(shù)的云服務。

計算（Computing）


存儲（Storage）

數(shù)據(jù)庫（Databases）

網(wǎng)絡（Networking）

大數(shù)據(jù)和大數(shù)據(jù)分析（Big Data and Big Data Analytics）


當然， 以上還不是全部...

6. 云服務的關鍵優(yōu)勢

按量付費

直到很多年以前，外部服務部署的成本依然類似租約的形式。不管對于分配的資源使用與否，都會導致一定量的成本發(fā)生。今日的云計算改變了這一情形。對于云服務使用的收費基于使用了多少服務資源。例如，一個虛擬機的使用成本基于你使用的計算資源的大小和服務器運行時間的長短。同時，一個數(shù)據(jù)倉庫的計費基于你存儲數(shù)據(jù)量的多少和生成報表的頻率。

這個計價模型可能看起來比較復雜，但是客戶能夠極大地受益于此。按量計費意味著各種規(guī)模的公司都可以用得起一定的計算資源。而這些計算資源，如果他們通過購買硬件、軟件、物理存儲進而搭建網(wǎng)絡從而獲得，那成本上可能是無法實現(xiàn)的。一個內部的數(shù)據(jù)倉庫構建是極其昂貴的，而對于一個基于云的，按量計費的數(shù)據(jù)倉庫顯然更能負擔得起。

一次性的或者可選擇的計價

云服務經(jīng)?？赡苡捎谝淮涡缘氖录е铝髁縿≡觯ㄈ纾喝珖娨曋辈ィ壨氲鹊龋?。不僅這種類型的服務常常很昂貴，而且經(jīng)常很難滿足需求。

云計算平臺允許應用可以按需立即訪問額外的資源，并且不需要額外的配置。

除了高峰期和一次性計價，一些服務還允許選擇其他的計價模型。一個例子就是在高峰期后的時間段里費用會更便宜。如果一些運行可以發(fā)生在資源使用的低谷期，如某個數(shù)據(jù)中心的午夜到凌晨時間段，那這些運行有時可以更便宜。

此外，如果有些應用程序有非常靈活的使用需求，那一些云服務商還允許客戶出價在基于當前價格計算的優(yōu)惠價格上使用某些資源，即使需要等很長時間這些資源才可用。例如，一個大的批處理進程可以安排在計算資源為￥0.x/分鐘時候再運行，通常這時候費率低是因為這個時間窗口計算資源利用率低，當計算資源利用率恢復到正常水平或者批處理進程完成時，批處理就會停止運行。

最后，有時還會有專有資源的需求，這經(jīng)常是云計算里成本最高的部分。對于有些資源，如磁盤存儲或者服務器，公司是有可能簽訂一個類似租約的價格方案從而專有地擁有一個云計算資源。這會適用于：

  • 關鍵的應用、網(wǎng)絡和進程。它們不能受普通的虛擬機或者其他同主機的進程的影響。
  • 既想受益于云計算的優(yōu)勢，但是監(jiān)管要求不允許主機共享。

自動增長和擴展技術

云計算資源是虛擬化的，通過配置適應各種特定需求，但是它并不是物理硬件的一部分。這意味著可能非常容易地按需啟動更多的資源。如果一個客戶處于快速成長期，那么云平臺可以容易地為其增加可用資源，而不需要復雜的安裝或者配置。反之亦然，如果一個公司需要削減成本，那么關閉掉一些資源或者使用更少的資源并不用費力就可做到。

云服務可以按需做到永久性的或者臨時性的，因此擴展同樣很容易做到。一個設計用來高使用頻率的應用軟件可以很容易地從小規(guī)模資源使用量擴展到大規(guī)模資源使用量，而不需要額外的配置。云服務經(jīng)常能夠當而且僅當需要時初始化額外的資源。

其他的云計算服務商

Amazon, Google 和 Microsoft的云計算平臺統(tǒng)治了云計算領域，但是其他服務商也在發(fā)展。其中一些提供商包括：

  • Openstack Public Cloud
  • IBM Cloud & BlueMix
  • Heroku

很多這些服務商依賴于工業(yè)標準的虛擬化和操作系統(tǒng)技術，從而使他們能夠與其他云計算平臺競爭。但是，由于三強的平臺的成熟度和健壯性，這些服務商很難與Amazon, Google 和 Microsoft的云計算平臺相比。

無論如何，這些其他的服務商已經(jīng)在云計算細分市場上分了一杯羹。一些通過更激進的定價策略，一些通過為特定的社區(qū)提供服務（如Ruby/Rails或Linux），一些通過提供比大的競爭對手更好的服務。

“云”也當機 （極少）

客戶預期他們的云服務提供商保證99+%的運行時間。云服務商同樣意識到了客戶在這點上的預期，而且做了很多事情來達到這個閾值。但如果考慮到難以置信的數(shù)小時的服務中斷，即使1%的當機時間也可能對你產(chǎn)生影響。沒有技術是完美的。

云計算服務商提供了狀態(tài)頁面供客戶查詢可能發(fā)生的服務中斷時間：

云計算團隊博客

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