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最近，沒有哪家技術(shù)性網(wǎng)站不提到所謂的云計(jì)算的。云計(jì)算其實(shí)就是以服務(wù)的形式提供計(jì)算資源（計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)）。這又涉及到以一種簡(jiǎn)單、透明的方式動(dòng)態(tài)地將服務(wù)延伸到更多的計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)的能力。所有這些都類似于效用計(jì)算（utility computing）背后的思想。在效用計(jì)算中，計(jì)算資源被看作一種計(jì)量服務(wù)，就像更傳統(tǒng)的公共設(shè)施（例如水或電）一樣。它們的區(qū)別不在于這些思想背后的目標(biāo)，而在于組合到一起、使這些思想成為現(xiàn)實(shí)的現(xiàn)有技術(shù)。

云計(jì)算背后最重要的概念之一就是可伸縮性，而實(shí)現(xiàn)它的關(guān)鍵則是虛擬化（virtualization）。虛擬化在一臺(tái)共享計(jì)算機(jī)上聚集多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序，以便更好地利用服務(wù)器。虛擬化還允許在線遷移，因此，當(dāng)一個(gè)服務(wù)器超載時(shí)，可以將一個(gè)操作系統(tǒng)的一個(gè)實(shí)例（以及它的應(yīng)用程序）遷移到一個(gè)新的、不那么繁忙的服務(wù)器上。

從外部看，云計(jì)算只是將計(jì)算和存儲(chǔ)資源從企業(yè)遷出，并遷入到云中。用戶定義資源需求（例如計(jì)算和廣域網(wǎng)、帶寬需求），云提供者在它的基礎(chǔ)設(shè)施中虛擬地裝配這些組件，如圖 1 所示。

但是，為什么您會(huì)心甘情愿地放棄對(duì)自己資源的控制，而讓它們虛擬地存在于云中呢？原因有很多，但我相信最重要的兩個(gè)原因是成本和可伸縮性。云計(jì)算的目標(biāo)是使這些資源比您自己所能提供和管理的資源更廉價(jià)。云計(jì)算除了降低成本外，還有更大的靈活性和可伸縮性。云計(jì)算提供者可以輕松地?cái)U(kuò)展虛擬環(huán)境，以通過提供者的虛擬基礎(chǔ)設(shè)施提供更大的帶寬或計(jì)算資源。

云計(jì)算在環(huán)保方面的優(yōu)勢(shì)是，它可以在不同的應(yīng)用程序之間虛擬化和共享資源，以提高服務(wù)器的利用率。圖 2 顯示了一個(gè)例子。在這個(gè)例子中，不同的應(yīng)用程序使用了 3 個(gè)獨(dú)立的平臺(tái)，每個(gè)應(yīng)用程序都在它自己的服務(wù)器上運(yùn)行。在云中，可以在多個(gè)操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序之間共享（虛擬化）服務(wù)器，從而減少服務(wù)器的數(shù)量。更少的服務(wù)器意味著需要更少的空間（減少數(shù)據(jù)中心占用的空間）和更少用于制冷的電力（減少碳污染）。

但是，有得必有失，云計(jì)算并非沒有缺點(diǎn)。本文后面會(huì)探索其中的一些問題。但是現(xiàn)在，讓我們更深入地探究云計(jì)算。

云計(jì)算剖析

當(dāng)您深入觀察云時(shí)，您會(huì)發(fā)現(xiàn)，它實(shí)際上并不是一個(gè)單獨(dú)的服務(wù)，而是一個(gè)服務(wù)集合，如圖 3 所示。這些層定義了提供的服務(wù)的級(jí)別。

我們從最低級(jí)的服務(wù)開始，即基礎(chǔ)設(shè)施（Infrastructure-as-a-Service 或 IaaS）。IaaS 就是將基礎(chǔ)設(shè)施（計(jì)算資源和存儲(chǔ)）作為服務(wù)出租。這意味著虛擬計(jì)算機(jī)不僅具有有保證的處理能力，而且為存儲(chǔ)和 Internet 訪問預(yù)留了帶寬。實(shí)際上，IaaS 具有在有特定服務(wù)質(zhì)量約束的情況下出租計(jì)算機(jī)或數(shù)據(jù)中心的能力，使之能執(zhí)行任意操作系統(tǒng)和軟件。

