1、 Cloud Computing云計算技術(shù)概述1目錄 HYPERLINK l _bookmark0 什么是云計算5計算虛擬化概述85 HYPERLINK l _bookmark64 云計算發(fā)展趨勢156 HYPERLINK l _bookmark74 4 附錄184 1 什么是云計算云計算就在身邊2008 年，鋼鐵俠 1上映，開啟了超級英雄類型電影的盛宴，超級英雄電影的代表漫威，已經(jīng)開始準(zhǔn)備完成第一階段的故事，復(fù)仇者聯(lián)盟 4馬上上映，我在這里蹭一下超級英雄的熱度，使用超級英雄來介紹云計算。在眾多的超級英雄中，鋼鐵俠深受眾多漫威粉喜愛，在鋼鐵俠 3中，鋼鐵俠去營救總統(tǒng)和小辣椒時，面對眾多的變種人

2、，他召喚出了鋼鐵軍團(tuán)，將電影推向了高潮，同時這也是漫威系列電影中鋼鐵軍團(tuán)第一次出現(xiàn)在大屏幕上，以后的電影中，我們更是見識到他召喚出各種型號的鋼鐵戰(zhàn)衣。我們來分析一下整個實現(xiàn)過程，首先，鋼鐵軍團(tuán)需要提前被造出來，這個在影片中處處有暗示，它們大多被存放在 Stark 大廈，還有的存放在別的地方，比如在復(fù)仇者聯(lián)盟 2中，鋼鐵俠從太空中召喚來了“反浩克裝甲”。第二步，使用某種技術(shù)打通鋼鐵俠和鋼鐵軍團(tuán)之間以及鋼鐵軍團(tuán)相互之間的通信，前者是為了將它們召喚出來，給小辣椒揉肩或者遠(yuǎn)程操作去救飛機上掉下來的人，再或者和綠巨人 PK，后者是為了能讓鋼鐵軍團(tuán)之間互相配合，這個場景中只有在鋼鐵俠 3中出現(xiàn)過一回。第三

3、步，面對不同的需求，召喚出不同型號的戰(zhàn)甲。鋼鐵俠戰(zhàn)甲的升級換代一直被影迷們津津樂道，最初用來逃生的是Mark1，擁有全新反應(yīng)堆的是 Mark6，對付綠巨人時召喚的是 Mark44，在復(fù)仇者聯(lián)盟 3中，我們更是見識到了最新的、用來和滅霸正面硬剛的 Mark50。像這種提前將資源準(zhǔn)備好，通過特定技術(shù)隨時隨地使用這些資源去執(zhí)行特定任務(wù)的方式就基本屬于云計算類型。在電影中，使用鋼鐵戰(zhàn)甲可以飛天遁地、懲奸除惡，在現(xiàn)實生活中呢？云計算能為我們提供什么樣的服務(wù)呢？是不是也可以像鋼鐵戰(zhàn)甲一樣召之即來，揮之即去呢？打開華為公有云網(wǎng)站來看一下，如圖 1-1。圖 1-1 華為公有云在“產(chǎn)品”“基礎(chǔ)服務(wù)”中，我們可以

4、看到計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)、容器服務(wù)等等大的類型， 大的類型下面又可以分為數(shù)量不等的小類型，我們看一個 HOT 的服務(wù)彈性云服務(wù)器 ECS， 如圖 1-2：圖 1-2 彈性云服務(wù)器規(guī)格我們會發(fā)現(xiàn)云服務(wù)器的規(guī)格和我們買電腦時的配置差不多，都會有 CPU、內(nèi)存及硬盤的參數(shù)，后面也會給云服務(wù)器安裝需要的操作系統(tǒng)，配置IP 地址等等。其實，購買一臺云服務(wù)器和購買一臺電腦一樣，云服務(wù)器就是把一臺電腦放在云端，使用云服務(wù)器可以完成絕大部分在電腦上可以完成的工作，比如編輯文檔、發(fā)送郵件或者協(xié)同辦公等。除了這些，云服務(wù)器還具備一些電腦不具備的特性，比如，云服務(wù)器可以通過手機或者 Pad 使用，感覺和真實的電腦一樣，

5、甚至，我們可以隨時修改自己云服務(wù)器的配置，比如把內(nèi)存從 1G 擴容成 2G 等等。除了云服務(wù)器，在華為公有云上，我們還可以購買到很多其它的服務(wù)，比如，需要網(wǎng)站，就可以購買云速建站服務(wù)，可以很快的完成網(wǎng)站的搭建；需要硬盤來存儲數(shù)據(jù)，就可以后買對象存儲服務(wù)或者云硬盤。往更高的層次講，在云計算中，我們可以完成人臉識別、語音識別、圖像識別或者文字識別等 AI 方面的功能。總之，云計算可以使我們像使用水電一樣使用IT 服務(wù)。大家想一下我們平常是如何使用水電的？是不是打開水龍頭、打開開關(guān)就可以使用了？那是因為水和電都已經(jīng)連在了水網(wǎng)電網(wǎng)上。以此類推，水網(wǎng)電網(wǎng)放到云計算中就是互聯(lián)網(wǎng)，IT 服務(wù)就是我們要是用的

6、水電，而水龍頭和開關(guān)可以是網(wǎng)頁界面，也可以是某一個 APP。說了這么多，您可能有這樣的疑問，我有自己的電腦，大多數(shù)需要的應(yīng)用都已經(jīng)被安裝在了本地的硬盤中，我也不會用到什么人臉識別、語音識別等服務(wù)，IT 服務(wù)又不是水電，離開了了它我也能正常的生活，云計算和我沒有多大關(guān)系。其實不然，您可能已經(jīng)在使用云計算了。前面我們講過，云計算的水龍頭和開關(guān)可能是網(wǎng)頁，也可能是某個 APP，那么在這里，我列舉了幾個最常用的 APP百度網(wǎng)盤、華為手機的自動備份、有道筆記和網(wǎng)易云音樂。百度網(wǎng)盤，相信大家都使用過，百度把它定義成一項云存儲服務(wù)，通過百度網(wǎng)盤的客戶端， 我們可以輕松地將照片、視頻、文檔等文件進(jìn)行備份、同步

7、和分享。其中“備份”、“同步”、“分享”就屬于 IT 服務(wù)，如果沒有云計算，我們要實現(xiàn)這些服務(wù)需要手動將文件拷貝到其它的硬盤上，然后再通過這個硬盤分享給別人或者恢復(fù)數(shù)據(jù)。而現(xiàn)在，我們通過客戶端，無論它是被安裝在手機上還是 PC 上，指定需要備份的文件夾，一旦連接了互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)會自動被上傳到共享資源池中來代替硬盤，這種模式就是云計算。使用了云計算后，資源池是共享的，所以通過分享， 其它人很容易可以將這些數(shù)據(jù)下載下來，另外，通過一定的技術(shù)手段，可以自動進(jìn)行數(shù)據(jù)的同 步。圖 1-3 云計算類APP百度網(wǎng)盤需要我們自己安裝，而華為手機的備份與恢復(fù)服務(wù)是出廠自帶的，其它品牌的手機也有類似的服務(wù)，比如 I

8、PHONE 的iCLOUD，它們都可以將手機端的文件備份到遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心中，更換手機后，使用自己的賬號密碼都可以將自己的數(shù)據(jù)還原到新的手機上。人生總是處處有驚喜，時時有感悟，某個時刻靈感大爆發(fā)需要記下來時，卻發(fā)現(xiàn)身邊沒有紙和筆，這時你就需要有道云筆記，它是是網(wǎng)易出品，提供了文檔在線創(chuàng)建和編輯的功能，獲得5000 萬用戶的青睞。文檔的創(chuàng)建和編輯也是我們很常用到的 IT 服務(wù)，使用有道云筆記后，就相當(dāng)于這種服務(wù)由云計算提供，無論是 PC 端、移動端還是網(wǎng)頁端，用戶可以隨時隨地對線上資料進(jìn)行編輯、分享以及協(xié)同，并且每次編輯都可以立刻同步到云端。最后一款，網(wǎng)易的網(wǎng)易云音樂，使用了該 APP 或者其它類

