2007年以來，云計算成為IT領(lǐng)域最令人關(guān)注的話題之一，也是當(dāng)前大型企業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)的IT建設(shè)正在考慮和投入的重要領(lǐng)域。云計算的提出，引發(fā)了新的技術(shù)變革和新的IT服務(wù)模式。但是對大多數(shù)而言人，云還是一種還不確切的定義，什么是云，為什么需要云？

1 為什么需要云計算？

企業(yè)的IT建設(shè)過程，以當(dāng)前的基準(zhǔn)來衡量，主要有三個階段，如圖1所示。
 

圖1 企業(yè)IT向云計算演進路線圖

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第一個階段：大集中過程。

這一過程將企業(yè)分散的數(shù)據(jù)資源、IT資源進行了物理集中，形成了規(guī)模化的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施。在數(shù)據(jù)集中過程中，不斷實施數(shù)據(jù)和業(yè)務(wù)的整合，大多數(shù)企業(yè)的數(shù)據(jù)中心基本完成了自身的標(biāo)準(zhǔn)化，使得既有業(yè)務(wù)的擴展和新業(yè)務(wù)的部署能夠規(guī)劃、可控，并以企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)進行IT業(yè)務(wù)的實施，解決了數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)分散時期的混亂無序問題。

在這一階段中，很多企業(yè)在數(shù)據(jù)集中后期也開始了容災(zāi)建設(shè)，特別是在雪災(zāi)、大地震之后，企業(yè)的容災(zāi)中心建設(shè)普遍受到重視，以金融為熱點行業(yè)幾乎開展了全行業(yè)的容災(zāi)建設(shè)熱潮，并且金融行業(yè)的大部分容災(zāi)建設(shè)的級別都非常高，面向應(yīng)用級容災(zāi)（數(shù)據(jù)零丟失為目標(biāo)）。

總的來說，第一階段過程解決了企業(yè)IT分散管理和容災(zāi)的問題。

第二個階段：實施虛擬化的過程。

在數(shù)據(jù)集中與容災(zāi)實現(xiàn)之后，隨著企業(yè)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心IT基礎(chǔ)設(shè)施擴張很快，但是系統(tǒng)建設(shè)成本高、周期長，即使是標(biāo)準(zhǔn)化的業(yè)務(wù)模塊建設(shè)（哪怕是系統(tǒng)的復(fù)制性建設(shè)），軟硬件采購成本、調(diào)試運行成本與業(yè)務(wù)實現(xiàn)周期并沒有顯著下降。標(biāo)準(zhǔn)化并沒有給系統(tǒng)帶來靈活性，集中的大規(guī)模IT基礎(chǔ)設(shè)施出現(xiàn)了大量系統(tǒng)利用率不足的問題，不同的系統(tǒng)運行在獨占的硬件資源中，效率低下而數(shù)據(jù)中心的能耗、空間問題逐步突顯出來。因此，以降低成本、提升IT運行靈活性、提升資源利用率為目的的虛擬化開始在數(shù)據(jù)中心進行部署。

虛擬化屏蔽了不同物理設(shè)備的異構(gòu)性，將基于標(biāo)準(zhǔn)化接口的物理資源虛擬化成邏輯上也完全標(biāo)準(zhǔn)化和一致化的邏輯計算資源（虛擬機）和邏輯存儲空間。虛擬化可以將多臺物理服務(wù)器整合成單臺，每臺服務(wù)器上運行多種應(yīng)用的虛擬機，實現(xiàn)物理服務(wù)器資源利用率的提升，由于虛擬化環(huán)境可以實現(xiàn)計算與存儲資源的邏輯化變更，特別是虛擬機的克隆，使得數(shù)據(jù)中心IT實施的靈活性大幅提升，業(yè)務(wù)部署周期可用數(shù)月縮小到一天以內(nèi)。虛擬化后，應(yīng)用以VM為單元部署運行，數(shù)據(jù)中心服務(wù)器數(shù)量可大為減少且計算能效提升，使得數(shù)據(jù)中心的能耗與空間問題得到控制。