順著棧往上看，上一級(jí)的服務(wù)是平臺(tái)（Platform-as-a-Service 或 PaaS）。PaaS 類似于 IaaS，但是它包括操作系統(tǒng)和圍繞特定應(yīng)用的必需的服務(wù)。例如，除了虛擬服務(wù)器和存儲(chǔ)外，PaaS 還提供一個(gè)特定的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序集（通常是作為一個(gè)虛擬機(jī)，即 VM，或文件，例如 VMware 的 .vmdk 格式），以及對(duì)必要的服務(wù)（例如 MySQL 數(shù)據(jù)庫(kù)或其他專用本地資源）的訪問。換句話說，PaaS 就是 IaaS 加上一個(gè)用于給定應(yīng)用的定制軟件棧。

最后，在 圖 3 頂部是可以提供的最簡(jiǎn)單的服務(wù)：應(yīng)用程序。這一層被稱作 Software-as-a-Service（SaaS），它是從一個(gè)集中的系統(tǒng)部署軟件，使之在一臺(tái)本地計(jì)算機(jī)上（或從云中遠(yuǎn)程地）運(yùn)行的一個(gè)模型。由于是計(jì)量服務(wù)，SaaS 允許出租一個(gè)應(yīng)用程序，并計(jì)時(shí)收費(fèi)。

這是高度概括的云計(jì)算的視圖。這個(gè)視圖忽略了云的其他一些方面，例如data-Storage-as-a-Service（dSaaS），后者以計(jì)量服務(wù)的形式提供存儲(chǔ)，消費(fèi)者按使用的容量（使用的存儲(chǔ)的容量）和利用率（存儲(chǔ)的帶寬需求）付費(fèi)。另外還有云服務(wù)，它為互操作性和外部應(yīng)用程序編程接口（API），例如 Web 服務(wù)，提供了內(nèi)部機(jī)制。

云計(jì)算現(xiàn)狀

最近幾個(gè)月，對(duì)云計(jì)算和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的投資呈爆炸式增長(zhǎng)。這樣巨大的投資表明，對(duì)云中資源的虛擬化存在著巨大的需求。去年已經(jīng)有了很多新的服務(wù)，圖 4 展示了其中一部分。

這絕不是一份詳盡的產(chǎn)品類別，因?yàn)樽兓浅ｎl繁。但是，這的確給出了一些產(chǎn)品的概覽，并展示了它們之間的區(qū)別。本文后面的 參考資料 小節(jié)包括了其中一些產(chǎn)品的鏈接。

Linux 和開放源代碼在云中的應(yīng)用

現(xiàn)在讓我們來探索一下，Linux 和開源社區(qū)如何為云計(jì)算領(lǐng)域做出貢獻(xiàn)。您可能已經(jīng)猜到，Linux 和開放源代碼扮演著極其重要的角色。

Software-as-a-Service

SaaS（軟件即服務(wù)）就是以服務(wù)的形式訪問 Internet 上的軟件。一種早期的 SaaS 方法是 Application Service Provider（ASP）。ASP 提供對(duì) Internet 上存放或交付的軟件的訂閱。ASP 交付軟件，并根據(jù)軟件的使用收費(fèi)。這樣一來，您就不必購(gòu)買軟件，只需隨需租用軟件。

SaaS 的另一個(gè)方面是在 Internet 上使用遠(yuǎn)程執(zhí)行的軟件。這種軟件可以是本地應(yīng)用程序所使用的服務(wù)（并定義為 Web 服務(wù)），也可以是通過 Web 瀏覽器看到的遠(yuǎn)程應(yīng)用程序。遠(yuǎn)程應(yīng)用程序服務(wù)的一個(gè)例子是 Google Apps，它通過一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的 Web 瀏覽器提供一些企業(yè)應(yīng)用。要遠(yuǎn)程地執(zhí)行應(yīng)用程序，通常需要依賴于一個(gè)應(yīng)用服務(wù)器來公布所需的服務(wù)。應(yīng)用服務(wù)器 是一個(gè)軟件框架，它公布軟件服務(wù)的 API（例如事務(wù)管理或數(shù)據(jù)庫(kù)訪問）。具體的例子有 Red Hat JBoss Application Server、Apache Geronimo 和 IBM? WebSphere? Application Server 等。另外還有很多其他的應(yīng)用服務(wù)器，參考資料 小節(jié)給出了一份詳細(xì)的列表。

SaaS 的另一個(gè)最近的例子是 Google 的 Chrome 瀏覽器。這個(gè)瀏覽器是作為新桌面的理想環(huán)境，除了具有傳統(tǒng)的 Web 瀏覽體驗(yàn)外，還可以通過它來（以本地或遠(yuǎn)程方式）交付應(yīng)用程序。（要了解更多信息，請(qǐng)參閱 參考資料）。