9、型的APP，所有的歌曲都可以在線收聽，隨時打開隨時播放。云計算的特點從上面的示例中我們發(fā)現(xiàn)，無論是鋼鐵俠萬眾矚目的超級英雄，還是我們自己，一個代表的未來人群，一個代表的當(dāng)下人群，他們都不約而同地選擇了云計算，是因為云計算自身特點的優(yōu)勢符合他們的需求，接下來我們先了解一下云計算的特點。按需自助服務(wù)說到按需自助我們最先想到的就是超市，每個顧客在超市里都可以按照自己的需求挑選需要的商品，如果是同類商品，可以自己查看說明、查看價格、查看品牌來確定是按照性價比或者其它來決定購買哪一款。按需自助也是云計算的特點之一，我們在鋼鐵俠系列中經(jīng)?？吹筋愃频那楣?jié)，首先，鋼鐵俠在更換戰(zhàn)甲時完全是自助，這個別人基本幫不

10、了，他也不會讓別人操縱。另外一個就是按需，這個在鋼鐵俠系列中體現(xiàn)的最明顯，戰(zhàn)甲可以從手表里變形出來，也可以從手提箱或者從直升飛機的座位中變形出來，鋼鐵俠可以按照自己的需求，把它從任何地方召喚出來，甚至是自己的皮膚底下?；氐浆F(xiàn)實中，我們根據(jù)自己的需求下載不同 APP 或者在華為公有云網(wǎng)站上購買需要的服務(wù)，在整個下載或者購買過程中，基本不需要他人幫忙，我們可以自行完成下載或者購買。圖 1-4 推薦云服務(wù)按需自助的前提是了解自己的需求，并知道哪款產(chǎn)品能夠解決這個需求。在超市中，有很多的商品，在云計算提供商的官網(wǎng)中也一樣有很多類型的產(chǎn)品，如下圖，在購買以前，程序員需要購買哪種，就像去超市以前，顧客需要

11、知道洗衣液是用來洗衣服的，咖啡是用來喝的一樣。廣泛的網(wǎng)絡(luò)接入關(guān)于云計算的第二個特點，我們還從漫威的電影說起。在復(fù)仇者聯(lián)盟 2中，大反派是鋼鐵俠和綠巨人不小心創(chuàng)造出來的奧創(chuàng)，然后它搶走了心靈寶石、安排緋紅女巫激怒綠巨人等等， 并多次從超級英雄們的圍堵追繳中逃脫，直到幻視被創(chuàng)造出來，把它的網(wǎng)絡(luò)封掉才被打敗。在電影中，多次交代，奧創(chuàng)的逃脫依賴的是網(wǎng)絡(luò)，它可以通過網(wǎng)絡(luò)將自己轉(zhuǎn)移到不同的載體中，只要有網(wǎng)絡(luò)，奧創(chuàng)就永遠(yuǎn)在線，永遠(yuǎn)不會被殺死，所以它一覺醒就破壞掉能把自己困在防火墻以內(nèi)的賈維斯。云計算，通俗的講，就是互聯(lián)網(wǎng)加計算，所以網(wǎng)絡(luò)接入是云計算自帶屬性。在當(dāng)今社會，互聯(lián)網(wǎng)幾乎可以覆蓋到全球每一個有人的角

12、落，我們可以通過任意電子設(shè)備PC、Pad、手機等連接到網(wǎng)絡(luò)中，這也就意味著通過任何的電子設(shè)備都可以使用云計算，這點要比 Ultron 先進(jìn)，Ultron 只能將自己傳送到機器人上，那些機器人全部報銷了，Ultron 也就無處可逃了，而云計算的載體要更加廣泛，在辦公室可以使用 PC，在機場車站可以使用手機或者Pad，沒有網(wǎng)線可以用 WiFi 代替，沒有WiFi，用流量也沒有問題，總之，可以接入網(wǎng)絡(luò)的地方，就有云計算。如圖 1-5 和圖 1-6 顯示的是使用PC 和手機端登陸華為云使用相同的 EI 服務(wù)。圖 1-5 電腦端華為云EI 體驗服務(wù)資源池化圖 1-6 手機端華為云EI 體驗服務(wù)資源池化是

13、實現(xiàn)按需自助服務(wù)的前提之一，通過資源池化不單是把同類商品放在一起，而且還能將商品的單位進(jìn)行細(xì)化。在超市里，我們會看到生鮮區(qū)、果蔬區(qū)以及其它，這樣可以方便顧客快速地找到自己需要的商品，但這種形式不是資源池化，只能算是資源歸類，那什么算是資源池化呢？資源池化除了將同類的資源轉(zhuǎn)換為資源池的形式外，還需要將所有的資源分解到最小單位。方便面，算是很多人生活必需品之一，同時也有很多人反映一包吃不飽，兩包吃不完，這是因為超市中方便面的最小購買單位是包，如果使用資源池化的方式，就需要打破“包”這個單位，將所有的面放在一個“池子”里，需要多少買多少。在很多的自助餐廳就這樣安排，將果汁按照不同的口味分開，客戶需要

14、多少就打多少。資源池化還有一個作用就是可以屏蔽掉不同資源的差異性，如果餐廳中提供池化了的可樂， 里面裝的是百事可樂還是可口可樂或者兩者都有，顧客是看不出來的。對于云計算中，可以被池化的資源包括計算、存儲和網(wǎng)絡(luò)等資源，計算資源包括 CPU 和內(nèi)存，如果對 CPU 進(jìn)行池化，用戶端看到的 CPU 最小單位可以是一個核心，而不再體現(xiàn) CPU 的廠商是 AMD 或者 Intel，具體如何實現(xiàn)，我們在計算虛擬化章節(jié)中介紹。快速彈性伸縮我們前面在講按需自助服務(wù)時，提到過程序員為了應(yīng)對熱點事件的突發(fā)大流量，自助購買服務(wù)器進(jìn)行擴容。除了可以擴容，當(dāng)熱點事件降溫后，訪問流量趨于下降時，又可以將這些服務(wù)器釋放進(jìn)行

15、減容，這種行為就屬于典型的快速彈性伸縮?？焖購椥陨炜s包括多種類型，除了人為手動擴容，云計算還支持根據(jù)預(yù)設(shè)的策略進(jìn)行自動擴容或減容，伸縮可以是增加或減少服務(wù)器數(shù)量，也可以是對單臺服務(wù)器進(jìn)行資源的增加或減少。我們熟悉的具備這個特性最典型的例子就是兒時的偶像孫悟空的兵器金箍棒，可大可小，第一次出場時，“乃是一根鐵柱子，約有斗來粗，二丈有余長”，在孫悟空的心中默念下，一再地變小變細(xì)，“拿出外面，只有丈二長短，碗口粗細(xì)”，在后來孫悟空的炫耀中，“手中那棒，上抵三十三天，下至十八層地獄”，而孫悟空拔根毫毛變出千萬個分身的時候，金箍棒也會變成千萬個。在云計算中，快速彈性伸縮對用戶來說，最大的好處是在保證業(yè)務(wù)

