可能是最優雅的“雲端計算”科普文章了

SnailClimb發表於2018-01-16

  因為開年過後一個比賽的選題和雲端計算有關,所以通過查閱論文,翻閱相關書籍好好把雲端計算的概念溫習了一下。本文對雲端計算的概念以及雲端計算分類,應用以及國內外雲端計算髮展等做了概述。

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1-雲端計算定義

  目前對雲端計算的定義有不下百種說法。雲端計算是一種通過Internet以服務的方式提供動態可伸縮的虛擬化的資源的計算模式。現階段廣為接受的是中國雲端計算專家諮詢委員會副主任、祕書長劉鵬教授給出的定義:“雲端計算是通過網路提供可伸縮的廉價的分散式計算能力。”;美國國家標準與技術研究院(NIST)定義:雲端計算是一種按使用量付費的模式,這種模式提供可用的、便捷的、按需的網路訪問,進入可配置的計算資源共享池(資源包括網路,伺服器,儲存,應用軟體,服務),這些資源能夠被快速提供,只需投入很少的管理工作,或與服務供應商進行很少的互動。雲端計算是通過網際網路提供動態易擴充套件的虛擬化資源

2-雲端計算關鍵技術:

  雲端計算的主要核心技術包括:硬體支撐技術,主要有高效能技術、高通量計算、高可靠和高可擴充套件技術等;軟體支撐技術,主要有類似於Map-Reduce程式設計模式、分佈冗餘和列儲存方式等;虛擬化技術,主要有所有硬體裝置的全虛擬化和選擇性的半虛擬化執行模式等;安全技術,主要有網路層次安全保護、伺服器層次安全保護以及資料層次安全保護等;資料中心技術,主要有分散式動態部署與服務組合、資料與計算綜合管理、可靠和可擴充套件自主體系架構等。

資料儲存技術

  為保證高可用、高可靠和經濟性,雲端計算採用分散式儲存的方式來儲存資料, 採用冗餘儲存的方式來保證儲存資料的可靠性, 即為同一份資料儲存多個副本。另外,雲端計算系統需要同時滿足大量使用者的需求,並行地為大量使用者提供服務。 因此, 雲端計算的資料儲存技術必須具有高吞吐率和高傳輸率的特點。雲端計算的資料儲存技術主要有谷歌的非開源的GFS(Google File System) 和Hadoop開發團隊開發的GFS的開源實現HDFS(Hadoop Dist uted nle system) 。

資料管理技術

  雲端計算系統對大資料集進行處理、分析向使用者提供高效的服務。因此, 資料管理技術必須能夠高效地管理大資料集。其次, 如何在規模巨大的資料中找到特定的資料, 也是雲端計算資料管理技術所必須解決的問題。雲端計算的資料管理技術中最著名的是谷歌在文獻提出的 BigTable資料管理技術。

程式設計模型

  雲端計算大部分採用 Map-Reduce的程式設計模式。現在大部分 IT廠商提出的“雲”計劃中採用的程式設計模型, 都是基於Map-Reduce的思想開發的。Map-Reduce不僅僅是一種程式設計模型,同時也是一種高效的任務排程模型。Map-Reduce這種程式設計模型並不僅適用於雲端計算,在多核和多處理器以及異構機群上同樣有良好的效能,

3-雲端計算分類:

按照服務的物件和範圍:

公有云(AWS,阿里雲,Azure等),私有云(Vmware等), 混合雲(Azure,Rackspace)

公有云:

雲服務提供商對基礎設施實施維護(不需要你自己對虛擬機器維護);

多租戶;

Pay For Use(成本較低,按需付費就像用水用電一樣);

私有云:

自己維護雲基礎設施

單租戶或狹義上的多租戶

Pay For Cloud(成本較高,需要為整個雲服務付費)

混合雲(算是結合了兩者優勢):

雲服務提供商維護自己的雲設施

使用者範圍內租戶隔離

Pay For Use of Cloud

按照服務的模式:

IaaS、PaaS和SaaS

4-IaaS、PaaS和SaaS的區別

引用某位知乎網友簡單粗暴的總結:

IaaS就是臺伺服器。

PaaS就是Tomcat加MySQL。

SaaS就是三千塊一套的加個Logo就能開業的電商網站。

我相信通過這篇文章你應該會更加明白:吃貨角度講解IAAS、SAAS、PAAS 的區別?