Platform-as-a-Service

PaaS 可描述為一個(gè)完整的虛擬平臺(tái)，它包括一個(gè)或多個(gè)服務(wù)器（在一組物理服務(wù)器上虛擬而成）、操作系統(tǒng)以及特定的應(yīng)用程序（例如用于基于 Web 的應(yīng)用程序的 Apache 和 MySQL）。在某些情況下，這些平臺(tái)可以預(yù)先定義和選擇。而在另一些情況下，可以提供一個(gè) VM 鏡像，該鏡像包含所有的特定于用戶的應(yīng)用程序。

PaaS 一個(gè)有趣的例子是 Google App Engine。App Engine 是一個(gè)服務(wù)，通過它可以在 Google 的可伸縮性極佳的架構(gòu)上部署 Web 應(yīng)用程序。App Engine 為可通過 Internet 引用的 Python 應(yīng)用程序提供一個(gè)沙盒（將來還會(huì)支持更多的語言）。除了支持用戶認(rèn)證、鏡像操作和電子郵件發(fā)送外，App Engine 還提供了 Python API，用于持久地存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)（使用 Google Query Language 或 GQL）。Web 應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)所在的沙盒將限制對(duì)底層操作系統(tǒng)的訪問。雖然 App Engine 限制了應(yīng)用程序可用的功能，但是它支持有用的 Web 服務(wù)的構(gòu)造。請(qǐng)參閱 參考資料 小節(jié)，了解更多信息。

注意：在一定的帶寬和存儲(chǔ)約束范圍內(nèi)，在 App Engine 中部署應(yīng)用程序是免費(fèi)的。但是，如果要用 App Engine 構(gòu)建生產(chǎn) Web 站點(diǎn)，則需要評(píng)估使用費(fèi)。

PaaS 的另一個(gè)例子是 10gen，它既是一個(gè)云平臺(tái)，又是一個(gè)可下載的開放源代碼包，可用于創(chuàng)建您自己的私有云。10gen 是類似于 App Engine 的一個(gè)軟件棧，它提供與 App Engine 類似的功能 — 但有一些不同之處。通過 10gen，可以使用 Python 以及 JavaScript 和 Ruby 編程語言開發(fā)應(yīng)用程序。該平臺(tái)還使用沙盒概念隔離應(yīng)用程序，并且通過自己的應(yīng)用服務(wù)器的許多計(jì)算機(jī)（當(dāng)然，是在 Linux 上構(gòu)建）提供一個(gè)可靠的環(huán)境。

Infrastructure-as-a-Service

IaaS 是以服務(wù)的形式交付計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)設(shè)施。這一層與 PaaS 的不同之處在于，只提供虛擬硬件，而沒有軟件棧?？蛻籼峁┮粋€(gè) VM 鏡像，該鏡像在一個(gè)或多個(gè)虛擬服務(wù)器上被調(diào)用。IaaS 是作為服務(wù)的計(jì)算的最原始的形式（除了對(duì)物理基礎(chǔ)設(shè)施的訪問）。最著名的商業(yè) IaaS 提供程序是 Amazon Elastic Compute Cloud（EC2）。在 EC2 中，可以指定一個(gè)特定的 VM（操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序集），然后將應(yīng)用程序部署到它上面，或者提供要在服務(wù)器上執(zhí)行的 VM 鏡像。然后，只需根據(jù)計(jì)算時(shí)間、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)帶寬付費(fèi)。

Eucalyptus 項(xiàng)目（Elastic Utility Computing Architecture for Linking Your Programs To Useful Systems）是 Amazon EC2 的一個(gè)開源實(shí)現(xiàn)，它與商業(yè)服務(wù)接口兼容。和 EC2 一樣，Eucalyptus 依賴于 Linux 和 Xen 進(jìn)行操作系統(tǒng)虛擬化。Eucalyptus 是加利福尼亞大學(xué)（Santa Barbara）為進(jìn)行云計(jì)算研究而開發(fā)的。您可以從該大學(xué)的網(wǎng)站上下載它（見 參考資料），或者通過 Eucalyptus Public Cloud 體驗(yàn)它，不過后者有一些限制。

另一個(gè) EC2 風(fēng)格的 IaaS 是 Enomalism 云計(jì)算平臺(tái)。Enomalism 是一個(gè)開放源代碼項(xiàng)目，它提供了一個(gè)功能類似于 EC2 的云計(jì)算框架。Enomalism 基于 Linux，同時(shí)支持 Xen 和 Kernel Virtual Machine（KVM）。與其他純 IaaS 解決方案不同的是，Enomalism 提供了一個(gè)基于 TurboGears Web 應(yīng)用程序框架和 Python 的軟件棧。