云计算核心技术剖析报告怎么写的

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云计算到底是什么呢？

在这个问题上，可谓众说纷纭。比如，在维基百科上的定义是“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”；著名咨询机构Gartner 将云计算定义为“云计算是利用互联网技术来将庞大且可伸缩的 IT 能力集合起来作为服务提供给多个客户的技术”；而 IBM 则认为“云计算是一种新兴的 IT 服务交付方式，应用、数据和计算资源能够通过网络作为标准服务在灵活的价格下快速地提供最终用户”。

具体而言，由于在后端有规模庞大、非常自动化和高可靠性的云计算中心的存在，人们只要接入互联网，就能非常方便地访问各种基于云的应用和信息， 并免去了 安装和维护等繁琐操作，同时，企业和个人也能以低廉的价格来使用这些由云计算中心提供的服务或者在云中直接搭建其所需的信息服务。在收费模式上，云计算和 水电等公用事业非常类似，用户只需为其所使用的部分付费。对云计算的使用者（主要是个人用户和企业）来讲，云计算将会在用户体验和成本这两方面给他们带来 很多非常实在的好处。

1.1.1 用户体验

对个人用户而言，在云计算的时代，会出现越来越多的基于互联网的服务，这些服务丰富多样、功能强大、随时随地接入，同时也无需购买、下载和安装任何的 客 户端，并只要使用浏览器就能轻松访问，而无需为软件的升级和病毒的感染操心。还有，人们可以将文档等数据放在云来进行共享和协作，比如，共同编辑同一篇文 章，而且通过严格的权限管理机制，来确保协作是在安全的环境下进行。对企业用户而言，可以利用云技术来优化其现有的 IT 服务，使现有的 IT 服务更可靠和更自动化，更可以将企业的 IT 服务整体迁移到云上，使企业卸下维护 IT 服务的重担，从而更专注于其主营业务。

1.1.2 成本

对个人用户而言，由于他们所使用的服务运行在云端，本地计算需求比较少，所以无需像过去那样不断地升级电脑的配置或者购买昂贵的新电脑，只需一个廉价 的 可以上网的智能终端，比如：手机和上网本等。同时由于互联网服务是按需使用，而无需在初期购置不廉价的软件客户端。对企业用户而言，除了可以通过利用先进 的云技术来降低企业 IT 初期的投资成本和后期的维护成本之外，更可以通过将 IT 服务外包或者整体迁移到外部的云中来削减 IT 部门的规模，这样能使得公司成本的结构更完善。

上面提到的一些云计算的优点和好处，而这些东西都没有远离云计算自身的特点，而是息息相关的。

云计算的特点

在特点方面，主要有十点，除了常见的超大规模、高可扩展性和按需服务之外，还有自动化和节能环保等。

(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，那么云计算是怎么诞生的呢？

1.2 云计算的由来

虽然很多伟大发明和技术在我们看来都是些突发奇想的产物，但当真正探究起来，这些东西大都通过一代人，甚至于几代人的积累演变而成的，其中最明显的例 子，莫过于计算机本身。早在 2000 年前，我们中国人就已经发明了算盘这一强大的计算工具；在 1642 年，法国数学家帕斯卡在在英国数学家奥特雷得所制作的“计算尺”的基础上，将其加以改进，制成了能进行八位计算的“加法器”；在 1673 年，德国大师莱布尼茨在巴黎制造了一个能进行加、减、乘、除及开方运算的计算机，名为“乘法器”；在 1820 年，英国人查尔斯•巴比奇已经在构想和设计了世界上第一台完全可编程的计算机，可惜介于当时的技术条件和经费限制，使得这台计算机始终未能在他有生之年问 世；到了 20 世纪，艾伦•图灵的图灵机思想和新兴的电子技术都对最后 ENIAC 的问世都起着非常关键的作用。还有，我们耳熟能详，但晦涩难懂的相对论也同样如此，如果没有麦克斯韦尔、迈克尔逊和洛仑兹等大师的积淀，估计爱因斯坦是很 难完成相对论的谱写。

当我们谈到云计算时，难道它就是突发奇想，就是特例吗？其实虽然云计算这个名词只是 Google CEO 埃里克•施密特博士当年在担任 SUN 系统公司的 CTO （ Chief Technology Officer ，首席技术官）时候的一次偶然所得，但是其概念本身不仅和前言中提到的过去电力的发展是密不可分的，而且更是整个 IT 产业非常自然的发展和演化。这些发展和演化不仅存在于思想方面，而且涉及技术方面的进步。

