虛擬化與云計(jì)算

河南科技大學(xué)林業(yè)職業(yè)學(xué)院 虛擬化與云計(jì)算 Virtualization and Cloud Computing 高計(jì) 07-5 班 付豪 1 摘要 在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，管理信息系統(tǒng)基本上是采用客戶機(jī) /服務(wù)器，其中的客戶機(jī) /服務(wù)器就是： C/S（即英文的 client/server 的首字母）模式開發(fā)的，但隨著 WWW 的廣泛應(yīng)用，目前的管理信息系統(tǒng)已經(jīng)逐漸開始從 C/S 模式向?yàn)g覽器 /服務(wù)器（ B/S）模式轉(zhuǎn)變。 B/S 結(jié)構(gòu)（ Browser/Server 結(jié)構(gòu)）結(jié)構(gòu)即瀏 覽器和服務(wù)器結(jié)構(gòu)。它是隨著Internet 技術(shù)的興起，對 C/S 結(jié)構(gòu)的一種變化或者改進(jìn)的結(jié)構(gòu)。在這種結(jié)構(gòu)下，用戶工作界面是通過 WWW 瀏覽器來實(shí)現(xiàn)，極少部分事務(wù)邏輯在前端（ Browser）實(shí)現(xiàn)，但是主要事務(wù)邏輯在服務(wù)器端（ Server）實(shí)現(xiàn)，形成所謂三層 3-tier 結(jié)構(gòu)。這樣就大大簡化了客戶端電腦載荷，減輕了系統(tǒng)維護(hù)與升級的成本和工作量，降低了用戶的總體成本。 而云計(jì)算正是在這樣的 背景 下應(yīng)運(yùn)而生的。 云計(jì)算（ cloud computing，臺(tái)灣譯作云端運(yùn)算），是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算新方式，通過互聯(lián)網(wǎng)上異構(gòu) 、自治的服務(wù)為個(gè)人和企業(yè)用戶提供按需即取的計(jì)算。由于資源是在互聯(lián)網(wǎng)上，而在計(jì)算機(jī)流程圖中，互聯(lián)網(wǎng)常以一個(gè)云狀圖案來表示，因此可以形象地類比為云，云同時(shí)也是對底層基礎(chǔ)設(shè)施的一種抽象概念。 云計(jì)算的出現(xiàn)在某種意義上剝離了軟件與硬件之間的聯(lián)系。傳統(tǒng)的 管理員既需要維護(hù)服務(wù)器的硬件，同時(shí)又需要管理軟件的應(yīng)用，這使得企業(yè)為此付出了極大的成本。而云計(jì)算則并不限制應(yīng)用程序與硬件之間的必然聯(lián)系， 亦即透過平行運(yùn)算的方式，一個(gè)應(yīng)用程序可以在不同的硬件上執(zhí)行，全面解除應(yīng)用服務(wù)與硬件資源間的固定對應(yīng)關(guān)系。 虛擬化，則是云計(jì)算 的基石。 一個(gè)云計(jì)算的應(yīng)用必定是基于虛擬化的。 云計(jì)算已經(jīng)是第三代的 IT，第一代是靜態(tài)的 IT，第二代是一個(gè)共享的概念，數(shù)據(jù)和信息的共享，第三代則是動(dòng)態(tài)，所有的信息和數(shù)據(jù)都在動(dòng)態(tài)的架構(gòu)上，否則也就沒2 有云，沒有 Cloud。將硬件變成服務(wù)一定是動(dòng)態(tài)的，要看產(chǎn)品在虛擬化的能力，虛擬化是動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)，只有在虛擬化的環(huán)境下，云才是可能。 毫無疑問，虛擬化正在重組 IT 工業(yè)，同時(shí)它也正在支撐起云計(jì)算，如果把云計(jì)算單純理解虛擬化，其實(shí)也并為過，因?yàn)闆]有虛擬化的云計(jì)算，是不可能實(shí)現(xiàn)按需計(jì)算的目標(biāo)的。云計(jì)算使得應(yīng)用軟件脫離已經(jīng)成為一 種可能。目前 Amazon所提供的 Web 服務(wù)就是基于大規(guī)模云為基礎(chǔ)的虛擬化應(yīng)用。 所以， 要了解云計(jì)算，就必須要要先了解虛擬化。 目錄 一、 摘要 1 二、 虛擬化技術(shù) 3 1) 虛擬化技術(shù)簡介 3 2) 虛擬化的意義 4 3) 虛擬化的架構(gòu) 6 三、 云計(jì)算 8 1) 云計(jì)算技術(shù)簡介 8 2) 云計(jì)算與虛擬化 11 3) 云計(jì)算的應(yīng)用 13 四、 總結(jié) 16 五、 參考資料 18 1 虛擬化技術(shù) 虛擬化 技術(shù)簡介 虛擬化是一個(gè)廣義的術(shù)語，在計(jì)算機(jī)方面通常是指計(jì)算元件在虛擬的基礎(chǔ)上而不是真實(shí)的基礎(chǔ)上運(yùn)行。虛擬化技術(shù)可以擴(kuò)大硬件的容量，簡化軟件的重新配置過程。 CPU 的虛擬化技術(shù)可以單 CPU 模擬多 CPU 并行，允許一個(gè)平臺(tái)同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。 虛擬化是一種經(jīng)過驗(yàn)證的軟件技術(shù)，它正迅速改變著 IT 的面貌，并從根本上改變著人們的計(jì)算方式。