16、或者應(yīng)用穩(wěn)定運行的前提下可以節(jié)省成本。如果用戶是企業(yè)，在創(chuàng)立的初期，可以購買少量的資源，隨著企業(yè)規(guī)模的擴 大，可以逐步增加資源方面的投資；另一方面，在特殊時期可以將所有的資源集中供給重點業(yè)務(wù)使用，非特殊時期，將空閑資源移做它用；如果特殊時期資源不足，可以臨時增加，度過特殊時期后，再將增加的資源釋放掉。無論是那種情景，對于用戶來說都是很方便的?？捎嬃糠?wù)首先，計量不是計費，盡管通過計量可以進(jìn)行計費。在云計算中，大部分服務(wù)都是需要付費使用的，也有服務(wù)是免費的，比如，彈性伸縮可以作為一個服務(wù)為用戶開通，大部分時間這個服務(wù)是免費的。計量是利用技術(shù)和其它手段實現(xiàn)單位統(tǒng)一和量值準(zhǔn)確可靠的測量，換句話說，云

17、計算中的服務(wù)都是可測量的，有的是根據(jù)時間，有的是根據(jù)資源配額，還有的是根據(jù)流量。服務(wù)可測量可以準(zhǔn)確的根據(jù)客戶的業(yè)務(wù)進(jìn)行自動控制和優(yōu)化資源配置。對于用戶來說可以很清晰的看到自己購買服務(wù)使用情況，還可以根據(jù)需求來購買相對應(yīng)數(shù)量的服務(wù)。我們還是用孫悟空的金箍棒來說明，在原著和影視作品中，我們可以看到金箍棒可以根據(jù)孫悟空的需求變大變小，但是具體變大多大，縮到多小都是隨心。如果金箍棒是云計算模式， 面對白骨精，可以讓它變成 3 米長，1 米粗，并且在這個狀態(tài)保持 30 分鐘，面對小一點的妖怪可以小一些，2 米長，0.7 米粗，保持 15 分鐘。如果不用的時候，縮小到 1 厘米長，0.1 厘米粗好放入到耳

18、中。如圖 1-7 和圖 1-8 提現(xiàn)的就是云計算中服務(wù)的計量情況。比如彈性云服務(wù)器，可以是 1 個 vCPU，1GB 內(nèi)存，40G 硬盤，使用時間為 1 個月。圖 1-7 ECS 計量方式如果是云速建站服務(wù)，計量方式如下：圖 1-8 云速建站計量方式云計算的定義現(xiàn)階段對云計算的定義有多種說法，對于到底什么是云計算，至少可以找到 100 種解釋。廣為接受的說法是美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NTSI）定義：云計算是一種模型，它可以實現(xiàn) 隨時隨地、便捷地、隨需應(yīng)變地從可配置計算資源共享池中獲取所需的資源（例如，網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用、及服務(wù)），資源能夠快速供應(yīng)并釋放，使管理資源的工作量和與服務(wù)提供商

19、的交互減小到最低限度。指出一下定義中的重點：1、云計算不是技術(shù)，而是一種模型；2、通過云計算，用戶能使用到的資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用及服務(wù)等，這些資源全部屬于 IT 領(lǐng)域，云計算的目標(biāo)就是讓大眾像獲取水電一樣獲取到 IT 服務(wù)；3、資源的使用可以隨時隨地，前面我們講過云計算的特點，這里“隨時隨地”的前提是網(wǎng)絡(luò)可達(dá)；4、資源能夠快速供應(yīng)并釋放對應(yīng)了云計算快速彈性伸縮的特點，而與服務(wù)提供上的交互減小到最低限度對應(yīng)了按需自助服務(wù)。通俗的講，云，是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說法，即互聯(lián)網(wǎng)與建立互聯(lián)網(wǎng)所需要的底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象體?！坝嬎恪敝傅氖且慌_足夠強大的計算機提供的計算服務(wù)（包括各種功能，資源，

20、 存儲）?！霸朴嬎恪笨梢岳斫鉃椋和ㄟ^互聯(lián)網(wǎng)可以使用足夠強大的計算機為用戶提供的服務(wù)，這種服務(wù)的使用量可以使用統(tǒng)一的單位來描述。注：“云”代表互聯(lián)網(wǎng)是來自數(shù)通領(lǐng)域，在畫拓?fù)鋱D的時候，工程師們會使用云圖形代表 “拿來就可以使用，但是不必關(guān)心其內(nèi)部技術(shù)細(xì)節(jié)”的網(wǎng)絡(luò)，最后慢慢演變?yōu)槟窃茍D形來特指互聯(lián)網(wǎng)。既然云計算是由互聯(lián)網(wǎng)和計算組成，那么云計算的發(fā)展史就是有互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展和計算模式發(fā)展史組成的，在下一章我們介紹云計算是怎么發(fā)展起來的，在這之前，先分享一個互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)沒有成熟導(dǎo)致云計算嘗試失敗案例。拉里埃里森，ORACLE 的創(chuàng)始人，IT 界的傳奇人物，如果感興趣可以在網(wǎng)上搜一下他的事跡。ORACLE 成立的

21、時候，美國另外兩家傳奇的公司也成立了，一個是蘋果，一個是微軟，給大眾的感覺，拉里埃里森的風(fēng)頭總是稍遜比爾蓋茨。最開始的時候，微軟的主打產(chǎn)品是操作系統(tǒng)，ORACLE 的主打產(chǎn)品是數(shù)據(jù)庫，但是在 1988 年微軟也出了數(shù)據(jù)庫SQL Server，這不是赤裸裸的搶地盤嗎？所以拉里埃里森出了一款不需要安裝操作系統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)電腦作為回應(yīng)， 互聯(lián)網(wǎng)電腦沒有本地硬盤，操作系統(tǒng)、用戶數(shù)據(jù)和程序都放在遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器中，價格上也很有優(yōu)勢。但是，有一個地方拉里埃里森估計的有些偏差，當(dāng)時推出這款產(chǎn)品的時間是 1995 年，這個時候的互聯(lián)網(wǎng)還沒有普及，也沒有足夠大的帶寬，網(wǎng)速很慢，幾乎無法支持在線操作， 用戶的體驗

22、感很不好，所以在兩年以后草草收場?；ヂ?lián)網(wǎng)電腦可以算是云計算的雛形，然而這個概念太超前了，再加上 2000 年左右互聯(lián)網(wǎng)泡沫的破裂，這影響了人們對云端應(yīng)用的信心，直到 2006 年亞馬遜推出了 AWS（后面歷史中有介紹）。云計算的起源和發(fā)展前面在云計算的定義中講過，云計算相當(dāng)于互聯(lián)網(wǎng)加計算模型，云計算的發(fā)展史就是互聯(lián)網(wǎng)和計算模型的發(fā)展史，那么接下來，我們簡單介紹一下它們的發(fā)展歷史，首先是互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展 史?；ヂ?lián)網(wǎng)發(fā)展史早期計算機都是單機運行，數(shù)據(jù)的計算和傳輸都是在本機完成，互聯(lián)網(wǎng)的誕生將這些計算機連接起來，最終將整個世界都連接起來，下面是一些在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展過程中非常有代表意義的里程碑事件。1969

23、年，ARPANET 誕生，它被認(rèn)為互聯(lián)網(wǎng)的前身。很多技術(shù)的誕生和發(fā)展都是因為戰(zhàn)爭，互聯(lián)網(wǎng)也一樣，據(jù)說 ARPANET 的誕生是因為美國擔(dān)心其它國家的核武器可以摧毀美國的核心軍事基地，這樣整個國家的軍事防御能力就會被摧毀，所以美國國防部需要建立一個高容錯的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，最早加入ARPANET 的節(jié)點只有四個，分別是位于美國中部的四個大學(xué)：加州大學(xué)洛杉磯分校（UCLA），斯坦福研究所(SRI)，加州大學(xué)圣芭芭拉分校（UC Santa Barbara)，和猶他大學(xué)(University of Utah)。ARPANET 的誕生，代表進(jìn)入了互聯(lián)網(wǎng)時代。隨后的幾年，加入ARPANET 的節(jié)點越來越多，同時非

