云计算是什么?【科普】

老叟发现,即使是一些搞计算机的人,也不了解“云”是什么。于是,俺卖车之余就写了一篇科普:

  二、虚拟化

  当安装一台电脑的时候,你不再是安装普通的Windows,而是安装一个资源调度程序,也叫“监控程序” (Hypervisor)。这个监控程序很小。取决于哪个厂家的产品,小的只有100多兆字节, 大的也只有几个G的字节。 监控程序安装完成之后,会得到一个工作界面,你通过这个界面设置一个 络连接(IP地址)。这个界面很简单,多数情况下你可以通过浏览器从别的机器上访问这个界面。

  前面说了,一个Windows机器,实质上就是一个由CPU、内存、和硬盘组成的一个组合体。通过监控程序的界面,你可以建立多个组合体。每个这种组合体,就是一台仿真的电脑。当监控程序创建一个仿真的电脑时,它实际上只是创建了两个文件:一个是关于这个组合体的配置信息(被分配了多少CPU、多大内存、多大的硬盘);另外一个文件,这个仿真电脑的“硬盘”,这个仿真的“硬盘”实际上就是一个封装的文件(在有些情况下,也可以是几个文件)。

  当你点击“开机”来启动这个仿真的电脑的时候,监控程序开始实际为它分配CPU和内存、并且启动它。当然,这“台”仿真的电脑在第一次启动的时候,是没有安装任何操作系统的“裸机”,那个封装的文件也是空的,这时你可以进行正常的系统安装(比如 安装Windows)。

  对Windows而言,它不知道真假,它反正能够得到所需要的CPU、内存、和硬盘就可以正常运行了,一切都和真的机器一样。对监控程序而言,这个 Windows不是直接和硬件打交道的,一切资源都需要监控程序来调度和分配,所以这“台”Windows机器(组合体)就是一台虚拟的机器,简称VM。

  这种通过监控程序把硬件的机器、同操作系统分开的过程,就是虚拟化。

  当监控程序创建一个VM时,它就给VM配置资源的大小,比如2个1GHz的CPU、2GB内存、和100GB硬盘。这样,这个VM(Windows)就以为自己拥有了双核的1GHz CPU、2GB内存、和100GB 硬盘。但这只是Windows所能使用资源的上限。Windows在实际运行中并不需要消耗那么多,监控程序只是给它按需分配实际消耗的资源,比如 0.1GHz CPU、0.5GB 内存、和20GB 硬盘。表现在实际的硬件消耗上,这20GB的存储量,就是实际硬盘上的那个20GB大小的封装文件。

  一台电脑,可以通过监控程序创建几个、几十个、甚至上百个VMs。比如,一台拥有16GB内存的PC机,你可以创建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机的实际内存只有16GB。

  通过虚拟化,一个单台的硬件机器可以同时运行多个虚拟的机器(VMs);更重要的是,虽然一个虚拟的Windows的系统盘(C盘)上有成千上万个系统文件,但它表现在硬件的存储设备(硬盘)上,只是一个或几个打包的大文件。当你把这一个或几个大文件移到别的地方,整个VM就移走了。

  四、云的最后形成

  数据中心服务器C可以不止一个,可以有多个。它们创建和管理的一些VMs也许可以供外界的用户访问(比如 站),但用户无法直接管理VMs,更无法管理C提供的服务、或资源。

  1. 资源池:

  现在,再加一个更上层的服务器D — 由它来管理一个或多个C!这个D,就是云服务器了:

  C把各自管理的资源提交给D,比如,一个或几个C总共向D提供了5000GHz CPU、3TB 内存、3PB 存储空间。D再把所有资源组成一个大池子,叫做“资源池”。

  这个池子的大小是可以动态变化的。当C控制的资源增加了、升级了,C可以动态向这个池子贡献资源,这个庞大的资源池也就随之增长得更大。

  2. 二次虚拟:

  为了便于分配和管理,D把庞大的资源池划分成多个子集(小组),这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”里提取计算资源,创建一个个用户环境。每个用户环境就相当于一个“机房”,这个“机房”包括CPU、内存、存储等资源。

  D同时还给用户提供登陆访问的接口。用户通常用浏览器来登录这个接口。

  作为用户,当你用浏览器连接到D提供的访问界面,就可以建立一个账户,并且输入你的信用卡 。这时,云服务器D就可以根据你的要求,提供所需要的“机房”。

  这个“机房”的大小,完全根据用户的需求而定,比如可以包括50GHz CPU、100GB 内存、和2TB 硬盘。这些“机房”的资源,都是由云服务器D从它的那些虚拟的“计算中心”里抓给你的。

  通过层层抽象和虚拟,在每个“机房”里,你看不到、也不用去关心每个计算资源实际来自哪里。

  3. 用户的自主管理:

  当你作为用户拥有了一个“机房”,你就可以随意干你所需要的的事:

  建立多台虚拟的机器(VMs)。云商在你的机房里已经提供了很多现成的VM模板,有各种Windows、有各种Linux、等等,你可以随意拷贝过来、定制自己的配置、启动,就可以了。当然,你也可以自己从初始安装。