如今，具有強(qiáng)大處理能力的 x86 計(jì)算機(jī)硬件僅僅運(yùn)行了單個(gè)操作系統(tǒng)和單個(gè)應(yīng)用程序。這使得大多數(shù)計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)未得到充分利用。利用虛擬化，可以在一臺(tái)物理機(jī)上運(yùn)行多個(gè)虛擬機(jī)，因而得以在多個(gè)環(huán)境間共享這一臺(tái)計(jì)算機(jī)的資源。不同的虛擬機(jī)可以在同一臺(tái)物理機(jī)上運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)以及多個(gè)應(yīng)用程序。 虛擬化技術(shù)與多任務(wù)以及超線程技術(shù)是完 全不同的。多任務(wù)是指在一個(gè)操作系統(tǒng)中多個(gè)程序同時(shí)并行運(yùn)行，而在虛擬化技術(shù)中，則可以同時(shí)運(yùn)行多個(gè)操作系統(tǒng)，而且每一個(gè)操作系統(tǒng)中都有多個(gè)程序運(yùn)行，每一個(gè)操作系統(tǒng)都運(yùn)行在一個(gè)虛擬的 CPU 或者是虛擬主機(jī)上；而超線程技術(shù)只是單 CPU 模擬雙 CPU 來平衡程序運(yùn)行性能，這兩個(gè)模擬出來的 CPU 是不能分離的，只能協(xié)同工作。 虛擬化是一個(gè)抽象層，它將物理硬件與操作系統(tǒng)分開，從而提供更高的 IT 資源利用率和靈活性。 虛擬化允許具有不同操作系統(tǒng)的多個(gè)虛擬機(jī)在同一物理機(jī)上獨(dú)立并行運(yùn)行。每個(gè)虛擬機(jī)都有自己的一套虛擬硬件（例如 RAM、 CPU、網(wǎng)卡等），可以在這些硬件中加載操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。無論實(shí)際采用了什么物理硬件組件，操作系統(tǒng)都將它們視為一組一致、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件。 2 虛擬化的概念在 20 世紀(jì) 60 年代首次出現(xiàn)，利用它可以對屬于稀有而昂貴資源的大型機(jī)硬件進(jìn)行分區(qū)。隨著時(shí)間的推移，微型計(jì)算機(jī)和 PC 可提供更有效、更經(jīng)濟(jì)的方法來分配處理能力。因此到 20 世紀(jì) 80 年代，虛擬技術(shù)已不再廣泛使用。 到了 20 世紀(jì) 90 年代，研究人員開始探索如何利用虛擬化解決與廉價(jià)硬件激增相關(guān)的一些問題，例如，利用率不足、管理成本不斷攀升和易 受攻擊等?，F(xiàn)在，虛擬化技術(shù)處于時(shí)代前沿，可以幫助企業(yè)升級和管理他們在世界各地的 IT 基礎(chǔ)架構(gòu)并確保其安全。 虛擬化的意義 虛擬化的基礎(chǔ)是虛擬機(jī)。 一臺(tái)常見的虛擬機(jī)工作原理如下： 虛擬機(jī)是一種嚴(yán)密隔離的軟件容器，它可以運(yùn)行自己的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，就好像一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)一樣。虛擬機(jī)的運(yùn)行完全類似于一臺(tái)物理計(jì)算機(jī)，它包含自己的虛擬（即基于軟件實(shí)現(xiàn)的） CPU、 RAM 硬盤和網(wǎng)絡(luò)接口卡 (NIC)。 操作系統(tǒng)無法分辨虛擬機(jī)與物理計(jì)算機(jī)之間的差異，應(yīng)用程序和網(wǎng)絡(luò)中的其3 他計(jì)算機(jī)也無法分辨。即使是虛擬機(jī) 本身也認(rèn)為自己是一臺(tái)“真正的”計(jì)算機(jī)。不過，虛擬機(jī)完全由軟件組成，不含任何硬件組件。因此，虛擬機(jī)具備物理硬件所沒有的很多獨(dú)特優(yōu)勢。 虛擬化所帶來的好處是多方面的，總結(jié)來說主要包括了以下幾點(diǎn) 效率： 將原本一臺(tái)服務(wù)器的資源分配給了數(shù)臺(tái)虛擬化的服務(wù)器，有效的利用了閑置資源， 確保 企業(yè)應(yīng)用程序 發(fā)揮出最高的可用性和性能 。 隔離： 雖然虛擬機(jī)可以共享一臺(tái)計(jì)算機(jī)的物理資源，但它們彼此之間仍然是完全隔離的 ， 就像它們是不同的物理計(jì)算機(jī)一樣。 因此， 在可用性和安全性方面，虛擬環(huán)境中運(yùn)行的應(yīng)用程序之所以遠(yuǎn) 優(yōu)于在傳統(tǒng)的非虛擬化系統(tǒng)中運(yùn)行的應(yīng)用程序，隔離就是一個(gè)重要的原因。 可靠： 虛擬服務(wù)器是獨(dú)立于硬件進(jìn)行工作的， 通過改進(jìn) 災(zāi)難恢復(fù) 解決方案提4 高了 業(yè)務(wù)連續(xù)性 ， 當(dāng)一臺(tái)服務(wù)器出現(xiàn)故障時(shí)可在最短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)且不影響整個(gè)集群的運(yùn)作， 在整個(gè)數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)高可用性 。 