5-雲端計算平臺與傳統服務平臺的區別(參考論文:雲端計算平臺與傳統服務平臺的區別)

  與傳統服務平臺相比,新興的雲端計算平臺具有執行成本低、開放度高以及無限擴容等優勢。不僅如此,由於雲端計算平臺是基於網際網路虛擬化的計算平臺,因此使用者可以隨時隨地暢享雲端計算帶來的便利,而不是像過去一樣費時費力地翻閱、查詢所需的資料。

服務型別方面:

  傳統的服務平臺可以分為實體伺服器託管和租用兩種型別。實體伺服器一般是使用者自行購買硬體發到機房進行託管,並且期間裝置的管理和執行都由使用者企業自己完成。但是雲端計算平臺提供的服務是從基礎設施到業務基礎平臺再到應用層的連續的、一體化的全套服務。所以相比傳統IDC服務平臺,雲端計算效率更高,讓使用者更省心。

開放性方面:

  不同於互相孤立,無法共享的傳統IDC服務平臺,雲端計算平臺在資源共享、資訊互通等方面做得較好,極具開放性。比如說:阿里的雲端計算平臺的安全防護策略做的很好,那麼阿里可以把這個技術共享到你的雲端計算平臺,這樣你的平臺安全防護就很好了,所以我覺得這對中小型企業來說真的是很棒。

擴充套件性方面:

  傳統服務平臺的擴充套件需要佔用大量的機房和場地,而且我們知道傳統服務平臺的處理能力會有一個臨界值,當達到這個臨界值後再增加伺服器作用也不是很大。新興的雲端計算平臺則與之不同,雲端計算平臺的資源是動態擴充套件並且呈現虛擬化的形式,所以理論上來說,雲端計算平臺具有無限擴充套件性。

執行成本方面:

  基於開源軟體構建的雲端計算平臺節省成本並且通過雲端計算的自動化運營技術可以大幅降低運維人力的需求。另外“雲”是一個龐大的資源池,使用者可按需購買。實際上可以理解為雲可以像話費,自來水,煤氣,電那樣按使用者實際需求計費。Hadoop已被全球幾大IT公司用作其”雲端計算”環境中的重要基礎軟體。

6-Hadoop和雲端計算的關係

Hadoop百度百科介紹(個人覺得介紹的很不錯,很全面)

  Hadoop是一個由Apache基金會所開發的分散式系統基礎架構。使用者可以在不瞭解分散式底層細節的情況下,開發分散式程式。充分利用叢集的威力進行高速運算和儲存。Hadoop的框架最核心的設計就是:HDFS和MapReduce。HDFS為海量的資料提供了儲存,則MapReduce為海量的資料提供了計算。Hadoop已被全球幾大IT公司用作其”雲端計算”環境中的重要基礎軟體,如:雅虎開發的基於Hadoop的開源專案Pig, 這是一個專注於海量資料集分析的分散式計算程式。亞馬遜公司則基於Hadoop推出了AmazonS3(Amazon Simple Storage Service ),提供可靠,快速,可擴充套件的網路儲存服務。因此,Hadoop是雲端計算中一部分技術的實現,而不是全部。

7-大資料與雲端計算的關係

  雲端計算是硬體資源的虛擬化,而大資料是海量資料的高效處理。從結果來分析,雲端計算注重資源分配,大資料注重的是資源處理。一定程度上講,大資料需要雲端計算支撐,雲端計算為大資料處理提供平臺。大資料這個強大的資料庫擁有三層架構體系,包括資料儲存、處理與分析。簡而言之,資料需要通過儲存層先儲存下來,之後根據要求建立資料模型體系,進行分析產生相應價值。這其中缺少不了雲端計算所提供的中間資料處理層強大的平行計算和分散式計算能力。雲端計算與大資料如同手心手背的關係,二者不可或缺,相輔相成。沒有大資料,雲端計算什麼都不是,而沒有云計算成就不了大資料。

8-雲端計算應用:

雲物聯:

  物聯網是網際網路的發展和延伸。由原來的人與人,人與物,發展到物與物的互聯。物聯網的運用和發展是科技進步、社會不斷髮展的產物,雲端計算在對資訊進行處理和運用上,發揮著相當重要的作用