24、軍事領(lǐng)域的用戶也越來越多，1983 年，出于安全的考慮， ARPANET 將其中的 45 個節(jié)點分離出去，專門形成了一個軍事網(wǎng)絡(luò)，叫 MILNET，剩余的節(jié)點用于民用。1981 年，首個 TCP/IP 協(xié)議的完整規(guī)范建立，互聯(lián)網(wǎng)溝通語言誕生。為什么需要 TCP/IP 協(xié)議？TCP/IP 協(xié)議其實是一個協(xié)議集合, 它包括了 TCP 協(xié)議 (Transport Control Protocol, 傳輸控制協(xié)議), IP 協(xié)議 (Internet Protocol Internet 協(xié)議) 及其它一些協(xié)議。最早在ARPANET 上用的協(xié)議叫NCP，但是隨著 ARPANET 的壯大，NCP 無法滿足大

25、型網(wǎng)絡(luò)的需求，而 TCP/IP 生來就是為大型甚至巨型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的，很快，在 1983 年 1 月 1 日，ARPANET 就使用 TCP/IP 代替了 NCP。1983 年，ARPANET、PRNET 和 SATNET 三個原始網(wǎng)絡(luò)采用 TCP/IP 通訊。最早的三大網(wǎng)絡(luò)同時切換到 TCP/IP，這標(biāo)志著互聯(lián)網(wǎng)開始快速發(fā)展。1984 年，DNS 誕生。TCP/IP 被采用以后，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展變得更加迅速，加入網(wǎng)絡(luò)中的計算機越來越多，每一個計算機都采用 TCP/IP 標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)字化的 IP 地址來標(biāo)識彼此。計算機的數(shù)量越來越多，IP 地址就越來越多，而且還不好記，這就好比使用身份證號來代表我們身邊所

26、有的 人，彼此之間溝通的時候先用一長串?dāng)?shù)字叫對方，我們根本記不住這么多這么長的數(shù)字。所以， 光使用 IP 地址來表示某臺計算機對系統(tǒng)的維護(hù)的工作人員來說不是什么好事，因為工作變得越來越難做，所以開發(fā)一個新的架構(gòu)或者技術(shù)來解決這些問題的呼聲也越來越高，于是，DNS 應(yīng)聲而生。DNS 可以將數(shù)字化的 IP 地址和更容易讓人記住的域名互相轉(zhuǎn)換，相當(dāng)于使用簡短易記的名字來代替身份證號碼，這就大大的降低了我們溝通的難度。最初的域名包括兩部分：名稱， 比如 HUAWEI，和分類或目的，比如代表 commercial 的“.com”。這樣，維護(hù)人員只要輸入 HUAWEI.com 就能找到對應(yīng)的 IP 地址的

27、計算機。發(fā)展到后來，通過DNS，我們可以在全球范圍內(nèi)使用域名來訪問到對應(yīng)的主頁等。1986 年，現(xiàn)代郵件路由系統(tǒng) MERS 開發(fā)完成。1989 年，第一個商用網(wǎng)絡(luò)運營商 PSINet 成立。在 PSINet 創(chuàng)建之前，大多的網(wǎng)絡(luò)都是由政府或者軍方出資用來在軍事、工業(yè)或者科學(xué)方面做研究，PSINet 的成立，代表著互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)入了商業(yè)化運作的時代。1990 年，首個網(wǎng)絡(luò)搜索引擎 Archie 出現(xiàn)。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的早期，網(wǎng)絡(luò)上的信息較少，所以查找起來也比較容易，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，在互聯(lián)網(wǎng)上的信息量爆炸式增長，用戶想從中找到自己需要的信息無異于大海撈針，所以需要一個搜索引擎或者搜索網(wǎng)站來索引和查找。Ar

28、chie 就是最早的網(wǎng)絡(luò)搜索引擎，當(dāng)時網(wǎng)絡(luò)中的文件傳輸很多，然而各個文件都散落在各個 FTP 服務(wù)器上，查詢起來非常不方便，于是 Archie 被開發(fā)出來，開發(fā)者叫做 Alan Emtage一個來自蒙特利爾大學(xué)的學(xué)生，使用 Archie 可以使用文件名稱來查找文件。1991 年，www 正式向公眾開放?？吹竭@里大家不要驚訝，我們現(xiàn)在每天都在用的www 是在 1991 年才被開放的，也就是發(fā)生在不到 30 年前。www，World Wide Web，萬維網(wǎng)，現(xiàn)在簡稱 web，由歐洲粒子研究中心的科學(xué)家 Tim Berners-Lee 發(fā)明，它是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展史上里程碑式的技術(shù)，它使超媒體可以在網(wǎng)絡(luò)上

29、傳播和互聯(lián)，超媒體可以是文檔，也可以是語音或者視頻， 是一種全新的信息的表達(dá)方式。www 誕生后，所有偉大的、里程碑式的互聯(lián)網(wǎng)公司隨后誕生， 同時真正改變普通人生活的各類網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用才開始不斷涌現(xiàn)。1995 年，亞馬遜、eBay 等電商成立。在互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的歷史上，出現(xiàn)了很多偉大的公司，比如雅虎、谷歌等。這里單獨說一下亞馬遜，因為它是第一個真正意義上實現(xiàn)云計算的互聯(lián)網(wǎng)公 司。亞馬遜早期是是出售的商品是圖書，為了處理商品信息和用戶資料，亞馬遜建立了龐大的數(shù)據(jù)中心。在美國，有類似淘寶“雙十一”的“黑色星期五”，這只一天，亞馬遜需要處理大量的信息，數(shù)據(jù)中心中的所有設(shè)備會全力開啟，但是過了這天以后，大量的設(shè)

30、備會處于閑置狀態(tài)，為了不造成浪費，亞馬遜就將多余的資源租出去，于是在 2006 年推出了首款云計算產(chǎn)品EC2（Elastic Compute Cloud）。注：亞馬遜、谷歌、阿里巴巴、騰訊等很多我們耳熟能詳?shù)墓径紝儆诨ヂ?lián)網(wǎng)企業(yè)，另外像IBM、思科、華為、聯(lián)想等公司屬于傳統(tǒng) IT 企業(yè)。2000 年，互聯(lián)網(wǎng)泡沫破裂。互聯(lián)網(wǎng)讓人們見識到了它的神奇，也導(dǎo)致了過快的發(fā)展，催生了大量的泡沫，終于在 2000 年前后，發(fā)生了互聯(lián)網(wǎng)泡沫的破裂，我們前面提到的PSINet 在這個時期破產(chǎn)倒閉。經(jīng)過了泡沫破裂的互聯(lián)網(wǎng)又迅速得到了發(fā)展，2004 年，F(xiàn)acebook 成立，當(dāng)年也被成為社交網(wǎng)絡(luò)元年。計算發(fā)展史并

31、行計算傳統(tǒng)上，一般的軟件設(shè)計都是串行式計算，具體如下：1、一個“problem”被劃分成一串離散的“Instructions”； 2、“Instructions”會被一個一個的在單個 CPU 上執(zhí)行；3 、CPU 在在同一時間只能處理一個“Instruction”圖 1-9 串行計算示意圖一個 Problem 只采用串行計算的話，如果 Problem 太復(fù)雜，處理的時間會較長。如果解決更大規(guī)模的問題，尤其是計算機的內(nèi)存受到限制的時候，用單個 CPU 來解決是不切實際或者根本不可能的，例如，網(wǎng)絡(luò)搜索引擎和網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫每秒要處理上百萬次的處理，用串行計算基本不大可能。在理論和實際上，想要輕易地制造更