成本： 降低了部署成本，只需要更少的服務(wù)器就可以實(shí)現(xiàn)需要更多服務(wù)器才能做到的事情 ，也間接降低了安全等其他方面的成本 。 兼容： 所有的虛擬服務(wù)器都與正常的 x86 系統(tǒng)相兼容，他 改進(jìn)了桌面管理的方式，可部署多套不同的系統(tǒng)，將因兼容性造成問題的可能性降至最低。 便于管理 ： ，提高了服務(wù)器 /管理員比率，一個(gè)管理員可以輕松的管理比以前更多的服務(wù)器而不會(huì)造成更大的負(fù)擔(dān)。 通過實(shí)現(xiàn) IT 基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬化，可以降低 IT 成本，同時(shí)提高現(xiàn)有資產(chǎn)的效率、利用率和靈活性。在全世界，各種規(guī)模的公司都享受著服務(wù)器的虛擬化帶來的好處。數(shù)千家組織（包括財(cái)富 100 強(qiáng)中的所有企業(yè)） 都在 采用服務(wù)器虛擬化解決方案。 5 虛擬化的架構(gòu) 由于虛擬化技術(shù)能夠通過資源共享與合并資源來提高效率并降低成本，它已經(jīng)被迅速地應(yīng)用于數(shù)據(jù)中心與其他設(shè)備上。在網(wǎng)絡(luò)核心，由于受到法規(guī) 、運(yùn)營、組織以及安全等各方面的影響，使不同網(wǎng)絡(luò)與服務(wù)的虛擬化工作，變得更具有挑戰(zhàn)性。 降低資金成本和運(yùn)營成本，并提高運(yùn)營效率和靈活性。在服務(wù)器整合的基礎(chǔ)上更進(jìn)一步，部署標(biāo)準(zhǔn)的虛擬化平臺(tái)來實(shí)現(xiàn)整個(gè) IT 基礎(chǔ)架構(gòu)的自動(dòng)化。利用虛擬化的強(qiáng)大功能更有效地管理 IT 容量，提供更高的服務(wù)級別，并簡化 IT 流程。因此，我們?yōu)?IT 基礎(chǔ)架構(gòu)的虛擬化創(chuàng)造了一個(gè)術(shù)語，將其稱作“虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)”。 以前的虛擬軟件必須是裝在一個(gè)操作系統(tǒng)上，然后再在虛擬軟件之上安裝虛擬機(jī)，再其中運(yùn)行虛擬的系統(tǒng)及其應(yīng)用。而在當(dāng)前的架構(gòu)下， 虛擬機(jī) 可以通過虛擬機(jī)管理器（ Virtual Machine Monitor，簡稱 VMM）來進(jìn)行管理的。 VMM 是在底層實(shí)現(xiàn)對其上的虛擬機(jī)的管理和支持。但現(xiàn)在許多的硬件，比如 Intel 的 CPU 已經(jīng)對虛擬化技術(shù)做了硬件支持，大多數(shù) VMM 就可以直接裝在裸機(jī)上，在其上再裝幾個(gè)虛擬機(jī)就可以就大大提升了虛擬化環(huán)境下的性能體驗(yàn)。 目前常見的 VMM工作模式 如下圖： 6 利用虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)，可以在整個(gè)基礎(chǔ)架構(gòu)范圍內(nèi)共享多臺(tái)計(jì)算機(jī)的物理資源。利用虛擬機(jī)可以在多臺(tái)虛擬機(jī)之間共享單臺(tái)物理計(jì)算機(jī)的資源以實(shí)現(xiàn)最高效率。資 源在多個(gè)虛擬機(jī)和應(yīng)用程序之間進(jìn)行共享。業(yè)務(wù)需要是將基礎(chǔ)架構(gòu)的物理資源動(dòng)態(tài)映射到應(yīng)用程序的驅(qū)動(dòng)力，即便在這些需要發(fā)生變化時(shí)也是如此?？蓪?x86 服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)器聚合成一個(gè)統(tǒng)一的 IT 資源池，供應(yīng)用程序根據(jù)需要隨時(shí)使用。這種資源優(yōu)化方式有助于組織實(shí)現(xiàn)更高的靈活性，使資金成本和運(yùn)營成本得以降低。 一個(gè) 虛擬基礎(chǔ)架構(gòu) 通常可以 包括以下組件： 裸機(jī)管理程序，可使每臺(tái) x86 計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)全面虛擬化。 7 虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)服務(wù)（如資源管理和整合備份），可在虛擬機(jī)之間使可用資源達(dá)到最優(yōu)配置 自動(dòng)化解決方案，用于通 過提供特殊功能來優(yōu)化特定 IT 流程，如部署或?yàn)?zāi)難恢復(fù)。 將軟件環(huán)境與其底層硬件基礎(chǔ)架構(gòu)分離，以便管理員可以將多個(gè)服務(wù)器、存儲(chǔ)基礎(chǔ)架構(gòu)和網(wǎng)絡(luò)聚合成共享資源池。然后，根據(jù)需要安全可靠地向應(yīng)用程序動(dòng)態(tài)提供這些資源。借助這種具有開創(chuàng)意義的方法，我們可以使用價(jià)格低廉的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)服務(wù)器以構(gòu)造塊的形式構(gòu)建自我優(yōu)化的數(shù)據(jù)中心，并實(shí)現(xiàn)高水平的利用率、可用性、自動(dòng)化和靈活性。 