雲安全:

  雲安全(Cloud Security)是一個由“雲端計算”演變而來的新詞。雲安全的構想策略是:使用者越多,每個使用者就相對的越安全,是因為如此龐大的使用者群,足可以覆蓋網際網路的每一個角落,只要某個木馬或某個新病毒一出現,立刻就會被發現並截獲。

雲端儲存

  雲端儲存是指通過虛擬化、網格技術或分散式檔案系統等技術功能,將網路中各種不同型別大量的硬體儲存裝置通過特定軟體集合起來協同工作,共同對外提供資料儲存和業務訪問功能的系統。當雲端計算系統主要工作是對大批量資料進行儲存和管理時,雲端計算系統中就需要配置大量的儲存裝置,那麼些時雲端計算系統就轉身變成為一個雲端儲存系統,所以雲端儲存是一個以資料儲存和管理為核心的雲端計算系統。

雲遊戲

  雲遊戲是以雲端計算為技術支撐基礎的一種遊戲方式,在雲遊戲的執行模式環境下,所有遊戲都在伺服器端執行,並將實施渲染完畢後的遊戲畫面經壓縮後通過網路傳送給遊戲使用者。在客戶端,使用者的遊戲裝置不需要更換任何高階處理裝置,只需要具備基本的視訊解壓能力就可以得到視覺效果頂尖的遊戲畫面。

雲端計算

  從技術上看,雲端計算與大資料的關係就像一枚硬幣的反正面一樣密不可分。大資料必然無法用單一的計算機進行處理,必須採用分散式計算架構體系。它的特色在於對海量資料的深刻挖掘,但它必須依託雲端計算的分散式處理技術、分散式資料庫管理、雲端儲存技術和虛擬化技術。

9-國內雲端計算市場發展狀況分析

9.1-國外雲端計算髮展歷程:

國內雲端計算市場發展狀況

9.2-中國與美國的雲市場比較:

  中國的雲端計算市場從2007年起步,初期一直處於對國外先進概念和技術消化的階段。2010年前後市場逐漸啟用,經過近幾年的增速發展國內逐漸形成相對成熟的環境。阿里雲、Ucloud及騰訊雲等服務商逐漸走向國際,並率先在海外部署資料中心,佈局市場。現階段雖然中國的雲端計算服務市場份額的增速越來越快,但中國的公有云市場與美國相比至少有五年的差距。雲服務在中國剛興起的時候,美國已處於從企業到公眾應用的成熟階段,而公有云應用市場,中美兩國的差距更加大,具體下圖所示:

中國與美國的雲市場比較:

9.3-2014—2015年中國公有云服務市場規模:

  如下圖所示,IaaS市場是中國的基礎市場,具有規模最大、增速最快的特點,2015年達到8.37億美元的市場規模,相對2014年有70.7%的增長。

2014—2015年中國公有云服務市場規模

9.4-中國IaaS層面的市場情況

  阿里雲佔據著市場的最大份額,其次是中國聯通、中國電信和世紀互聯(微軟),亞馬遜、金山等緊跟其後。阿里雲作為中國網際網路的老大,2009年就已經開始在雲端計算服務上佈局,雲端計算服務市場從2015年6月開始至2016年6月已連續5個季度保持三位數增速。

中國IaaS層面的市場情況

9.5-阿里雲2015—2016年雲端計算增幅情況:

  下圖可見,雲端計算服務已成為阿里財務收入的重要部分。

阿里雲2015—2016年雲端計算增幅情況

9.6-結束語:

  2015年我國雲端計算整體市場規模是378億元,增速達到31.7%,但在全球市場上來看並不算大。IaaS服務在阿里雲、騰訊雲、Ucloud等的努力下逐漸得到市場認可,PaaS服務在騰訊雲、新浪雲等的努力下也逐漸好轉,但唯獨市場規模大於前兩者的SaaS服務幾乎被國際廠商壟斷,國內目前尚未有一家帶頭的企業。因此,國內的雲服務還任重道遠,在來自政府、企業等各方面利好政策的支援和鼓勵下,相信國內雲端計算市場將有非常大的發展空間和廣闊的市場前景      

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