什么是云计算？一文看懂

作者/蜉蝣采采
文章字数 / 2797“云”，这个概念，已经渗透进了我们生活的每一个角落。
话说2021年春节很多人就地过年，亲情只能通过视频来传达，称之为“云团聚”。
有些爱猫人士自己养不了喵星人，只能在网上对着别人拍摄的猫咪视频垂涎三尺，称之为“云吸猫”。更精妙的是“云备胎”。注意这里说的备胎和车无关，而是女神对于资源的管理和使用方式：把众多备胎组联网成“云”，可随时调遣，并能和其他女神共享。上面的虽说是笑谈，但也暗示着，大家心中的“云”，应该和联网，带宽，共享等词存在着关联。
下面我们再来看看一些正儿八经的“云”应用。
云存储：个人业务也叫做云盘或者网盘，就是把私人文件存在“云”端，可以手机，平板，电脑等多设备同步，永不丢失，便于分享。
云办公：就是企业的文档编辑、存储、协作、沟通、移动办公、工作流程等都在“云”端进行，本地只有显示器，不存储任何信息。
云游戏：用户在手机上玩得津津有味，实际上游戏却是“云”端运行的，手机只不过是显示器，接收网络传来的游戏画面而已。
管中窥豹，可见一斑。从上述的例子来看，“云”大体上有下面几个特点：
联网：“云”必须通过联网才能使用，并且所需的网络带宽，时延等需求还不小。
能力：“云”就像一个无所不能的超级计算机一样，可存储，可计算，可分析。共享：“云”这个超级计算机是多用户（企业）共享的，每个用户按需租用，花多少钱办多少事。
云，已成为了获取资源的一种新型方式。
什么是云计算？话说英特尔创始人戈登·摩尔曾说过：“集成电路上可容纳的晶体管数目，约每隔两年便会增加一倍”。换言之，就是：处理器的性能每隔两年翻一倍。如此快速的发展，导致硬件的成本越来越低，单个企业也就买得起大量的服务器。对于很多大型企业来说，在业务高峰期所需的硬件资源很多，但平均下来的负荷并不高，然而服务器还得按照最大需求来配，分配很不灵活，这就导致了资源的浪费。如果能把这些服务器闲置的能力整合成一个资源池，然后再出租给其他公司使用的话，不但变废为宝，甚至还能开拓出新的商业模式。
也就是说，大家都各自买服务器花钱多不说，还有利用率低，扩容麻烦的问题，我来大量买入服务器，组成一个大池子，按需租给大家使用，好不好？这种由大家各自买各自用，到一家集中买，其他家来租的思维转变，促成了云计算的诞生。
于是，在2006年，谷歌在搜索引擎大会上正式提出了“云计算”的概念。亚马逊则是个行动派，早在谷歌提出这个概念的5个月前，就推出了商用的“弹性计算云”服务。
这两个标志性的事件，正式宣告了云计算时代的到来，也意味着互联网的发展进入了一个新时代。
怎样实现云计算？云计算有下面几个基本特点：资源池化：服务提供商并不直接出租实体服务器，而是把多台服务器的CPU，内存，硬盘，网卡虚拟化为计算，存储，网络三大类资源池，再分成小块灵活组合后租给用户。
每个用户使用的资源在物理上分布于多台服务器并多用户共享，逻辑则上是独立且隔离的。服务量化：计算，存储，网络三大资源按多大粒度来出租，用户到底用了多少，都要算得明明白白。这样一来，交易双方才能互相信任，实现共赢。快速弹缩：每个用户可用的容量不再受物理服务器的限制，需求多了则自动快速扩容，需求少了则释放部分资源。这样的服务就像气球一样，容量伸缩自如，充满弹性。自助服务：用户要租用服务器，安装系统，或者开通云办公，云存储，云游戏等业务，直接自助申请，自动开通，自行结账。就像无人超市一样，省却了和客服的低效沟通。宽带接入：网络是用户和云端沟通的唯一桥梁，各种服务均建立在频繁的数据上传和下载之上，因此接入网络的带宽和时延非常重要，有些服务还需要传输的超高可靠性。上述的前四个特点，必须构筑在虚拟化的基石之上。传统虚拟化的思想是把一台物理服务器上的CPU，内存，硬盘，网卡等资源虚拟化成资源池，再划分成多台虚拟服务器。但这个资源池受限于单台物理服务器的容量。如果能把大量的服务器汇集起来形成一个超大的资源池，并可以随时加入更多服务器来扩容，就形成了开头所说的“超级计算机”。