8 云計(jì)算 云計(jì)算 簡介 云計(jì)算（ cloud computing，臺(tái)灣譯作云端運(yùn)算），是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算新方 式，通過互聯(lián)網(wǎng)上異構(gòu)、自治的服務(wù)為個(gè)人和企業(yè)用戶提供按需即取的計(jì)算。由于資源是在互聯(lián)網(wǎng)上，而在計(jì)算機(jī)流程圖中，互聯(lián)網(wǎng)常以一個(gè)云狀圖案來表示，因此可以形象地類比為云，云同時(shí)也是對底層基礎(chǔ)設(shè)施的一種抽象概念。 云計(jì)算的資源是動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展而且虛擬化的，通過互聯(lián)網(wǎng)提供。終端用戶不需要了解“云”中基礎(chǔ)設(shè)施的細(xì)節(jié)，不必具有相應(yīng)的專業(yè)知識(shí)，也無需直接進(jìn)行控制 ,只關(guān)注自己真正需要什么樣的資源以及如何通過網(wǎng)絡(luò)來得到相應(yīng)的服務(wù)。 狹義云計(jì)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(kuò)展的方式獲得所需的資源（硬 件、平臺(tái)、軟件）。提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來是可以無限擴(kuò)展的，并且可以隨時(shí)獲取，按需使用，隨時(shí)9 擴(kuò)展，按使用付費(fèi)。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(jì)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(kuò)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，也可以使任意其他的服務(wù)。 云計(jì)算可以認(rèn)為包括以下幾個(gè)層次的服務(wù)：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（ IaaS），平臺(tái)即服務(wù)（ PaaS）和軟件即服務(wù)（ SaaS）。云計(jì)算服務(wù)通常提供通用的通過瀏覽器訪問的在線商業(yè)應(yīng)用，軟件 和數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心。 云計(jì)算具有以下四個(gè)顯著特點(diǎn)： 首先，云計(jì)算提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心，用戶不用再擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等麻煩。 很多人覺得數(shù)據(jù)只有保存在自己看得見、摸得著的電腦里才最安全，其實(shí)不然。你的電腦可能會(huì)因?yàn)樽约翰恍⌒亩粨p壞，或者被病毒攻擊，導(dǎo)致硬盤上的數(shù)據(jù)無法恢復(fù)，而有機(jī)會(huì)接觸你的電腦的不法之徒則可能利用各種機(jī)會(huì)竊取你的數(shù)據(jù)。此前轟動(dòng)一時(shí)的“艷照門”事件據(jù)報(bào)道不也是因?yàn)殡娔X送修而造成個(gè)人數(shù)據(jù)外泄的嗎？ 反之，當(dāng)你的文檔保存在類似 Google Docs 的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)上 ，當(dāng)你把自己的照片上傳到類似 Google Picasa Web 的網(wǎng)絡(luò)相冊里，你就再也不用擔(dān)心數(shù)據(jù)的丟失或損壞。因?yàn)樵凇霸啤钡牧硪欢?，有全世界最專業(yè)的團(tuán)隊(duì)來幫你管理信息，有全世界最先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心來幫你保存數(shù)據(jù)。同時(shí)，嚴(yán)格的權(quán)限管理策略可以幫助你放心地與你指定的人共享數(shù)據(jù)。這樣，你不用花錢就可以享受到最好、最安全的服務(wù)，甚至比在銀行里存錢還方便。 其次，云計(jì)算對用戶端的設(shè)備要求最低，使用起來也最方便。 10 大家都有過維護(hù)個(gè)人電腦上種類繁多的應(yīng)用軟件的經(jīng)歷。為了使用某個(gè)最新的操作系統(tǒng)，或使用某個(gè)軟件的最新版本 ，我們必須不斷升級自己的電腦硬件。為了打開朋友發(fā)來的某種格式的文檔，我們不得不瘋狂尋找并下載某個(gè)應(yīng)用軟件。 為了防止在下載時(shí)引入病毒，我們不得不反復(fù)安裝殺毒和防火墻軟件。所有這些麻煩事加在一起，對于一個(gè)剛剛接觸計(jì)算機(jī)，剛剛接觸網(wǎng)絡(luò)的新手來說不啻一場噩夢！如果你再也無法忍受這樣的電腦使用體驗(yàn)，云計(jì)算也許是你的最好選擇。