云计算是什么?【科普】
[日期：2014-04-16]来源：中国云计算 做者：中国云计算[字体：大 中 小]
老叟发现，即便是一些搞计算机的人，也不领会“云”是什么。于是，俺卖车之余就写了一篇科普：
到底什么是云(云计算)
有良多关于云的介绍。然而，大都是用比方的形式来介绍云的属性。比力有名的比方是餐馆、和电网。但是，云究竟结果不是餐馆、或电网，若是只要那些比方，仍然不清晰到底什么是云。
本文试图不消任何比方，间接从通俗的PC电脑动手，逐渐递进，来介绍云的构成。你只需要具有初中文化，并对CPU、内存、硬盘等计算资本有些根本的概念，就能够了。
一、传统的电脑
当你启动一台小我电脑(PC机)时，电脑所做的事，就是把硬盘上的操做系统(OS，本文以微软的Windows 8为例，但也能够是Unix、Linux等等)的一些根本的控造法式调入到电脑的内存中去。一旦那个过程完成，那台电脑就完全由Windows 控造了。你所谓的电脑，其实就是你在上面工做的Windows。
对Windows而言，它所赖以运行的，只要电脑的处置器(CPU)、内存、和存储设备(硬盘)那三个要素(或者说三项资本)。电脑还有机箱，但那只是起着封拆、固定、再加供电的感化;电脑还有主板，但那只是起着电脑内各次要部件通信毗连的感化。当然，你可能还需要收集毗连， 但那只是一项外在资本，不是Windows自己所必须的。做为PC机，你还需要键盘和显示器等外部设备来间接在机器上工做。若是是办事器，则不需要键盘和显示器，一切都能够是长途登录拜候。
所以，一台电脑本色上就是在CPU、内存、和硬盘上运行的Windows。当翻开Windows 的使命办理器，你就会发现，CPU和内存大部门是闲置的。出格是CPU，其操纵率凡是不到10%。Windows在硬盘占有的空间一般就是几个GB。 也就是说，一个Windows独占了电脑的全数资本，而大部门资本又都是闲置的。
那么，有没有那种可能：不让一个Windows零丁控造一台机器，而是在一台机器上安拆多个操做系统，而且让它们同时地运行?
有，更好的计划就是虚拟化 --
二、虚拟化
当安拆一台电脑的时候，你不再是安拆通俗的Windows，而是安拆一个资本调度法式，也叫“监控法式” (Hypervisor)。那个监控法式很小。取决于哪个厂家的产物，小的只要100多兆字节， 大的也只要几个G的字节。 监控法式安拆完成之后，会得到一个工做界面，你通过那个界面设置一个收集毗连(IP地址)。那个界面很简单，大都情况下你能够通过阅读器从此外机器上拜候那个界面。
前面说了，一个Windows机器，本色上就是一个由CPU、内存、和硬盘构成的一个组合体。通过监控法式的界面，你能够成立多个组合体。每个那种组合体，就是一台仿实的电脑。当监控法式创建一个仿实的电脑时，它现实上只是创建了两个文件：一个是关于那个组合体的设置装备摆设信息(被分配了几CPU、多大内存、多大的硬盘);别的一个文件，那个仿实电脑的“硬盘”，那个仿实的“硬盘”现实上就是一个封拆的文件(在有些情况下，也能够是几个文件)。
当你点击“开机”来启动那个仿实的电脑的时候，监控法式起头现实为它分配CPU和内存、而且启动它。当然，那“台”仿实的电脑在第一次启动的时候，是没有安拆任何操做系统的“裸机”，阿谁封拆的文件也是空的，那时你能够停止一般的系统安拆(好比 安拆Windows)。
对Windows而言，它不晓得实假，它归正可以得到所需要的CPU、内存、和硬盘就能够一般运行了，一切都和实的机器一样。对监控法式而言，那个 Windows不是间接和硬件打交道的，一切资本都需要监控法式来调度和分配，所以那“台”Windows机器(组合体)就是一台虚拟的机器，简称VM。
那种通过监控法式把硬件的机器、同操做系统分隔的过程，就是虚拟化。
当监控法式创建一个VM时，它就给VM设置装备摆设资本的大小，好比2个1GHz的CPU、2GB内存、和100GB硬盘。如许，那个VM(Windows)就认为本身拥有了双核的1GHz CPU、2GB内存、和100GB 硬盘。但那只是Windows所能利用资本的上限。Windows在现实运行中其实不需要消耗那么多，监控法式只是给它按需分配现实消耗的资本，好比 0.1GHz CPU、0.5GB 内存、和20GB 硬盘。表示在现实的硬件消耗上，那20GB的存储量，就是现实硬盘上的阿谁20GB大小的封拆文件。
一台电脑，能够通过监控法式创建几个、几十个、以至上百个VMs。好比，一台拥有16GB内存的PC机，你能够创建10个VMs，给每个VM分配4GB内存。看似总共分配出了40GB的内存，但PC机的现实内存只要16GB。
通过虚拟化，一个单台的硬件机器能够同时运行多个虚拟的机器(VMs);更重要的是，固然一个虚拟的Windows的系统盘(C盘)上有成千上万个系统文件，但它表示在硬件的存储设备(硬盘)上，只是一个或几个打包的大文件。当你把那一个或几个大文件移到此外处所，整个VM就移走了。
三、配载调配和平衡
若是虚拟化的不但是一台机器，而是A、B两台，而且两台机器都共享一个大的存储设备(硬盘阵列、或硬盘库)，那会如何?