1.2.1 思想演化

云计算在思想方面主要经历了四个步骤才发展到现在这样比较成熟的水平，这四个步骤依次是电厂模式、效用计算、网格计算和现在的云计算，如图 1-2 所示。

1. 电厂模式

由于 IT 行业本身是一个比较新生的行业，所以从其他行业取经是其发展不可或缺的一步，最出名的例子之一莫过于从建筑行业，引入“模式（ Pattern ）”这个概念。虽然在 IT 界，电厂这个概念不像“模式”那样炙手可热，但其影响是深远的，而且有许许多多的 IT 人在不断地实践着这个理念，它的意思是通过利用电厂的规模效应，来降低电力的价格，并让用户使用起来更方便，且无需维护和购买什么任何发电设备。

2. 效用计算

在 1960 年左右， 当时计算设备的价格是非常高昂的，远非普通企业、学校和机构所能承受的，所以有很多人产生了共享计算资源的想法，特别是在 1961 年，人工智能之父麦肯锡在一次会议提出了“效用计算（ Utility computing ）”这个概念，其核心就是借鉴了上面所提到的电厂模式，具体目标是通过结合分散各地的服务器、存储系统以及应用程序来共享给多个用户，使得用户能够象把灯 泡插入灯头一样来使用计算机资源，并且根据其所使用的量来付费。接着，在 1966 年 D.F.Parkhill 在其经典的《计算机公用事业的挑战》一书中也提出了类似的观点，但由于当时整个 IT 产业还处于初创期，很多强大的技术还未诞生，比如互联网等，导致虽然这个想法一直被大家所传承，但是总体而言“叫好不叫座”。

3. 网格计算

谈到网格计算（ Grid Computing ），主要由于翻译的问题，使得国内的技术人员无法领会其精髓和真谛。网格计算中的网格，也就是“ Grid ”，其英文原意并不是我们所认为网络的网格，而是电力的网格，所以其核心与上面的效用计算非常接近，但是它的侧重点略有不同，它研究如何把一个需要非常巨 大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多许多相对低性能的计算机来进行处理，最后把这些计算结果综合起来攻克一个非常大的 难题。可惜的是，由于网格计算在商业模式、技术和安全性这三方面的不足，使得其并没有在工程界和商业界取得预期的成功，但在学术界，还是有一定的应用，比 如用于寻找外星人的“ SETI ”计划等。

4. 云计算

云计算的核心和前面的效用计算与网格计算非常类似，也是希望能使 IT 技术能像使用电力那样方便，并且成本低廉，但与前两者不同的是，现在在需求方面，已经有一定的规模，同时在技术方面，也已经基本成熟了，所以云计算和前两者相比更有前途。

光有理念不行，如果没有强大的技术做支撑的话，云计算也会像先前的效用计算和网格计算那样只能局限于学术界，如图 1-3 所示的那样，云计算主要有五大类技术的支持，而就是由于这些技术所提供的强大动力，使得云计算不再是空中楼阁。

1. 摩尔定律

随着摩尔定律依旧推动着整个硬件产业的发展，包括芯片、内存和硬盘等硬件设备在性能和容量方面得到了极大的提升，在这方面，最明显的例子，莫过于芯 片，虽然在单线程性能方面，其并没有像奔腾时代那样突飞猛进，但是已经非常强悍了，再加上多核的配置，使得整体性能达到一个前所未有的境界，比如，最新的 X86 芯片在性能上已经是 30 年前 8086 的一千倍，而现在用于手机等低能耗移动设备的 ARM 芯片在性能上比过去的大型主机上的芯片强大的多，同时这些硬件设备在价格方面也比过去更平易近人。还有，诸如 SSD 和 GPU 等新兴技术的引入都极大地推动着 IT 产业的发展。可以说，摩尔定律给予云计算所需的充足“动力”。

2. 网络设施

由于 ADSL 宽带和现在的光纤入户的不断普及，使得现在的网络带宽已经从过去平均 50Kb 增长至现在平均 1Mb 以上，从而基本满足了大多数服务的需求，包括视频等多媒体服务。再加上无线网络和移动通信的不断发展，从而使得人们能在任何时间任何地点都利用互联网的梦 想成为了可能，可以说，现在互联网不再像过去那样是一种奢侈品，而是社会的基础设施，并使得终端和云紧紧地连起来。