你只要有一臺(tái)可以上網(wǎng)的電腦，有一個(gè)你喜歡的瀏覽器，你要做的就是在瀏覽器中鍵入 URL，然后盡情享受云計(jì)算帶給你的無限樂趣。 你可以在瀏覽器中直接編輯存儲(chǔ)在“云”的另一端的文檔，你可以隨 時(shí)與朋友分享信息，再也不用擔(dān)心你的軟件是否是最新版本，再也不用為軟件或文檔染上病毒而發(fā)愁。因?yàn)樵凇霸啤钡牧硪欢?，有專業(yè)的 IT 人員幫你維護(hù)硬件，幫你安裝和升級軟件，幫你防范病毒和各類網(wǎng)絡(luò)攻擊，幫你做你以前在個(gè)人電腦上所做的一切。 此外，云計(jì)算可以輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享。 大家不妨回想一下，你自己的聯(lián)系人信息是如何保存的。一個(gè)最常見的情形是，你的手機(jī)里存儲(chǔ)了幾百個(gè)聯(lián)系人的電話號碼，你的個(gè)人電腦或筆記本電腦里則存儲(chǔ)了幾百個(gè)電子郵件地址。為了方便在出差時(shí)發(fā)郵件，你不得不在個(gè)人電腦和筆記本電腦之間 定期同步聯(lián)系人信息。買了新的手機(jī)后，你不得不在舊手機(jī)和新手機(jī)之間同步電話號碼。 對了，還有你的 PDA 以及你辦公室里的電腦?？紤]到不同設(shè)備的數(shù)據(jù)同步方法種類繁多，操作復(fù)雜，要在這許多不同的設(shè)備之間保存和維護(hù)最新的一份聯(lián)系人信息，你必須為此付出難以計(jì)數(shù)的時(shí)間和精力。這時(shí)，你需要用云計(jì)算來讓一切都變得更簡單。在云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式中，數(shù)據(jù)只有一份，保存在“云”11 的另一端，你的所有電子設(shè)備只需要連接互聯(lián)網(wǎng)，就可以同時(shí)訪問和使用同一份數(shù)據(jù)。 仍然以聯(lián)系人信息的管理為例，當(dāng)你使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來管理所有聯(lián)系人的信息后，你可以在任何地方用任何一臺(tái)電腦找到某個(gè)朋友的電子郵件地址，可以在任何一部手機(jī)上直接撥通朋友的電話號碼，也可以把某個(gè)聯(lián)系人的電子名片快速分享給好幾個(gè)朋友。當(dāng)然，這一切都是在嚴(yán)格的安全管理機(jī)制下進(jìn)行的，只有對數(shù)據(jù)擁有訪問權(quán)限的人，才可以使用或與他人分享這份數(shù)據(jù)。 最后，云計(jì)算為我們使用網(wǎng)絡(luò)提供了幾乎無限多的可能。 為存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)提供了幾乎無限多的空間，也為我們完成各類應(yīng)用提供了幾乎無限強(qiáng)大的計(jì)算能力。想像一下，當(dāng)你駕車出游的時(shí)候，只要用手機(jī)連入網(wǎng)絡(luò)，就可以直接看到自己所在地區(qū)的衛(wèi)星地圖和實(shí)時(shí)的交通 狀況，可以快速查詢自己預(yù)設(shè)的行車路線，可以請網(wǎng)絡(luò)上的好友推薦附近最好的景區(qū)和餐館，可以快速預(yù)訂目的地的賓館，還可以把自己剛剛拍攝的照片或視頻剪輯分享給遠(yuǎn)方的親友 離開了云計(jì)算，單單使用個(gè)人電腦或手機(jī)上的客戶端應(yīng)用，我們是無法享受這些便捷的。個(gè)人電腦或其他電子設(shè)備不可能提供無限量的存儲(chǔ)空間和計(jì)算能力，但在“云”的另一端，由數(shù)千臺(tái)、數(shù)萬臺(tái)甚至更多服務(wù)器組成的龐大的集群卻可以輕易地做到這一點(diǎn)。個(gè)人和單個(gè)設(shè)備的能力是有限的，但云計(jì)算 的潛力卻幾乎是無限的。當(dāng)你把最常用的數(shù)據(jù)和最重要的功能都放在“云”上時(shí)，我們相信，你對電腦、應(yīng)用軟件乃至網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)會(huì)有翻天覆地的變化，你的生活也會(huì)因此而改變。 互聯(lián)網(wǎng)的精神實(shí)質(zhì)是自由、平等和分享。作為一種最能體現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)精神的計(jì)算模型，云計(jì)算必將在不遠(yuǎn)的將來展示出強(qiáng)大的生命力，并將從多個(gè)方面改變我們的工作和生活。無論是普通網(wǎng)絡(luò)用戶，還是企業(yè)員工，無論是 IT 管理者，還12 是軟件開發(fā)人員，他們都能親身體驗(yàn)到這種改變。 云計(jì)算與虛擬化 虛擬化是云計(jì)算的基石。 13 如圖是一個(gè)典型的 云計(jì)算平臺(tái)。在此平臺(tái)中，由數(shù)臺(tái)虛擬機(jī)所構(gòu)成的虛擬化的硬件平臺(tái)共同托起了全部軟件層所提供的服務(wù)。 在虛擬化與云計(jì)算 共同構(gòu)成的 這樣一個(gè)整體的架構(gòu)中，虛擬化有效的分離了硬件與軟件，而云計(jì)算則讓人們將精力更加集中在軟件所提供的服務(wù)上。 云計(jì)算必定是虛擬化的，虛擬化給云計(jì)算提供了堅(jiān)定的基礎(chǔ)。