32、快的串行計算機存在著巨大的限制：1、傳輸速度線性計算機的執(zhí)行速度直接取決于數(shù)據(jù)在硬件中傳輸?shù)乃俣?。光速的絕對限制是每納秒 30cm，銅導(dǎo)線是每納秒 9cm。不斷提升的執(zhí)行速度更加靠近極限。2、微型化的極限處理器技術(shù)使芯片集成了更多的晶體管。但是，即使使用分子或者原子級別的組件也會很快達(dá)到芯片集成晶體管的極限。3、經(jīng)濟(jì)上的限制讓單個芯片變得更快需要增加昂貴的投入。用多個一般的芯片來取代單個高性能的芯片或許性能會更好而且更便宜。既然難以提高單個 CPU 的計算性能，那么我們就讓多個 CPU 同時參與到任務(wù)的執(zhí)行中，也就是在最簡單的情形下，使用并行計算來解決串行計算的限制：圖 1-10 并行計算示意

33、圖1、先把一個大的 Problem 分解成多個可被同時解決的 Part； 2、再把每個 Part 劃分成一串離散的 Instructions；3、每個 Part 把自己的 Instructions 交個各自的 CPU 進(jìn)行處理，每個 CPU 同時處理不同Part 的 Instruction；4、再加入一個統(tǒng)一控制機制對整個過程進(jìn)行控制。在歷史上，并行計算被認(rèn)為是高端計算，并用于為復(fù)雜的科學(xué)計算和基于真實世界的工程問題建模。今天，商務(wù)應(yīng)用是推動快速計算機發(fā)展的更大的推動力。這些應(yīng)用需要用復(fù)雜的方法處理大量數(shù)據(jù)。使用并行計算的原因有一下幾點：1、節(jié)省時間和成本：理論上，使用更多的資源會使一個任務(wù)提

34、前完成，而且會節(jié)約潛在的成本。況且可以使用便宜的、甚至市面將要淘汰的 CPU 來構(gòu)建并行聚簇。2、解決我們前面提到過的使用串行計算無法解決的問題。并行計算的 CPU 可以來自同一計算機，也可以來自同一個網(wǎng)絡(luò)中的不同計算機。分布式計算分布式計算屬于研究分布式系統(tǒng)的計算機科學(xué)領(lǐng)域。分布式系統(tǒng)，是將自己的所有組件分散在屬于不同網(wǎng)絡(luò)的計算機上，這些計算機通過同一的消息機制來相互通訊和配合。分布在不同網(wǎng)絡(luò)計算機上的組件互相協(xié)作，完成共同的目標(biāo)。分布式計算比起其它算法具有以下幾個優(yōu)點： 1、稀有資源可以共享。2、通過分布式計算可以在多臺計算機上平衡計算負(fù)載。3、可以把程序放在最適合運行它的計算機上。其中，

35、共享稀有資源和平衡負(fù)載是計算機分布式計算的核心思想之一。圖 1-11 分布式計算示意圖并行計算與分布式計算都是通過運用并行來獲得更高性能，化大任務(wù)為小任務(wù)。簡單說來， 如果處理單元共享內(nèi)存，就稱為并行計算，反之就是分布式計算。也有人認(rèn)為分布式計算是并行計算的一種特例。其實分布式的任務(wù)包互相之間有獨立性，上一個任務(wù)包的結(jié)果未返回或者是結(jié)果處理錯誤， 對下一個任務(wù)包的處理幾乎沒有什么影響。因此，分布式的實時性要求不高，而且允許存在計算錯誤（因為每個計算任務(wù)給好幾個參與者計算，上傳結(jié)果到服務(wù)器后要比較結(jié)果，然后對結(jié)果差異大的進(jìn)行驗證）。這么說，并行程序并行處理的任務(wù)包之間有很大的聯(lián)系，而且并行計算的

36、每一個任務(wù)塊都是必要的，沒有浪費的分割的，就是每個任務(wù)包都要處理，而且計算結(jié)果相互影響，就要求每個的計算結(jié)果要絕對正確，而且在時間上要盡量做到同步，而分布式的很多任務(wù)塊可以根本就不處 理，有大量的無用數(shù)據(jù)塊，所以說分布式計算的速度盡管很快，但是真正的“效率”是低之再低的，可能一直在尋找，但是永遠(yuǎn)都找不到，也可能一開始就找到了；而并行處理不同，它的任務(wù)包個數(shù)相對有限，在一個有限的時間應(yīng)該是可能完成的。網(wǎng)格計算網(wǎng)格計算是利用廣泛的零散的計算資源完成一個共同任務(wù)，它也是分布式計算的一種。根據(jù)IBM 對“網(wǎng)格”的定義，它將本地網(wǎng)絡(luò)或者互聯(lián)網(wǎng)上零散的可用計算資源集合起來，使終端用戶或者應(yīng)用覺得他們在使用

37、一臺性能強悍的虛擬計算機。網(wǎng)格計算的愿景是創(chuàng)立一個虛擬動態(tài)的資源集合，使個人和組織機構(gòu)能夠安全協(xié)調(diào)的使用這些資源。網(wǎng)格計算通常使用集群的方式實現(xiàn)。云計算云計算（Cloud computing），是一種新興的共享基礎(chǔ)架構(gòu)的方法，可以將巨大的系統(tǒng)池連接在一起以提供各種IT 服務(wù)。很多因素推動了對這類環(huán)境的需求，其中包括連接設(shè)備、實時數(shù)據(jù)流、SOA 的采用以及搜索、開放協(xié)作、社會網(wǎng)絡(luò)和移動商務(wù)等這樣的Web2.0 應(yīng)用的急劇增長。 另外，數(shù)字元器件性能的提升也使 IT 環(huán)境的規(guī)模大幅度提高，從而進(jìn)一步加強了對一個由統(tǒng)一的云進(jìn)行管理的需求。云計算被它的吹捧者視為“革命性的計算模型”，因為它使得超級計算

38、能力通過互聯(lián)網(wǎng)自由流通成為了可能。企業(yè)與個人用戶無需再投入昂貴的硬件購置成本，只需要通過互聯(lián)網(wǎng)來購買租賃計算力，“把你的計算機當(dāng)做接入口，一切都交給互聯(lián)網(wǎng)吧”。狹義云計算是指 IT 基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需的資源（硬件、平臺、軟件）。 提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”?！霸啤敝械馁Y源在使用者看來是可以無限擴展的，并且可以隨時獲取，按需使用，隨時擴展，按使用付費。這種特性經(jīng)常被稱為像水電一樣使用 IT 基礎(chǔ)設(shè)施。廣義云計算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT 和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以使任意其它的服務(wù)。云計

39、算一般會具有以下特點：超大規(guī)模。“云”具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，Google 云計算已經(jīng)擁有 100 多萬臺服務(wù)器， Amazon、IBM、微軟、Yahoo 等的“云”均擁有幾十萬臺服務(wù)器。企業(yè)私有云一般擁有數(shù)百上千臺服務(wù)器?！霸啤蹦苜x予用戶前所未有的計算能力。虛擬化。云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)。所請求的資源來自“云”，而不是固定的有形的實體。應(yīng)用在“云”中某處運行，但實際上用戶無需了解、也不用擔(dān)心應(yīng)用運行的具體位置。只需要一臺筆記本或者一個手機，就可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來實現(xiàn)我們需要的一切，甚至包括超級計算這樣的任務(wù)。高可靠性?！霸啤笔褂昧藬?shù)據(jù)多副本容錯、計算節(jié)點同構(gòu)可互換等措施來保

40、障服務(wù)的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機可靠。通用性。云計算不針對特定的應(yīng)用，在“云”的支撐下可以構(gòu)造出千變?nèi)f化的應(yīng)用，同一個“云”可以同時支撐不同的應(yīng)用運行。高可擴展性?！霸啤钡囊?guī)模可以動態(tài)伸縮，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長的需要。按需服務(wù)?！霸啤笔且粋€龐大的資源池，你按需購買；云可以象自來水，電，煤氣那樣計費。極其廉價。由于“云”的特殊容錯措施可以采用極其廉價的節(jié)點來構(gòu)成云，“云”的自動化集中式管理使大量企業(yè)無需負(fù)擔(dān)日益高昂的數(shù)據(jù)中心管理成本，“云”的通用性使資源的利用率較之傳統(tǒng)系統(tǒng)大幅提升，因此用戶可以充分享受“云”的低成本優(yōu)勢，經(jīng)常只要花費幾百美元、幾天時間就能完成以前需要數(shù)萬美元、數(shù)月