这就需要一个可以“化零为整”的云操作系统。它能将分散的物理资源整合在一起形成虚拟资源池，并可以跨设备来调度来供上层应用使用。从上图可以看出，云操作系统主要由虚拟化单元和管理单元组成。
虚拟化就是之前说过的Hypervisor，负责对每台服务器的物理资源进行虚拟化和抽象。
管理单元则对每台服务器虚拟化之后的资源进行整合，形成一个大的虚拟化资源池，并分配给上层应用使用。
云计算能实现哪些服务？有了虚拟化的资源池，服务提供商到底要怎么样出租呢？资源出租，本质上是一种服务。用户需求不同，需要的服务级别自然也不相同，下面我们姑且把云计算提供的服务分成三级。第一级：就简单出租虚拟化之后的三大资源：计算，存储，网络，并将这几类资源组合成虚拟服务器。至于用户在上面装什么系统，开发什么软件，跑什么业务，完全由用户自己搞定。这种级别的服务就叫做IaaS。这缩写看似挺有玄机，其实全称是Infrastructure as a Service，也就是“基础设施即服务”的意思，也叫“基础云”。这就像直接出租地皮一样，用户在上面盖什么房子，种什么花草蔬菜，养什么宠物，完全由用户自己规划，自己实现。第二级：直接出租什么软件都没有的虚拟服务器，虽说灵活性最大，但对有些用户来说使用难度太高了，因此我们把服务做得更到位一些，把操作系统装上，数据库，软件开发环境等也搞起来，总之就是帮用户把开发平台搭建好。
这种级别的服务就叫做PaaS，全称是Platform as a Service，含义毫无悬念，自然是“平台即服务”的意思。接前面类比的话，就是这次我们不直接出租地皮了，帮用户把房子盖好，水，电，天然气都通上，后面用户要怎么装修，怎么布置房间就靠自己了。第三级：对于有些用户来说，可能没那个时间精力，也没那么多雄心壮志去开发什么软件，直接享用现成的最好。因此我们也要服务到家，直接在云平台上把各种软件装好，这是您的账号，您随时登录使用就好。
这种级别的服务就叫做SaaS，全称是Software as a Service，含义自然就是“软件即服务”。继续接前面类比的话，就是我们不直接出租地皮了，不但把房子盖好，水，电，天然气都通上，还给装修地漂漂亮亮的，家具家电配齐，您只需拎包入住就好。图片来自公众号“鲜枣课堂”对应于这三级服务，云服务商做的事情越来越多，用户需要操心的则越来越少。那么，在这三级服务的基础上，除了本文开头列出的个别应用之外，“云”还能做什么？从下面的几张表格可以看出，简直是无所不包。表格来自公众号“鲜枣课堂”真是应有尽有，只有想不到，没有做不到。除了最基础IaaS之外，绝大多数复杂难解的平台和软件，都有专业的解决方案，可以在云上打包为PaaS和SaaS服务，普通用户只需付钱租用即可。
云服务就是这样的理所当然。就像你不需要筑坝蓄水，引水净水，只需付钱，打开水龙头就有水用；你也不需要烧煤发电，建设电网，只需付钱就能用电一样。
可以说，“云”，已经成了信息时代的水和电。好了，本期的内容就到这里，希望对大家有所帮助。— END —