但是虛擬化的用處并不僅限于云計(jì)算，這只是他強(qiáng)大功能中的一部分。 IBM 日前發(fā)布了最新的企業(yè)級數(shù)據(jù)中心 (New Enterprise Data Center， NEDC)概念，主要通過簡化 (Simplified)、共享 (Shared)與彈性 (Dynamic)三個(gè)層面，逐步達(dá)到數(shù)據(jù)中心的轉(zhuǎn)型，透過更具彈性的 IT 架構(gòu)，就如同云計(jì)算的架構(gòu)，全面解除應(yīng)用服務(wù)與硬件資源間的固定對應(yīng)關(guān)系，達(dá)到快速提供服務(wù)的目的。 就目前來說，這種新一代的數(shù)據(jù)中心的一大特點(diǎn)就是運(yùn)營的彈性。因此 IBM認(rèn)為，全新企業(yè)級數(shù)據(jù)中心要做到彈性，就要做到類似云計(jì)算的架構(gòu)。云計(jì)算并14 不限制應(yīng)用程序與硬件間必然的關(guān)系，也就是通過平行運(yùn)算的方式，一個(gè)應(yīng)用程序可以在不同的硬件上執(zhí)行，全面解除應(yīng)用服務(wù)與硬件資源間的固定對應(yīng)關(guān)系。 按照現(xiàn)在的情況，數(shù)據(jù)中心要做到這樣的彈性相當(dāng) 不容易。但是如果將數(shù)據(jù)中心簡單的劃分為硬件與軟件兩個(gè)層面，那么未來數(shù)據(jù)中心的面貌就是將底層的硬件，包含服務(wù)器、儲(chǔ)存與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備全面虛擬化，在上層的軟件則是結(jié)面向服務(wù)的體系結(jié)構(gòu)（ Service-Oriented Architecture， SOA），讓數(shù)據(jù)中心可以達(dá)到隨選所需的運(yùn)作環(huán)境，也就是建立起一個(gè)共享的環(huán)境，數(shù)據(jù)可以根據(jù)業(yè)務(wù)型態(tài)的不同需求，臨時(shí)搭配出各種應(yīng)用，達(dá)到一個(gè)服務(wù)導(dǎo)向的 IT 架構(gòu)。 由此可見，實(shí)現(xiàn)云計(jì)算彈性數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵是虛擬化和 SOA。不過，這種理想狀態(tài)需要高度的技術(shù)整合能力。單就虛擬化而言，隨 著虛擬化廠商的增多，異構(gòu)的虛擬化環(huán)境已經(jīng)是大勢所趨。用戶重新面臨異構(gòu)虛擬化技術(shù)的整合問題，目前無論是 VMware 還是微軟的產(chǎn)品，對于其他虛擬化軟件的管理都不是很理想，據(jù)說微軟的 Hyper-V 有的版本可以管理其他虛擬化產(chǎn)品，但是其效果如何還不清楚。所以，當(dāng)應(yīng)用云計(jì)算時(shí)，面對龐雜的設(shè)備平臺(tái)和各種技術(shù)，如何既有效整合各種資源，又能保證其安全性和可用性，是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的關(guān)鍵。 云計(jì)算已經(jīng)是第三代的 IT，第一代是靜態(tài)的 IT，第二代是一個(gè)共享的概念，數(shù)據(jù)和信息的共享，第三代則是動(dòng)態(tài)，所有的信息和數(shù)據(jù)都在動(dòng)態(tài)的架構(gòu)上，否則也就沒有云，沒有 Cloud。對于存儲(chǔ)、服務(wù)器的 服務(wù)化 ，就一定要讓硬件變成動(dòng)態(tài)的，而這一切都要看服務(wù)器在虛擬化方面的能力，虛擬化是動(dòng)態(tài)的基礎(chǔ)，只有在虛擬化的環(huán)境下，云才是可能。 截止到 2009 年，大部分的云計(jì)算基礎(chǔ)構(gòu)架是由通過數(shù)據(jù)中心傳送的可信賴的服務(wù)和建立在服務(wù)器上的不同層次的虛擬化技術(shù)組成的。虛擬化為云計(jì)算提供了很好的底層技術(shù)平臺(tái)，而云計(jì)算則是最終產(chǎn)品。 15 云計(jì)算的應(yīng)用 16 目前所 能夠 提供的云計(jì)算是多種多樣的，不過主要是以下幾大形式： SAAS（軟 件即服務(wù)） 這種類型的云計(jì)算通過瀏覽器把程序傳給成千上萬的用戶。在用戶眼中看來，這樣會(huì)省去在服務(wù)器和軟件授權(quán)上的開支；從供應(yīng)商角度來看，這樣只需要維持一個(gè)程序就夠了，這樣能夠減少成本。 S 是迄今為止這類服務(wù)最為出名的公司。 SAAS 在人力資源管理程序和 ERP 中比較常用。 Google Apps 和 Zoho Office 也是類似的服務(wù) 實(shí)用計(jì)算（ Utility Computing） 這個(gè)主意很早就有了，但是直到最近才在 A、 Sun、 IBM 和其它提供存儲(chǔ)服務(wù)和虛擬服務(wù)器的 公司中新生。這種云計(jì)算是為 IT 行業(yè)創(chuàng)造虛擬的數(shù)據(jù)中心使得其能夠把內(nèi)存、 I/O 設(shè)備、存儲(chǔ)和計(jì)算能力集中起來成為一個(gè)虛擬的資源池來為整個(gè)網(wǎng)絡(luò)提供服務(wù)。 