總的來說，第二階段過程提升了企業(yè)IT架構(gòu)的靈活性，數(shù)據(jù)中心資源利用率有效提高，運行成本降低。

第三個階段：云計算階段。

對企業(yè)而言，數(shù)據(jù)中心的各種系統(tǒng)（包括軟硬件與基礎(chǔ)設(shè)施）是一大筆資源投入。新系統(tǒng)（特別是硬件）在建成后一般經(jīng)歷3-5年即面臨逐步老化與更換，而軟件技術(shù)則不斷面臨升級的壓力。另一方面，IT的投入難以匹配業(yè)務(wù)的需求，即使虛擬化后，也難以解決不斷增加的業(yè)務(wù)對資源的變化需求，在一定時期內(nèi)擴展性總是有所限制。

于是企業(yè)IT產(chǎn)生新的期望藍(lán)圖：IT資源能夠彈性擴展、按需服務(wù)，將服務(wù)作為IT的核心，提升業(yè)務(wù)敏捷性，進一步大幅降低成本。因此，面向服務(wù)的IT需求開始演化到云計算架構(gòu)上。云計算架構(gòu)可以由企業(yè)自己構(gòu)建，也可采用第三方云設(shè)施，但基本趨勢是企業(yè)將逐步采取租用IT資源的方式來實現(xiàn)業(yè)務(wù)需要，如同水力、電力資源一樣，計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)將成為企業(yè)IT運行的一種被使用的資源，無需自己建設(shè)，可按需獲得。

從企業(yè)角度，云計算解決了IT資源的動態(tài)需求和最終成本問題，使得IT部門可以專注于服務(wù)的提供和業(yè)務(wù)運營。

這三個階段中，大集中與容災(zāi)是面向數(shù)據(jù)中心物理組件和業(yè)務(wù)模塊，虛擬化是面向數(shù)據(jù)中心的計算與存儲資源，云計算最終面向IT服務(wù)。這樣一個演進過程，表現(xiàn)出IT運營模式的逐步改變，而云計算則最終根本改變了傳統(tǒng)IT的服務(wù)結(jié)構(gòu)，它剝離了IT系統(tǒng)中與企業(yè)核心業(yè)務(wù)無關(guān)的因素(如IT基礎(chǔ)設(shè)施)，將IT與核心業(yè)務(wù)完全融合，使企業(yè)IT服務(wù)能力與自身業(yè)務(wù)的變化相適應(yīng)。

在技術(shù)變革不斷發(fā)生的過程中，網(wǎng)絡(luò)逐步從基本互聯(lián)網(wǎng)功能轉(zhuǎn)換到WEB服務(wù)時代(典型的WEB2.0時代)，IT也由企業(yè)網(wǎng)絡(luò)互通性轉(zhuǎn)換到提供信息架構(gòu)全面支撐企業(yè)核心業(yè)務(wù)。技術(shù)驅(qū)動力也為云計算提供了實現(xiàn)的客觀條件，如圖2所示，在關(guān)鍵領(lǐng)域云計算技術(shù)已經(jīng)就緒：
 

圖2 云計算的技術(shù)基礎(chǔ)

標(biāo)準(zhǔn)化：公共技術(shù)的長期發(fā)展，使得基礎(chǔ)組件的標(biāo)準(zhǔn)化非常完善，硬件層面的互通已經(jīng)沒有阻礙（即使是非常封閉的大型機目前也開始支持對外直接出IP接口），大規(guī)模運營的云計算能夠極大降低單位建設(shè)成本。

虛擬化與自動化：虛擬化技術(shù)不斷縱深發(fā)展，IT資源已經(jīng)可以通過自動化的架構(gòu)提供全局動態(tài)調(diào)度能力，自動化提升了IT架構(gòu)的伸縮性和擴展性。