41、時間才能完成的任務(wù)。云計算的發(fā)展從云計算理念最初誕生至今，企業(yè) IT 架構(gòu)從傳統(tǒng)非云架構(gòu)，向目標(biāo)云化架構(gòu)的演進(jìn)，可總結(jié)為經(jīng)歷了如下三大里程碑發(fā)展階段：1、云計算 1.0：面向數(shù)據(jù)中心管理員的 IT 基礎(chǔ)設(shè)施資源虛擬化階段該階段的關(guān)鍵特征體現(xiàn)為通過計算虛擬化技術(shù)的引入，將企業(yè)IT 應(yīng)用與底層的基礎(chǔ)設(shè)施徹底分離解耦，將多個企業(yè)IT 應(yīng)用實例及運行環(huán)境（客戶機操作系統(tǒng)）復(fù)用在相同的物理服務(wù)器上，并通過虛擬化集群調(diào)度軟件，將更多的 IT 應(yīng)用復(fù)用在更少的服務(wù)器節(jié)點上，從而實現(xiàn)資源利用效率的提升。HCIA-Cloud Computing 重點關(guān)注這個階段，將介紹在階段的云計算如何實現(xiàn)及優(yōu)勢。2、云計算

42、2.0：面向基礎(chǔ)設(shè)施云租戶和云用戶的資源服務(wù)化與管理自動化階段 該階段的關(guān)鍵特征體現(xiàn)為通過管理平面的基礎(chǔ)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)與資源調(diào)度自動化軟件的引入，以及數(shù)據(jù)平面的軟件定義存儲和軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，面向內(nèi)部和外部的租戶，將原本需要通過數(shù)據(jù)中心管理員人工干預(yù)的基礎(chǔ)設(shè)施資源復(fù)雜低效的申請、釋放與配置過程，轉(zhuǎn)變?yōu)樵诒匾南薅l件下(比如資源配額、權(quán)限審批等)的一鍵式全自動化資源發(fā)放服務(wù)過程。這個轉(zhuǎn)變大幅提升了企業(yè) IT 應(yīng)用所需的基礎(chǔ)設(shè)施資源的快速敏捷發(fā)放能力，縮短了企業(yè) IT 應(yīng)用上線所需的基礎(chǔ)設(shè)施資源準(zhǔn)備周期，將企業(yè)基礎(chǔ)設(shè)施的靜態(tài)滾動規(guī)劃轉(zhuǎn)變?yōu)閯討B(tài)按需資源的彈性按需供給過程。這個轉(zhuǎn)變同時為企業(yè) IT

43、支撐其核心業(yè)務(wù)走向敏捷，更好地應(yīng)對瞬息萬變的企業(yè)業(yè)務(wù)競爭與發(fā)展環(huán)境奠定了基礎(chǔ)。云計算 2.0 階段面向云租戶的基礎(chǔ)設(shè)施資源服務(wù)供給，可以是虛擬機形式，可以是容器 (輕量化虛擬機)，也可以是物理機形式。該階段的 企業(yè) IT 云化演進(jìn)，暫時還不涉及基礎(chǔ)設(shè)施層之上的 企業(yè) IT 應(yīng)用與中間件、數(shù)據(jù)庫軟件架構(gòu)的變化。3、云計算 3.0：面向企業(yè) IT 應(yīng)用開發(fā)者及管理維護(hù)者的企業(yè)應(yīng)用架構(gòu)的分布式微服務(wù)化和企業(yè)數(shù)據(jù)架構(gòu)的互聯(lián)網(wǎng)化重構(gòu)及大數(shù)據(jù)智能化階段 該階段的關(guān)鍵特征體現(xiàn)為：企業(yè) IT 自身的應(yīng)用架構(gòu)逐步從(依托于傳統(tǒng)商業(yè)數(shù)據(jù)庫和中間件商業(yè)套件，為每個業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ｉT設(shè)計的、煙囪式的、高復(fù)雜度的、有狀態(tài)

44、的、規(guī)模龐大的)縱向擴展應(yīng)用分層架構(gòu)體系，走向(依托開源增強的、跨不同業(yè)務(wù)應(yīng)用領(lǐng)域高度共享的)數(shù)據(jù)庫、中間件平臺服務(wù)層以及(功能更加輕量化解耦、數(shù)據(jù)與應(yīng)用邏輯徹底分離的)分布式無狀態(tài)化架構(gòu)，從而使得企業(yè) IT 在支撐企業(yè)業(yè)務(wù)敏捷化、智能化以及資源利用效率提升方面邁上一個新的高度和臺階，并為企業(yè)創(chuàng)新業(yè)務(wù)的快速迭代開發(fā)鋪平了道路。針對上述三大云計算發(fā)展演進(jìn)里程碑階段而言，云計算 1.0 普遍已經(jīng)是過去式，且一部分行業(yè)、企業(yè)客戶已完成初步規(guī)模的云計算 2.0 建設(shè)商用，正在考慮該階段的進(jìn)一步擴容，以及面向云計算 3.0 的演進(jìn)；而另一部分客戶則正在從云計算 1.0 走向云計算 2.0，甚至同步展開云

45、計算2.0 和 3.0 的演進(jìn)評估與實施。擴展知識，云計算 1.0 與 2.0/3.0 階段之間的主要差異體現(xiàn)為如下七點： 注：以下內(nèi)容來自云計算架構(gòu)技術(shù)與實踐。差別 1：從 IT 非關(guān)鍵應(yīng)用走向電信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用和企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用站在云計算面向企業(yè) IT 及電信網(wǎng)絡(luò)的使用范圍的視角來看，云計算發(fā)展初期，虛擬化技術(shù)主要局限于非關(guān)鍵應(yīng)用，比如辦公桌面云，開發(fā) 測試云等。該階段的應(yīng)用往往對底層虛擬化帶來的性能開銷并不敏感。人們更加關(guān)注于資源池規(guī)?；兄筚Y源利用效率的提升以及業(yè)務(wù)部署效率的提升。然而隨著云計算的持續(xù)深入普及， 企業(yè) IT 云化的范圍已從周邊軟件應(yīng)用，逐步走向更加關(guān)鍵的企業(yè)應(yīng)用，甚至企業(yè)的核

46、心生產(chǎn) IT 系統(tǒng)。由此，如何確保云平臺可以更為高效、更為可靠地支撐好時延敏感的企業(yè)關(guān)鍵應(yīng)用，就變得至關(guān)重要。 對于企業(yè) IT 基礎(chǔ)設(shè)施的核心資產(chǎn)而言，除去實實在在的計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)資源等有形物理資產(chǎn)之外，最有價值的莫過于企業(yè)數(shù)據(jù)這些無形資產(chǎn)。在云計算的計算虛擬化技術(shù)發(fā)展初期階段， Guest OS 與 Host OS 之間的前后端 I/O 隊列在 I/O 吞吐上的開銷較大，而傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)由于對 I/O 性能吞吐和時延要求很高，這兩個原因?qū)е潞芏嗍聞?wù)關(guān)鍵型結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)在云化的初期階段并未被納入虛擬化改造的范疇，從而使得相關(guān)結(jié)構(gòu)化數(shù) 據(jù)的基礎(chǔ)設(shè)施仍處于虛擬化乃至云計算資源池的管理范圍之外。然而