前面说了，一个VM就是一个(或几个)大文件。若是那个大文件放在共享的存储设备上，A、B两台机器上的监控法式都能看到那个VM。那么，那个VM既能够在A机器上运行、也能够在B机器上运行。所谓在哪台机器上运行，就是通过那台机器上的监控法式，把Windows 启动到其分配的虚拟内存就是了。
假设VM1到VM10 等10个VMs在A上运行，VM11到VM20 等10个VMs在B上运行。如今要对A停止关机维护，那么它上面的10个VMs就能够在线挪动到B上，并且所有10个Windows都连结不连续，用户底子意识不到变革，因为所挪动的工具，只不外是内存中的数据罢了。
那个挪动不是由A、或B批示的，而是由拆在别的一个C机器上的专门的数据中心办理软件批示的。
那个数据中心办理办事器C， 能够监控A和B的运行形态，一旦呈现资本严重，它能够主动触发在线迁徙，把一个或多个VM移到对方的机器上运行。当然，那里需要一个事先设定的阈值尺度。
若是是创建新的VM， C能够主动决定把新的VM放在哪台机器上。
那里只是假设A、B两台机器。现实上，C能够办理几十、几百、上千台机器。共享的存储设备也不行一套，能够是多套(VMs也能够在差别的存储设备间挪动，只是挪动的时间较长罢了)。
C通过各机器上的监控法式，间接收理所有的资本。
至此，云的雏形呈现了，但还不是云。因为，所有的那些办理和控造，都仍是数据中心本身的职责。用户还无法对所需要的资本停止自主办理。
四、云的最初构成
数据中心办事器C能够不行一个，能够有多个。它们创建和办理的一些VMs也答应以供外界的用户拜候(好比网站)，但用户无法间接办理VMs，更无法办理C供给的办事、或资本。
1. 资本池：
如今，再加一个更上层的办事器D -- 由它来办理一个或多个C!那个D，就是云办事器了:
C把各自办理的资本提交给D，好比，一个或几个C总共向D供给了5000GHz CPU、3TB 内存、3PB 存储空间。D再把所有资本构成一个大池子，叫做“资本池”。
那个池子的大小是能够动态变革的。当C控造的资本增加了、晋级了，C能够动态向那个池子奉献资本，那个庞大的资本池也就随之增长得更大。
2. 二次虚拟：
为了便于分配和办理，D把庞大的资本池划分红多个子集(小组)，那每个子集就相当一个虚拟的数据中心(或叫“计算中心”)。
D再从各个“计算中心”里提取计算资本，创建一个个用户情况。每个用户情况就相当于一个“机房”，那个“机房”包罗CPU、内存、存储等资本。
D同时还给用户供给登岸拜候的接口。用户凡是用阅读器来登录那个接口。
做为用户，当你用阅读器毗连到D供给的拜候界面，就能够成立一个账户，而且输入你的信誉卡号。那时，云办事器D就能够按照你的要求，供给所需要的“机房”。
那个“机房”的大小，完全按照用户的需求而定，好比能够包罗50GHz CPU、100GB 内存、和2TB 硬盘。那些“机房”的资本，都是由云办事器D从它的那些虚拟的“计算中心”里抓给你的。
通过层层笼统和虚拟，在每个“机房”里，你看不到、也不消去关心每个计算资本现实来自哪里。
3. 用户的自主办理：
当你做为用户拥有了一个“机房”，你就能够随意干你所需要的的事：
成立多台虚拟的机器(VMs)。云商在你的机房里已经供给了良多现成的VM模板，有各类Windows、有各类Linux、等等，你能够随意拷贝过来、定造本身的设置装备摆设、启动，就能够了。当然，你也能够本身从初始安拆。
4. 毗连到收集：
在本文开头提到， 收集也是计算资本。在谈及单个VM的时候能够暂不谈收集，但是在毗连VM的时候就需要了。云在给你供给一个“机房”的时候，它已经就按需求给你供给了虚拟的交换机、路由器、IP地址池等等。那些收集资本，同样也是由数据中心办事器C供给给云办事器D的;C则是从所办理的各个监控法式得到;各监控法式办理实在际的硬件网卡。
从用户的角度，各个“机房”是完全独立的，相互是不成见的。你在本身的“机房”里干任何事都干扰不了他人的“机房”，此外“机房”也干扰不了你。
那就是云。下面还要介绍一些分类。
那里再回溯一下那个云“机房”的来源：
“机房”<-- 云办事器D办理的虚拟的“计算中心”<-- 数据中心办事器C供给给D的资本池 <-- C 动态办理A、B两台(或多台)机器所毗连的计算资本 <-- A、B两台(或多台)电脑通过监控法式的虚拟化 <-- PC机
在现实设置装备摆设中，PC机一般为企业级的办事器所代替，好比联想的System X 办事器。但那些办事器和PC机没有素质区别，性能和可靠性差别罢了。