并行/分布式架構(gòu)：大規(guī)模的計算與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)已經(jīng)在分布式、并行處理的架構(gòu)上得到廣泛應(yīng)用，計算密集、數(shù)據(jù)密集、大型數(shù)據(jù)文件系統(tǒng)成為云計算的實現(xiàn)基礎(chǔ)，從而要求整個基礎(chǔ)架構(gòu)具有更高的彈性與擴展性。

帶寬：大規(guī)模的數(shù)據(jù)交換需要超高帶寬的支撐，網(wǎng)絡(luò)平臺在40G/100G能力下可具備更扁平化的結(jié)構(gòu)，使得云計算的信息交互以最短快速路徑執(zhí)行。

因此，從傳統(tǒng)WEB服務(wù)向云計算服務(wù)發(fā)展已經(jīng)具備技術(shù)基礎(chǔ)，而企業(yè)的IT從信息架構(gòu)演進到彈性的IT服務(wù)也成為必然。

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2云計算的定義與基本模型

云計算的定義

目前，云計算沒有統(tǒng)一的定義，這也與云計算本身特征很相似。維基百科對云計算的定義是：云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算新方式，通過互聯(lián)網(wǎng)上異構(gòu)、自治的服務(wù)為個人和企業(yè)提供按需即取的計算。由于資源是在互聯(lián)網(wǎng)上，而互聯(lián)網(wǎng)通常以云狀圖案來表示，因此以云來類比這種計算服務(wù)，同時云也是對底層基礎(chǔ)設(shè)施的一種抽象概念。云計算的資源是動態(tài)擴展且虛擬化的，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)，不必具有專業(yè)的云技術(shù)知識，也無需直接進行控制，只關(guān)注自身真正需要什么樣的資源以及如何通過網(wǎng)絡(luò)來獲得相應(yīng)的服務(wù)。

關(guān)于云計算的描述，在當(dāng)前具有的共同特征是：云是一種服務(wù)，類似水電一樣，按需使用、靈活付費，使用者只關(guān)注服務(wù)本身。H3C的云計算理念認(rèn)為云計算是一種新的IT服務(wù)模式，支持大規(guī)模計算資源的虛擬化，提供按需計算、動態(tài)部署、靈活擴展能力。

圖3給出了一個用戶使用云計算的示意，用戶對云資源的使用不用關(guān)注具體技術(shù)實現(xiàn)細(xì)節(jié)，只需關(guān)注業(yè)務(wù)的體驗。比如當(dāng)前被廣泛使用的搜狗拼音輸入法，它其實就是一種云服務(wù)：搜狗輸入法能夠以快速簡單的方式為使用者提供需要的語境、備選的語素，使得文字的編排可以成為激發(fā)靈感的一個輔助工具；但是用戶并不關(guān)注搜狗輸入法在后臺運行的數(shù)千臺服務(wù)器提供的大型集群計算，這些工作都交給了ISP。

圖3 云計算視圖

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云計算模型

對于云計算的分類，目前比較統(tǒng)一的方式是從以下兩個維度進行劃分。

按服務(wù)的層次。

圖4 云計算的服務(wù)層次

如圖4所示，最底層是IT Foundation，嚴(yán)格來說這并不是云計算的一層，是構(gòu)成云計算的IT基礎(chǔ)設(shè)施的集合，具體表現(xiàn)為不同的軟硬件廠商的產(chǎn)品與方案。

云計算服務(wù)的基礎(chǔ)層次是IaaS（Infrastructure as a Service，基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)）。在這一層面，通過虛擬化、動態(tài)化將IT基礎(chǔ)資源(計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲)形成資源池。資源池即是計算能力的集合，終端用戶（企業(yè)）可以通過網(wǎng)絡(luò)獲得自己所需要的計算資源，運行自己的業(yè)務(wù)系統(tǒng)，這種方式使用戶不必自己建設(shè)這些基礎(chǔ)設(shè)施，而只是通過對所使用資源付費即可。

在IaaS之上是PaaS（Platform as a Service，平臺即服務(wù)）層。這一層面除了提供基礎(chǔ)計算能力，還具備了業(yè)務(wù)的開發(fā)運行環(huán)境，對于企業(yè)或終端用戶而言，這一層面的服務(wù)可以為業(yè)務(wù)創(chuàng)新提供快速低成本的環(huán)境。