47、隨著虛擬化 XEN/KVM 引擎在 I/O 性能上的不斷優(yōu)化提升(如采用 SR-IOV 直通、多隊列優(yōu)化技術(shù))，使得處于企業(yè)核心應(yīng)用的 ERP 等關(guān)系型關(guān)鍵數(shù)據(jù)庫遷移到虛擬化平臺上實 現(xiàn)部署和運行已不是問題。 與此同時，云計算在最近 23 年內(nèi)，已從概念發(fā)源地的互聯(lián)網(wǎng) IT 領(lǐng)域，滲透到電信運營商網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域?；ヂ?lián)網(wǎng)商業(yè)和技術(shù)模式的成功，啟發(fā)電信運營商們通過引入云計算實現(xiàn)對現(xiàn)有電信網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)元的重構(gòu)來打破傳統(tǒng)意義上電信廠家所采用的電信軟件與電信硬件緊綁定的銷售模式，同樣享受到云計算為 IT 領(lǐng)域帶來的紅利，諸如：硬件 TCO 的降低，綠色節(jié)能，業(yè)務(wù)創(chuàng)新和部署效率的提升，對多國多子網(wǎng)的電信功能的快速軟

48、件定制化以及更強的對外能力開放。差別 2：從計算虛擬化走向存儲虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化從支撐云計算按需、彈性分配資源，與硬件解耦的虛擬化技術(shù)的角度來看，云計算早期階段主要聚焦在計算虛擬化領(lǐng)域。事實上，眾所周知的計算虛擬化技術(shù)早在 IBM 370 時代就已經(jīng)在其大型機操作系統(tǒng)上誕生了。技術(shù)原理是通過在 OS 與裸機硬件之間插入虛擬化層，來在裸機硬件指令系統(tǒng)之上仿真模擬出多個 370 大型機的“運行環(huán)境”，使得上層“誤認(rèn)為”自己運行在一個獨占系統(tǒng)之上，實際上是由計算虛擬化引擎在多個虛擬機之間進(jìn)行 CPU 分時調(diào)度，同時對內(nèi)存、I/O、網(wǎng)絡(luò)等訪問也進(jìn)行訪問屏蔽。后來只不過當(dāng) x86 平臺演進(jìn)成為在 IT

49、領(lǐng)域硬件平臺的主流之后， VMware ESX、XEN、KVM 等依托于單機OS 的計算虛擬化技術(shù)才將 IBM 370 的虛擬化機制在 x86 服務(wù)器的硬件體系架構(gòu)下實現(xiàn)并且商品化，并且在單機/單服務(wù)器虛擬化的基礎(chǔ)上引入了具備虛擬機動態(tài)遷移和 HA 調(diào)度能力的中小集群管理軟件(如 vCenter/vSphere、XEN Center、FusionSphere 等)，從而形成當(dāng)前的計算虛擬化主體。 隨著數(shù)據(jù)和信息越來越成為企業(yè) IT 中最為核心的資產(chǎn)，作為數(shù)據(jù)信息持久化載體的存儲已經(jīng)逐步從服務(wù)器計算中剝離出來成為了一個龐大的獨立產(chǎn)業(yè)，與必不可少的CPU 計算能力一樣，在數(shù)據(jù)中心發(fā)揮著至關(guān)重要的作

50、用。當(dāng)企業(yè)對存儲的需求發(fā)生變化時該如何快速滿足新的需求以及如 何利用好已經(jīng)存在的多廠家的存儲，這些問題都需要存儲虛擬化技術(shù)來解決。 與此同時，現(xiàn)代企業(yè)數(shù)據(jù)中心的 IT 硬件的主體已經(jīng)不再是封閉的、主從式架構(gòu)的大小型機一統(tǒng)天下的時代?？蛻舳伺c服務(wù)器之間南北方向通信、服務(wù)器與服務(wù)器之間東西方向協(xié)作通信以及從企業(yè)內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)訪問遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)和公眾網(wǎng)絡(luò)的通信均已走入了基于對等、開放為主要特征的以太互聯(lián)和廣域網(wǎng)互聯(lián)時代。因此，網(wǎng)絡(luò)也成為計算、存儲之后，數(shù)據(jù)中心 IT 基礎(chǔ)設(shè)施中不可或缺的“三要素”之一。 就企業(yè)數(shù)據(jù)中心端到端基礎(chǔ)設(shè)施解決方案而言，服務(wù)器計算虛擬化已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足用戶在企業(yè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)對按需分配資源

51、、彈性分配資源、與硬件解耦的分配資源的能力需求，由此存儲虛擬化和網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)應(yīng)運而生。 除去云管理和調(diào)度所完成的管理控制面的 API 與信息模型歸一化處理之外，虛擬化的重要特征是通過在指令訪問的數(shù)據(jù)面上，對所有原始的訪問命令字進(jìn)行截獲，并實時執(zhí)行“欺騙”式仿真動作，使得被訪問的資源呈現(xiàn)出與其真正的物理資源不同的(軟件無須關(guān)注硬件)、“按需獲取”的顆粒度。對于普通 x86 服務(wù)器來說，CPU 和內(nèi)存資源虛擬化后再將其(以虛擬機 CPU/內(nèi)存規(guī) 格)按需供給給資源消費者(上層業(yè)務(wù)用戶)。計算 能力的快速發(fā)展，以及軟件通過負(fù)載均衡機制進(jìn)行水平擴展的能力提升，計算虛擬化中僅存在資源池的“大分小”的問

52、題。然而對于存儲來說，由于最基本的硬盤(SATA/SAS) 容量有限，而客戶、租戶對數(shù)據(jù)容量的需求越來越大，因此必須考慮對數(shù)據(jù)中心內(nèi)跨越多個松耦合的分布式服務(wù)器單元內(nèi)的存儲資源(服務(wù)器內(nèi)的存儲資源、外置 SAN/NAS 在內(nèi)的存儲資源)進(jìn)行“小聚大”的整合，組成存儲資源池。這個存儲資源池，可能是某一廠家提供的存儲軟硬件組成的同構(gòu)資源池，也可以是被存儲虛擬化層整合成為跨多廠家異構(gòu)存儲的統(tǒng)一資源池。各種存儲資源池均能以統(tǒng)一的塊存儲、對象存儲或者文件的數(shù)據(jù)面格式進(jìn)行訪問。對于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)來 說，其實網(wǎng)絡(luò)的需求并不是憑空而來的，而是來源于業(yè)務(wù)應(yīng)用，與作為網(wǎng)絡(luò)端節(jié)點的計算和存儲資源有著無法切斷的內(nèi)在關(guān)聯(lián)

53、性。然而，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)交換功能都是在物理交換機和路由器設(shè)備上完成的，網(wǎng)絡(luò)功能對上層業(yè)務(wù)應(yīng)用而言僅僅體現(xiàn)為一個一個被通信鏈路連接起來的孤立的“盒子”，無法動態(tài)感知來自上層業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)功能需求，完全需要人工配置的方式來實現(xiàn)對業(yè)務(wù)層網(wǎng)絡(luò)組網(wǎng)與安全隔離策略的需要。在多租戶虛擬化的環(huán)境下，不同租戶對于邊緣的路由及網(wǎng)關(guān)設(shè)備的配置管理需求也存在極大的差異化，而物理路由器和防火墻自身的多實例能力也無法滿足云環(huán)境下租戶數(shù)量的要求，采用與租戶數(shù)量等量的路由器與防火墻物理設(shè)備，成本上又無法被多數(shù)客戶所接受。于是人們思考 是否可能將網(wǎng)絡(luò)自身的功能從專用封閉平臺遷移到服務(wù)器通用 x86 平臺上來。這樣至少網(wǎng)絡(luò)端節(jié)點的實例就