  4. 连接到 络:

  从用户的角度,各个“机房”是完全独立的,彼此是不可见的。你在自己的“机房”里干任何事都干扰不了别人的“机房”,别的“机房”也干扰不了你。

  这就是云。下面还要介绍一些分类。

  “机房”

  在实际配置中,PC机一般为企业级的服务器所取代,比如联想的System X 服务器。但这些服务器和PC机没有本质区别,性能和可靠性不同而已。

  五、云的种类

  这里描述的云的建立过程和结构,只是一种比较普通和容易理解的形式。由于技术的不同、实现方式的不同,各家云的实现方式和结构会有很大的不同。但是,一些基本的概念是相同的,其共同的核心要点包括:

  一定要有资源池。把分散的计算资源集中到大的资源池里,以方便统一管理和分配。例如前面讲的D所管理的资源池。

  按需分配、自助服务。用户实际消耗多少资源,就被分配多少资源;用户对自己得到的资源能够自助管理。例如前面讲的“机房”。

  灵活的资源变化。随便撤掉一台硬件的电脑,其上面的信息和活动会自动转移到别处去;随便增加一台电脑,其资源会随时添加到资源池里去。所有这些增减,用户根本意识不到。例如前面讲的“配载调配和平衡”。

  一定要有记账系统。用户消耗了多少资源,如何给这些资源计费,系统有详尽的信息采集和 告,以便对用户收费(即使是免费,也得有详细的记账)。例如前面提到用户输入信用卡,就是以记账为前提。

  在组建云的技术上,说到底,就是用软件产品(如前面提到的C和D,并通过监控程序)来管理、组织、和分配经过抽象或虚拟的硬件计算资源。除了个别企业用自己的技术建设、和服务外,现在常见的云技术提供者主要有:VMware、微软、Citrix、和OpenStack等。前两者是完全的商业产品;Citrix公司在监控程序上采用的是开源的Xen;OpenStack则完全是开源免费的,它的监控程序主要采用开源的KVM和Xen,也可以是其它的开源软件。

  按照服务的对象和范围,云可以分为三类:

  私有云:建一个云,如果只是为了单位(企业或机构)自己使用,就是私有云。就前面提到的“机房”而言,每个“机房”只是为本单位的不同部门、或不同用途而设立的。

  混合云:如果一个云,既是为单位自己使用,也对外开放资源服务,就是混合云。有时,把两个或多个私有云的联合,也叫混合云。

  按照服务的模式,云又分为如下几类:

  基础设施即服务(IaaS):作为一个用户,如果得到了前面的“机房”,那你就拥有了信息系统的基础设施,你可以安装多个服务器,你可以配置自己的 络。由于这个基础设施完全是云所提供的服务,所以叫“基础设施即服务”。

  平台即服务(PaaS):你不一定需要“机房”里的所有服务,比如说你只需要“机房”里的一个服务器作为公司软件开发的平台,那么,你得到的这个平台也是以服务的形式出现的。

  软件即服务(SaaS):你甚至都不需要管理一整个服务器,你不关心什么服务器、也不关心服务器是怎么工作的,你只需要一种软件的功能。比如,你只想管理公司的客户信息(CRM),你就从云商那里得到完备的CRM软件功能。所以,软件也是服务。

  其它(XaaS):很多人使用iCloud,实际上就用iTunes在“机房”里开了一个用户帐 ,这个账 给你提供5GB的免费存储空间,如果还需要更大一点,你就需要输入信用卡 了。这是“存储即服务”。你还可以把PC机放在云上(当然,你需要有一个小盒子能连到云上,这个小盒子还能连接显示器、键盘、鼠标等),这就是“桌面即服务”。“桌面即服务”有另外一个时髦的叫法,即“云桌面”。。。总之,都是XaaS,你可以试着把X 换成任何东西。

  你只要理解了前面说的“机房”,就可以理解它能提供的各式的服务(XaaS),大到综合性的基础设施,小到单一的云存储,你就不怕别人说一个什么时髦的新服务,都只不过是“机房”里的不同服务花样而已!

  六、云的诱惑

  试想,有了云上的“机房”,你如果是中小企业的IT部经理或CIO,你还会在建设机房上操心供电、空调、消防、设备故障等等琐事吗还会去调研购买何种服务器设备吗只需要一个帐 、一个信用卡,你就可以在云上“机房”里随意创建任何服务器,喜欢就启动,不喜欢就删除。你可以安装所需要的操作系统、配置任何数据库。你甚至不需要为员工购置PC电脑,有“云桌面”就可以了。

  英国政府用不到一年的时间,迅速建起了统一的“政府云”(简称“G云”),目的是把国家各个政府部门的IT系统都逐步转移到G云上去。自2012年正式启用之日起,政府各个部门一律禁止购买硬件的服务器,所有新增内容都必须是从G云上创建。

  不管是企业、政府、还是个人,如果想避开云,看来是很困难了。这就是为什么要多少了解一下“到底什么是云”。



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