最上層是SaaS(Soft as a Service，軟件即服務(wù))。SaaS可以說在云計算概念出現(xiàn)之前已經(jīng)有了，而隨著云計算技術(shù)的發(fā)展而得到了更好的支撐。SaaS的軟件是拿來即用的，不需要用戶安裝，因為SaaS真正運行在ISP的云計算中心，SaaS的軟件升級與維護也無需終端用戶參與，SaaS是按需使用的軟件，傳統(tǒng)軟件買了一般是無法退貨的，而SaaS是靈活收費的，不使用就不付費。

層次化的云計算一般也稱為I-P-S云計算，各層可獨立提供云服務(wù)，下一層的架構(gòu)也可以為上一層云計算提供支撐。仍以搜狗拼音為例，由大型服務(wù)器群、高速網(wǎng)絡(luò)、存儲系統(tǒng)等組成的IaaS架構(gòu)為內(nèi)部的業(yè)務(wù)開發(fā)部門提供基礎(chǔ)服務(wù)，而內(nèi)部業(yè)務(wù)開發(fā)系統(tǒng)在IaaS上構(gòu)建了PaaS，并部署運行搜狗拼音應(yīng)用系統(tǒng)，這樣一個大型的系統(tǒng)對互聯(lián)網(wǎng)用戶而言，就是一個大規(guī)模SaaS應(yīng)用。

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云的歸屬
 

圖5 云的歸屬

如圖5所示，主要分為公有云、私有云和混合云。公有云一般屬ISP構(gòu)建，面向公眾、企業(yè)提供公共服務(wù)，由ISP運營；私有云是指由企業(yè)自身構(gòu)建的為內(nèi)部提供云服務(wù)；當(dāng)企業(yè)既有私有云，同時又采用公共云計算服務(wù)，這兩種云之間形成一種內(nèi)外數(shù)據(jù)相互流動的形態(tài)，便是混合云的模式。

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3 云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)要求

從本質(zhì)上來說，云計算是一種IT模式的改變，這種變化使得IT基礎(chǔ)架構(gòu)的運營專業(yè)化程度不斷集中和提高從而對基礎(chǔ)架構(gòu)層面提出更高的要求。如圖6所示，云計算聚焦于高性能、虛擬化、動態(tài)性、擴展性、靈活性、高安全，簡化用戶的IT管理，提升IT運行效率，大幅節(jié)省成本。
 

 圖6 云計算對基礎(chǔ)架構(gòu)的關(guān)注點

云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)主要以計算（服務(wù)器）、網(wǎng)絡(luò)、存儲構(gòu)成，為滿足云計算的上述要求，各基礎(chǔ)架構(gòu)層面都有自身的要求。如圖7所示，對于服務(wù)器，云計算要求其支持更密集的計算能力（目前多路多核架構(gòu)），完全的虛擬化能力（CPU指令虛擬化、軟件虛擬化、橋片虛擬化、IO虛擬化），多個IO（數(shù)據(jù)訪問與存儲）的整合—CEE與FCOE；對于網(wǎng)絡(luò)，面向100G的性能成為云計算的基本支撐平臺，搭建更扁平化、高度可擴展的架構(gòu)，滿足虛擬機算環(huán)境的大規(guī)模二層無環(huán)網(wǎng)絡(luò)、FCOE/DCE的統(tǒng)一交換、L2-L7的深度高速（10GE級性能）安全集成；對于存儲，高速IO將面向10G/16G，高度擴展的虛擬化海量存儲，面向統(tǒng)一交換IO整合的FCOE。
 

圖7 云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)要求

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4構(gòu)建與交付云計算

不論使用I-P-S的哪一層云計算服務(wù)，企業(yè)都需要考慮是采用SP的計算資源還是自建云計算資源。從目前運營方式，主要可能有6種方式，如圖8所示。
 

圖8 云計算的服務(wù)交付方式

方式一，企業(yè)所有，自行運營。這是一種典型的私有云模式，企業(yè)自建自用，基礎(chǔ)資源在企業(yè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，運行維護也由企業(yè)自己承擔(dān)。