網(wǎng)絡(luò)服務(wù) 同 SAAS 關(guān)系密切，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者們能夠提供 API 讓開發(fā)者能夠開發(fā)更多基于互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用，而不是提供單機(jī)程序。 平臺(tái)即服務(wù) 17 另一種 SAAS，這種形式的云計(jì)算把開發(fā)環(huán)境作為一種服務(wù)來提供。你可以使用中間商的設(shè)備來開發(fā)自己的程序并通過互聯(lián)網(wǎng)和其服務(wù)器傳到用戶手中。 MSP（管理服務(wù)提供商） 最古老的云計(jì)算運(yùn)用之一。這種應(yīng)用更多的是面向 IT 行業(yè)而不是終端 用戶，常用于郵件病毒掃描、程序監(jiān)控等等。 商業(yè)服務(wù)平臺(tái) SAAS 和 MSP 的混合應(yīng)用，該類云計(jì)算為用戶和提供商之間的互動(dòng)提供了一個(gè)平臺(tái)。比如用戶個(gè)人開支管理系統(tǒng)，能夠根據(jù)用戶的設(shè)置來管理其開支并協(xié)調(diào)其訂購的各種服務(wù)。 互聯(lián)網(wǎng)整合 將互聯(lián)網(wǎng)上提供類似服務(wù)的公司整合起來，以便用戶能夠更方便的比較和選擇自己的服務(wù)供應(yīng)商。 當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)上幾大主流的云計(jì)算應(yīng)用： 亞馬遜網(wǎng)站（ A） 18 是以在線書店和電子零售業(yè)起家的，如今已在業(yè)界享有盛譽(yù)，不過它最新的業(yè)務(wù)卻與云計(jì)算有關(guān)。兩年 多以前，亞馬遜作為首批進(jìn)軍云計(jì)算新興市場的廠商之一，為嘗試進(jìn)入該領(lǐng)域的企業(yè)開創(chuàng)了良好的開端。 亞馬遜的云名為亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（ Amazon WebServices，下稱 AWS），目前主要由 4 塊核心服務(wù)組成：簡單存儲(chǔ)服務(wù)（ Simple StorageService， S3）；彈性計(jì)算云（ Elastic Compute Cloud， EC2）；簡單排列服務(wù)（ Simple QueuingService）以及尚處于測試階段的 SimpleDB。換句話說，亞馬遜現(xiàn)在提供的是可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問的存儲(chǔ)、計(jì)算機(jī)處理、信息排隊(duì)和數(shù) 據(jù)庫管理系統(tǒng)接入式服務(wù)。 谷歌公司（ Google） 圍繞因特網(wǎng)搜索創(chuàng)建了一種超動(dòng)力商業(yè)模式。如今，他們又以應(yīng)用托管、企業(yè)搜索以及其他更多形式向企業(yè)開放了他們的“云”。 今年 4 月，谷歌推出了谷歌應(yīng)用軟件引擎（ Google AppEngine，下稱 GAE），這種服務(wù)讓開發(fā)人員可以編譯基于 Python 的應(yīng)用程序，并可免費(fèi)使用谷歌的基礎(chǔ)設(shè)施來進(jìn)行托管（最高存儲(chǔ)空間達(dá) 500MB）。對于超過此上限的存儲(chǔ)空間，谷歌按“每 CPU 內(nèi)核每小時(shí)” 10 至 12 美分及 1GB 空間 15 至 18 美分的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行收費(fèi)。最近，谷歌還公 布了提供可由企業(yè)自定義的托管企業(yè)搜索服務(wù)計(jì)劃。 19 Salesforce 是軟件即服務(wù)廠商的先驅(qū)，它一開始提供的是可通過網(wǎng)絡(luò)訪問的銷售力量自動(dòng)化應(yīng)用軟件。在該公司的帶動(dòng)下，其他軟件即服務(wù)廠商已如雨后春筍般蓬勃而起。 Salesforce 的下一目標(biāo)是：平臺(tái)即服務(wù)。 該公司正在建造自己的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用軟件平臺(tái) F，這一平臺(tái)可作為其他企業(yè)自身軟件服務(wù)的基礎(chǔ)。 F 包括關(guān)系數(shù)據(jù)庫、用戶界面選項(xiàng)、企業(yè)邏輯以及一個(gè)名為 Apex 的集成開發(fā)環(huán)境。程序員可以在平臺(tái)的 Sandbox 上對他們利用 Apex 開發(fā)出的應(yīng)用軟件進(jìn)行測試，然后在 Salesforce 的 AppExchange 目錄上提交完成后的代碼。 微軟公司（ Microsoft） 在云計(jì)算的起步階段，微軟曾經(jīng)歷過不少周折。經(jīng)過幾年的磨合調(diào)整之后，這個(gè)軟件巨頭的云計(jì)算戰(zhàn)略終于走上了正軌。 20 根據(jù)有些廠商的預(yù)想，未來絕大部分的 IT 資源都將來自云計(jì)算，但微軟卻并不這么認(rèn)為。幾個(gè)月前，微軟首席軟件架構(gòu)師（ CSA）雷 .