54、可以由云操作系統(tǒng)來直接自動化地創(chuàng)建和銷毀，并通過一次性建立起來的物理網(wǎng)絡(luò)連接矩陣，進(jìn)行任意兩個網(wǎng)絡(luò)端節(jié)點之間的虛擬通訊鏈路建立，以及必要的安全隔離保障，從而里程碑式地實現(xiàn)了業(yè)務(wù)驅(qū)動的網(wǎng)絡(luò)自動化管理配置，大幅度降低數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜度。從資源利用率的視角來看，任意兩個虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點之間的流量帶寬，都需要通過物理網(wǎng)絡(luò)來交換和承載，因此只要不超過物理網(wǎng)絡(luò)的資源配額上限 (缺省建議物理網(wǎng)絡(luò)按照無阻塞的 CLOS 模式來設(shè)計實施)，只要虛擬節(jié)點被釋放，其所對應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)帶寬占用也將被同步釋放，因此也就相當(dāng)于實現(xiàn)對物理網(wǎng)絡(luò)資源的最大限度的“網(wǎng)絡(luò)資源動態(tài)共 享”。換句話說， 網(wǎng)絡(luò)虛擬化讓多個盒子式的網(wǎng)絡(luò)實體第

55、一次以一個統(tǒng)一整合的“網(wǎng)絡(luò)資源池” 的形態(tài)，出現(xiàn)在業(yè)務(wù)應(yīng)用層面前，同時與計算和存儲資源之間，也有了統(tǒng)一協(xié)同機制。差別 3：資源池從小規(guī)模的資源虛擬化整合走向更大規(guī)模的資源池構(gòu)建，應(yīng)用范圍從企業(yè)內(nèi)部走向多租戶的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)乃至端到端 IT 服務(wù)站在云計算提供像用水用電一樣方便的服務(wù)能力的技術(shù)實現(xiàn)角度來看，云計算發(fā)展早期，虛擬化技術(shù)(如 VMware ESX、微軟 Hyper-V、基于Linux 的 XEN、KVM)被普遍采用，被用來實現(xiàn)以服務(wù)器為中心的虛擬化資源整合，在這個階段，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器只是部分孤島式的虛擬化以及資源池整合，還沒有明確的多租戶以及服務(wù)自動化的理念，服務(wù)器資源池整合的服

56、務(wù)對 象是數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施硬件以及應(yīng)用軟件的管理人員。在實施虛擬化之前，物理的服務(wù)器及存儲、網(wǎng)絡(luò)硬件是數(shù)據(jù)中心管理人員的管理對 象，在實施虛擬化之后，管理對象從物理機轉(zhuǎn)變?yōu)樘摂M機及其對應(yīng)的存儲卷、軟件虛擬交換機， 甚至軟件防火墻功能。目標(biāo)是實現(xiàn)多應(yīng)用實例和操作系統(tǒng)軟件在硬件上最大限度共享服務(wù)器硬 件，通過多應(yīng)用負(fù)載的削峰錯谷達(dá)到資源利用率提升的目的，同時為應(yīng)用軟件進(jìn)一步提供額外的HA/ FT(High Availability/Fault Tolerance，高可用性/容 錯)可靠性保護(hù)，以及通過輕載合并、重載分離的動態(tài)調(diào)度，對空載服務(wù)器進(jìn)行下電控制，實現(xiàn) PUE 功耗效率的優(yōu)化提升。 然而

57、，這些虛擬化資源池的構(gòu)建，僅僅是從數(shù)據(jù)中心管理員視角實現(xiàn)了資源利用率和能效比的提 升，與真正的面向多租戶的自動化云服務(wù)模式仍然相差甚遠(yuǎn)。因為在云計算進(jìn)一步走向普及深入的新階段，通過虛擬化整合之后的資源池的服務(wù)對象，不能再僅僅局限于數(shù)據(jù)中心管理員本身， 而是需要擴展到每個云租戶。因此云平臺必須在基礎(chǔ)設(shè)施資源運維監(jiān)控管理 Portal 的基礎(chǔ)上， 進(jìn)一步面向每個內(nèi)部或者外部的云租戶提供按需 定制基礎(chǔ)設(shè)施資源，訂購與日常維護(hù)管理的Portal 或者 API 界面，并將虛擬化或者物理的基礎(chǔ)設(shè)施資源的增、刪、改、查等權(quán)限按照分權(quán)分域的原則賦予每個云租戶，每個云租戶僅被授權(quán)訪問其自己申請創(chuàng)建的計算、存儲以

58、及與相應(yīng)資源附著綁定的 OS 和應(yīng)用軟件資源，最終使得這些云租戶可以在無須購買任何硬件 IT 設(shè)備的前提下，實現(xiàn)按需快速資源獲取，以及高度自動化部署的 IT 業(yè)務(wù)敏捷能力的支撐，從而將云資源池的規(guī)模經(jīng)濟(jì)效益，以及彈性按需的快速資源服務(wù)的價值充分發(fā)掘出來。差別 4：數(shù)據(jù)規(guī)模從小規(guī)模走向海量，數(shù)據(jù)形態(tài)從傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)化走向非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化站在云計算系統(tǒng)需要提供的處理能力角度看，隨著智能終端的普及、社區(qū)網(wǎng)絡(luò)的火熱、物聯(lián)網(wǎng)的逐步興起，IT 網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)形態(tài)已經(jīng)由傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化、小規(guī)模數(shù)據(jù)，迅速發(fā)展成為有大量文本、大量圖片、大量視頻的非結(jié)構(gòu)化和半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)量也是呈幾何指數(shù)的方式增長。 對非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)

59、化大數(shù)據(jù)的處理而產(chǎn)生 的數(shù)據(jù)計算和存儲量的規(guī)模需求，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)的 Scale- Up 硬件系統(tǒng)可以處理的，因此要求必須充分利用云計算提供的 Scale-Out 架構(gòu)特征，按需獲得大規(guī)模資源池來應(yīng)對大數(shù)據(jù)的高效高容量 分析處理的需求。企業(yè)內(nèi)日常事務(wù)交易過程中積累的大數(shù)據(jù)或者從關(guān)聯(lián)客戶社交網(wǎng)絡(luò)以及網(wǎng)站服務(wù)中抓取的大數(shù)據(jù)，其加工處理往往并不需要實時處理，也不需要系統(tǒng)處于持續(xù)化的工作態(tài)，因此共享的海量存儲平臺，以及批量并行計算資源的動態(tài)申請與釋放能力，將成為未來企業(yè)以最高效的方式支撐大數(shù)據(jù)資源需求的解決方案選擇。差別 5：企業(yè)和消費者應(yīng)用的人機交互計算模式，也逐步從本地固定計算走向云端計算、移動智

60、能終端及浸入式體驗瘦終端接入的模式隨著企業(yè)和消費者應(yīng)用云化演進(jìn)的不斷深入，用戶近端計算、存儲資源不斷從近端計算剝離，并不斷向遠(yuǎn)端的數(shù)據(jù)中心遷移和集中化部署，從而帶來了企業(yè)用戶如何通過企業(yè)內(nèi)部局域網(wǎng)及外部固定、移動寬帶廣域網(wǎng)等多種不同途徑，借助固定、移動，乃至浸入式體驗等多種不同瘦終端或智能終端形態(tài)接入云端企業(yè)應(yīng)用的問題。面對局域網(wǎng)及廣域網(wǎng)連接在通信包轉(zhuǎn)發(fā)與傳輸時延不穩(wěn)定、丟包以及端到端 QoS 質(zhì)量保障機制缺失等實際挑戰(zhàn)，如何確保遠(yuǎn)程云接入的性能體驗達(dá)到與本地計算相同或近似的水平，成為企業(yè)云計算IT 基礎(chǔ)設(shè)施平臺面臨的又一大挑戰(zhàn)。為應(yīng)對云接入管道上不同業(yè)務(wù)類型對業(yè)務(wù)體驗的不同訴求， 業(yè)界通用的