3.Web 技术

Web 技术已经从 90 年初的“混沌期”和本世纪初的“阵痛期”走出，已经进入“快速发展期”，并随着类似 AJAX 、 jQuery 、 Flash 、 Silverlight 和 HTML5 等 Web 技术的不断地发展， Chrome 、 Firefox 和 Safari 等性能出色和功能强大的浏览器的不断涌现，使得 Web 已经不再是只能显示简单的页面或者在用户体验方面远逊于传统的桌面应用，而是能支持多种多媒体功能和复杂的事件处理，在用户体验方面已经越来越接近桌面应 用，使得用户只要通过互联网和云连上，就能通过浏览器使用各种功能强大的 Web 应用。

4. 系统虚拟化

虽然就像上面摩尔定律那段提到那样， X86 芯片性能已经非常强悍了，但每台 X86 服务器的利用率还是在个位数徘徊，可以说，在能源和购置成本等方面浪费极大，但随着 VMware 的 vSphere 和开源的 Xen 等基于 X86 架构的系统虚拟化技术的不断发展，使得一台服务器能整合过去多台服务器的负载，从而有效地提升硬件的利用率，并降低能源的浪费和硬件的购置成本，更重要的 是，通过这些技术能有效地提升了数据中心自动化管理的程度，从而极大地减少在管理方面的投入，使云计算中心的管理更智能。

5. 移动设备

随着苹果的 iOS 和 Google 的 Android 这类智能手机系统不断地发展和普及，使得诸如手机这样的移动设备已经不仅是一个移动的电话而已，更是一个完善的信息终端，能够通过它们轻松地访问互联网上 的信息和应用，并且在整体功能上越来越接近台式机的水平，使得通过这些移动设备能够随时随地地访问云中的服务。

就像上文所提到的那样，云计算并不是突发奇想的产物，而是通过在思想和技术这两方面不断地成熟和发展，使得云计算有了一块“肥沃”的土壤，让其能自由地生长。

1.3 云计算的诞生

虽然在云计算诞生在一块“肥沃”的土壤之上，但是如果没有非常好的契机的话，云计算只会像小的溪流那样慢慢地流淌，而也不会像今天那样宛如无数个小溪 流合并而来的长江之水那样滚滚而来，并推动着整个 IT 产业的发展。我认为有五个非常重要的契机一步步地触发了云计算的诞生。

1.3.1 SaaS 的诞生

在 1999 年，桌面应用还是唯一主流的时候，当时 Oracle 的高管 Marc Benioff 看准了 Web 应用将取代桌面应用这一大趋势，创建了 Salesforce 这家以销售在线 CRM （ Customer relationship management ，客户关系管理）为主的互联网公司，并定义了 SaaS （ Software as a Service ，软件即服务）这个概念，意思是软件将会以在线服务形式提供给用户，而且避免了安装和运维等繁琐的步骤。 Salesforce 的在线 CRM 一经推出，不仅受到来自技术界的好评和用户支持，而且越来越多的软件选择了 SaaS 这种模式来进行发布。总的来说，由于 SaaS 的诞生和不断地发展，使人们开始相信类似云计算的产品，不论在技术上，还是在商业上都是可行的

1.3.2 《 IT 不再重要》的发表

2003 年，尼古拉斯•卡尔在发表在《哈佛商业评论》上的一篇非常具有轰动性文章，名为《 IT 不再重要》，在这篇文章中，尼古拉斯•卡尔犀利地提出 IT 技术已经日用品化了。虽然这样能使大多数的企业从 IT 中获益，但是 IT 已经很难给企业带来一定的竞争优势。虽然在刚发表时，此文受到了包括当时 Intel 董事长克瑞格•贝瑞特在内整个 IT 界的口诛笔伐，并导致尼古拉斯•卡尔甚至自称其为 IT 界的“全民公敌”。但是，从今天，也就是文章发表的七年后看来，此文不仅促使了广大的 IT 从业者不断地反思，从而推动了 IT 产业的改革，因为 IT 技术的日用品化并不是 IT 业的末日，而是下一次创新和发展的基石，而且还引出了《大转变》这本“云计算的圣经”。