方式二，企業(yè)所有，運維外包。這也是私有云，但是企業(yè)只進行投資建設(shè)，而云計算架構(gòu)的運行維護外包給服務(wù)商(也可以是SP)，基礎(chǔ)資源依然在企業(yè)數(shù)據(jù)中心。

方式三，企業(yè)所有，運維外包，外部運行。由企業(yè)投資建設(shè)私有云，但是云計算架構(gòu)位于服務(wù)商的數(shù)據(jù)中心內(nèi)，企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)訪問云資源，這是一種物理形體的托管型。

方式四，企業(yè)租賃，外部運行，資源獨占。由SP構(gòu)建云計算基礎(chǔ)資源，企業(yè)只是租用基礎(chǔ)資源形成自身業(yè)務(wù)的虛擬云計算，但是相關(guān)物理資源完全由企業(yè)獨占使用，這是一種虛擬的托管型服務(wù)（數(shù)據(jù)托管）。

方式五，企業(yè)租賃，外部運行，資源共享調(diào)度。由SP構(gòu)建，多個企業(yè)同時租賃SP的云計算資源，資源的隔離與調(diào)度由SP管理，企業(yè)只關(guān)注自身業(yè)務(wù)，不同企業(yè)在云架構(gòu)內(nèi)虛擬化隔離，形成一種共享的私有云模式。

方式六，公共云服務(wù)。由SP為企業(yè)或個人提供面向互聯(lián)網(wǎng)的公共服務(wù)(如郵箱、即時通信、共享容災(zāi)等)，云架構(gòu)與公共網(wǎng)絡(luò)連接，由SP保證不同企業(yè)與用戶的數(shù)據(jù)安全。

從更長遠(yuǎn)的周期來看，云的形態(tài)會不斷演化，從孤立的云逐步發(fā)展到互聯(lián)的云，如圖9所示。
 

圖9 云的形態(tài)演變

在云計算建設(shè)初期，發(fā)展比較快的是公共云，第一階段企業(yè)的數(shù)據(jù)中心依然是傳統(tǒng)IT架構(gòu)，但是面向互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的公共云服務(wù)快速發(fā)展，不同的ISP會構(gòu)建各自的云，這些云之間相互孤立，為互聯(lián)網(wǎng)的不同用戶需求集服務(wù)(如搜索、郵件等)，企業(yè)數(shù)據(jù)中心與公共云之間存在公網(wǎng)互聯(lián)（企業(yè)可能會采用公共云服務(wù)）；

第二階段企業(yè)開始構(gòu)建自己的私有云，或租賃SP提供的私有云服務(wù)，這一階段是企業(yè)數(shù)據(jù)中心架構(gòu)的變化，同時，企業(yè)為降低成本，采用公共云服務(wù)的業(yè)務(wù)會增加。

第三階段，企業(yè)為進一步降低IT成本，逐步過渡到采用SP提供的虛擬私有云服務(wù)(也可能直接跨過第二階段到第三階段)，存在企業(yè)內(nèi)部云與外部云的互通，形成混合云模式。

第四階段，由于成本差異和服務(wù)差異，企業(yè)會采用不同SP提供的云計算服務(wù)，因此，形成了一種不同云之間的互聯(lián)形態(tài)，即互聯(lián)云。

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5結(jié)束語

云計算不僅帶來了IT模式的變化，也將引發(fā)IT服務(wù)的變革，企業(yè)和用戶只需要關(guān)注數(shù)據(jù)是自己的，而對數(shù)據(jù)的計算存儲方式、效率均采用云的服務(wù)來實現(xiàn)和提升，云的供應(yīng)商則將核心業(yè)務(wù)重點放在IT架構(gòu)的運營上，服務(wù)將成為下一代IT的核心內(nèi)容。 

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