五、云的品种
那里描述的云的成立过程和构造，只是一种比力通俗和容易理解的形式。因为手艺的差别、实现体例的差别，各家云的实现体例和构造会有很大的差别。但是，一些根本的概念是不异的，其配合的核心要点包罗：
必然要有资本池。把分离的计算资本集中到大的资本池里，以便利同一办理和分配。例如前面讲的D所办理的资本池。
按需分配、自助办事。用户现实消耗几资本，就被分配几资本;用户对本身得到的资本可以自助办理。例如前面讲的“机房”。
灵敏的资本变革。随意撤掉一台硬件的电脑，其上面的信息和活动会主动转移到别处去;随意增加一台电脑，其资本会随时添加到资本池里去。所有那些增减，用户底子意识不到。例如前面讲的“配载调配和平衡”。
必然要有记账系统。用户消耗了几资本，若何给那些资本计费，系统有详尽的信息收罗和陈述，以便对用户收费(即便是免费，也得有详细的记账)。例如前面提到用户输入信誉卡，就是以记账为前提。
在组建云的手艺上，说到底，就是用软件产物(如前面提到的C和D，并通过监控法式)来办理、组织、和分配颠末笼统或虚拟的硬件计算资本。除了个别企业用本身的手艺建立、和办事外，如今常见的云手艺供给者次要有：VMware、微软、Citrix、和OpenStack等。前两者是完全的贸易产物;Citrix公司在监控法式上接纳的是开源的Xen;OpenStack则完满是开源免费的，它的监控法式次要接纳开源的KVM和Xen，也能够是其它的开源软件。
根据办事的对象和范畴，云能够分为三类：
私有云：建一个云，若是只是为了单元(企业或机构)本身利用，就是私有云。就前面提到的“机房”而言，每个“机房”只是为本单元的差别部分、或差别用处而设立的。
公家云：若是云的办事对象是社会上的客户，就是公家云。前面提到的“机房”能够是任何社会上的企业、单元、或小我。Amazon公司的AWS是如今世界上更大的公家云。其它公家云供给商还有Google、Salesforce、苹果的iCloud等等。
混合云：若是一个云，既是为单元本身利用，也对外开放资本办事，就是混合云。有时，把两个或多个私有云的结合，也叫混合云。
根据办事的形式，云又分为如下几类：
根底设备即办事(IaaS)：做为一个用户，若是得到了前面的“机房”，那你就拥有了信息系统的根底设备，你能够安拆多个办事器，你能够设置装备摆设本身的收集。因为那个根底设备完满是云所供给的办事，所以叫“根底设备即办事”。
平台即办事(PaaS)：你纷歧定需要“机房”里的所有办事，好比说你只需要“机房”里的一个办事器做为公司软件开发的平台，那么，你得到的那个平台也是以办事的形式呈现的。
软件即办事(SaaS)：你以至都不需要办理一整个办事器，你不关心什么办事器、也不关心办事器是怎么工做的，你只需要一种软件的功用。好比，你只想办理公司的客户信息(CRM)，你就从云商那里得到完整的CRM软件功用。所以，软件也是办事。
其它(XaaS)：良多人利用iCloud，现实上就用iTunes在“机房”里开了一个用户帐号，那个账号给你供给5GB的免费存储空间，若是还需要更大一点，你就需要输入信誉卡号了。那是“存储即办事”。你还能够把PC机放在云上(当然，你需要有一个小盒子能连到云上，那个小盒子还能毗连显示器、键盘、鼠标等)，那就是“桌面即办事”。“桌面即办事”有别的一个时髦的叫法，即“云桌面”。。。总之，都是XaaS，你能够试着把X 换成任何工具。
你只要理解了前面说的“机房”，就能够理解它能供给的各式的办事(XaaS)，大到综合性的根底设备，小到单一的云存储，你就不怕他人说一个什么时髦的新办事，都只不外是“机房”里的差别办事把戏罢了!
六、云的诱惑
试想，有了云上的“机房”，你若是是中小企业的IT部司理或CIO，你还会在建立机房上费心供电、空调、消防、设备毛病等等琐事吗?你还会去调研购置何种办事器设备吗?你只需要一个帐号、一个信誉卡，你就能够在云上“机房”里随意创建任何办事器，喜好就启动，不喜好就删除。你能够安拆所需要的操做系统、设置装备摆设任何数据库。你以至不需要为员工购买PC电脑，有“云桌面”就能够了。
英国政府用不到一年的时间，敏捷建起了同一的“政府云”(简称“G云”)，目标是把国度各个政府部分的IT系统都逐渐转移到G云上去。自2012年正式启用之日起，政府各个部分一律制止购置硬件的办事器，所有新增内容都必需是从G云上创建。
不论是企业、政府、仍是小我，若是想避开云，看来是很困难了。那就是为什么要几领会一下“到底什么是云”。
本文转自：云计算是什么?【科普】