奧茲（ RayOzzie）曾表示，微軟的宏偉計(jì)劃是“提供均衡搭配的企業(yè)級軟件、合作伙伴托管服務(wù)以及云服務(wù)”。簡而言之，微軟將其稱為“ 軟件加服務(wù)”（ software plus services）。 微軟將在今年推出的首批軟件即服務(wù)產(chǎn)品包括 Dynamics CRM Online、Exchange Online、 OfficeCommunications Online 以及 SharePoint Online。每種產(chǎn)品都具有多客戶共享版本，其主要服務(wù)對象是中小型企業(yè)。單客戶版本的授權(quán)費(fèi)用在 5,000 美元以上。針對普通用戶，微軟的在線服務(wù)還包括 Windows Live、 Office Live 和 Xbox Live 等。 總結(jié) 每個(gè)人都有好多理由 在惦記著虛擬化。這是一個(gè)至關(guān)重要、滄海變桑田一般的概念，具有深遠(yuǎn)的意義。無論何時(shí)何地，你都可創(chuàng)造出動(dòng)態(tài)的資源庫，能為用戶提供無限的能力。這樣的想法太非同尋常了。 虛擬化概念其實(shí)并不像有些人想象的那樣新，用于在主機(jī)上進(jìn)行分時(shí)處理的虛機(jī)技術(shù)可追溯到 20 世紀(jì) 60 年代。正是由于充滿挑戰(zhàn)的商業(yè)需求和書架上滿是21 虛擬化技術(shù)的情況產(chǎn)生了交匯，才使得虛擬化對于今天的企業(yè)如此重要。 關(guān)于虛擬化的好處最常被引述的說法是其可降低成本。雖然這點(diǎn)的意義是非常重大的，但省錢只是虛擬化所產(chǎn)生的價(jià)值的一部分。我們強(qiáng)烈感到，虛擬化將是一種 變革性的技術(shù)，如果有效地應(yīng)用，可幫助企業(yè)創(chuàng)建不僅具有高效率和成本效益并且具備自適應(yīng)能力的 IT 系統(tǒng)，能夠自動(dòng)即時(shí)地提供由于業(yè)務(wù)環(huán)境發(fā)生變化所需要的新能力。 不管是否 被 意識(shí)到，實(shí)際上 IT 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)在地是與社會(huì)中的廣泛活動(dòng)相聯(lián)接的，映射著社會(huì)活動(dòng)模式。當(dāng)互聯(lián)網(wǎng)開始改變?nèi)藗兺ㄓ嵑妥錾獾姆绞綍r(shí)，網(wǎng)絡(luò)也隨之照做。多臺(tái)服務(wù)器擴(kuò)張成為一種標(biāo)準(zhǔn)也是為了運(yùn)載和承受日常工作中產(chǎn)生的日益增加的千兆數(shù)據(jù)。遠(yuǎn)程站點(diǎn)的出現(xiàn)則反映的是世界分散化的趨勢，在這樣的世界中，勞動(dòng)者自由地在全球遷移，需要一種可將工作隨身攜帶的能力。緊接著，筆記本和 移動(dòng)設(shè)備就出現(xiàn)了高發(fā)展，用戶變得不管身處何地都極為依賴能讓他們始終保持上線的能力，又進(jìn)一步使數(shù)據(jù)中心得以擴(kuò)張。 虛擬化已經(jīng)有了充分的理由，但如果不考慮對企業(yè)造成的影響就冒失建議部署虛擬化策略，則就不會(huì)受到重視。很不幸的是，虛擬化的好處是與更復(fù)雜的服務(wù)器管理問題相生相伴的。為了實(shí)現(xiàn)虛擬化承諾的更低的功耗和冷卻成本，企業(yè)還必須要加上自動(dòng)化的虛擬化管理。 虛擬化與云計(jì)算是相輔相成的，虛擬化造就了云計(jì)算，而云計(jì)算也令虛擬化得以在這個(gè)網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代被重新定義。 理解云計(jì)算其實(shí)并不難，一句話概括，凡是脫離了本地計(jì)算且 計(jì)算任務(wù)分配到遠(yuǎn)端大型的統(tǒng)一計(jì)算平臺(tái)上的計(jì)算模型皆可成為云計(jì)算。在這種模型下，本地計(jì)算機(jī)只需要通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送一個(gè)需求信息，遠(yuǎn)端就會(huì)有成千上萬的計(jì)算機(jī)幫你完成計(jì)算，并將結(jié)果返回到你本地的計(jì)算機(jī)上。這樣，本地計(jì)算機(jī)幾乎不需要什么計(jì)算能力，所有的處理都由云計(jì)算提供商所提供的計(jì)算機(jī)群來完成，本地計(jì)算22 機(jī)就像比爾蓋茨 1981 年對計(jì)算機(jī)科學(xué)未來的預(yù)言那樣：“只需要 640K 的內(nèi)存就足夠了”。從應(yīng)用軟件的發(fā)展上不難證明這一點(diǎn)， B/S 架構(gòu)正逐步取代 C/S 架構(gòu)，把計(jì)算壓力從客戶端轉(zhuǎn)移到服務(wù)器端，那么在將來這種趨勢會(huì)越來越明顯， 這無可置疑的昭示了云計(jì)算的光明前景。 在我們的生活當(dāng)中已經(jīng)存在著一些簡單的云計(jì)算的例子。 Google 搜索引擎是其中最有代表的一個(gè)，我們僅僅需要輸入要查詢的關(guān)鍵字， Google 機(jī)房里數(shù)以萬計(jì)的計(jì)算機(jī)便會(huì)為我們搜索出幾乎全世界所有包含此關(guān)鍵字的頁面，并返回到我們的瀏覽器