云计算

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雲端運算（英语：Cloud Computing），是一種基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。整个运行方式很像电网。

雲端運算是继1980年代大型计算机到客户端-服务器的大转变之后的又一种巨变。用户不再需要了解“云”中基础设施的细节，不必具有相应的专业知识，也无需直接进行控制。 云计算描述了一种基于互联网的新的IT服务增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展而且经常是虚拟化的资源。 雲其实是网络、互联网的一种比喻说法。因为过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示網際網路和底层基礎設施的抽象。典型的云计算提供商往往提供通用的网络业务应用，可以通过浏览器等软件或者其他Web服务来访问，而软件和数据都存储在服务器上。云计算关键的要素，还包括个性化的用户体验。

云计算可以认为包括以下几个层次的服务：基础设施即服务（IaaS），平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。云计算服务通常提供通用的通过浏览器访问的在线商业应用，软件和数据可存储在数据中心。

基本特征

雲端運算概觀

互联网上的云计算服务特征和自然界的云、水循环具有一定的相似性，因此，云是一个相当贴切的比喻。通常云计算服务应该具备以下几条特征：

• 基于虚拟化技术快速部署资源或获得服务
• 实现动态的、可伸缩的扩展
• 按需求提供资源、按使用量付费
• 通过互联网提供、面向海量信息处理
• 用户可以方便地参与
• 形态灵活，聚散自如
• 减少用户终端的处理负担
• 降低了用户对于IT专业知识的依赖

对比

雲端種類

雲端運算常与網格運算（分散式计算的一种，由一群松散耦合的计算机集组成的一个超级虚拟计算机，常用来执行大型任务）、效用计算（IT资源的一种打包和计费方式，比如按照计算、存储分别计量费用，像传统的电力等公共设施一样）、自主计算（具有自我管理功能的计算机系统）相混淆。

事实上，许多云计算部署依赖于计算机集群（但与网格的组成、体系机构、目的、工作方式大相径庭），也吸收了自主计算和效用计算的特点。

它从硬件结构上是一种多对一的结构，从服务的角度或从功能的角度它是一对多的。 (1)例如,今天要設計一供應鏈管理系統,可以先從市面上提供的免費雲端伺服器主機,將Application放置主機上,使用MS所提供資料庫,這樣一來,硬體成本大幅降低,將Application放置雲端上,且隨時隨地於任何終端裝置上連結網際網路,就能存取資料(因為基於公開的標準協定). (2)雲端科技,在2009年開始至今,對於任何企業都吹起一股風潮,除了資料存取方便,營運成本大幅降低(例如,辦公室軟體,作業系統,硬體設備),都能透過雲端技術的提供,免費使用.現今很多企業在創業時,都採用雲端技術,來降低成本,以提高企業競爭能力.

体系架构

雲端階層示意圖

用戶端

應用程式

平台

基礎設備

伺服器

截止到2009年，大部分的云计算基础构架是由通过数据中心传送的可信赖的服务和建立在服务器上的不同层次的虚拟化技术组成的。人们可以在任何有提供网络基础设施的地方使用这些服务。“云”通常表现为对所有用户的计算需求的单一访问点。人们通常希望商业化的产品能够满足服务质量（QoS）的要求，并且一般情况下要提供服务水平协议。 开放标准对于云计算的发展是至关重要的，并且开源软件已经为众多的云计算实例提供了基础。

雲端的基本概念，是透過網路將龐大的運算處理程序自動分拆成無數個較小的子程序，再由多部伺服器所組成的龐大系統搜尋、運算分析之後將處理結果回傳給使用者。透過這項技術，遠端的服務供應商可以在數秒之內，達成處理數以千萬計甚至億計的資訊，達到和「超級電腦」同樣強大效能的網路服務。它可分析DNA結構、基因圖譜定序、解析癌症細胞等高階運算，例如Skype以點對點（P2P）方式來共同組成單一系統；又如Google透過MapReduce架構將資料拆成小塊運算後再重組回來，而且Big Table技術完全跳脫一般資料庫資料運作方式，以row設計儲存又完全的配合Google自己的檔案系統（Google檔案系統），以幫助資料快速穿過「雲端」。

雲端運算的產業三級分層：雲端軟體、雲端平台、雲端設備。

上層分級：雲端軟體Software as a Service (SaaS)

打破以往大廠壟斷的局面，所有人都可以在上面自由揮灑創意，提供各式各樣的軟體服務。 參與者：世界各地的軟體開發者；

中層分級：雲端平台Platform as a Service (PaaS)

打造程式開發平台與作業系統平台，讓開發人員可以透過網路撰寫程式與服務，一般消費者也可以在上面執行程式。 參與者：Google、微軟、蘋果、Yahoo!；

下層分級：雲端設備Infrastructure as a Service (IaaS)

將基礎設備（如IT系統、資料庫等）整合起來，像旅館一樣，分隔成不同的房間供企業租用。 參與者：英業達、IBM、戴爾、昇陽、惠普、亞馬遜。

核心特性

雲端運算圖解

• 敏捷使用户得以快速的，且以低价格的获得技术架构资源[1]
• 应用程序界面API的可达性是指允许软件与云以类似“人机交互这种用户界面设施交互相所相一致的方式”来交互。云计算系统典型的运用基于REST网络架构的API.
• 在公有云中的传输模式中支持已经转变为运营成本，故费用大幅下降。[2] 很显然的降低了进入门栏，这是由于体系架构典型的是由第三方提供，且无需一次性购买，且没有了罕见的集中计算任务的压力。称为计算资源包的通用计算基础上的原则在细粒度上基于用户的操作和更少的IT技能被内部实施。[3]
• 设备和本地依赖允许用户通过网页浏览器来获取资源而无需关注用户自身是通过何种设备或在何地介入资源（如 PC，移动设备等）。通常设施是在非本地的（典型的是由第三方提供的），并且通过英特网获取，用户可以从任何地方来连接[4]。
• 一种称为多租户的软件架构技术允许在多用户池下共享资源与消耗：
  • 体系结构的中央化使得本地的耗用更少（例如不动产，电力等）。
  • 峰值负载能力增加（用户无需建造最高可能的负载等级）。
  • 原先利用率只有10-20%的系统利用效率增加了。
• 如果多个冗余站 点被使用，则改进了可靠性，这允许我们设计云计算以符合商业一致性以及灾备。
• 可扩展性经由在合理粒度上按需的服务开通资源，接近实时的自服务，无需用户对峰值负载进行工程构造。
• 性能受到监控, 同时一致性以及松耦合架构通过web services作为系统接口被构建起来[5]。
• 因为数据集中化了，故安全性得到了提升[6]，增加了关注安全的资源等，但对特定敏感数据的失控将是持续关注的，且内核存储的安全性缺少关注[7] 较之传统系统而言，安全性的要求更加高。部分原因是提供商可以专注于用户所无法提供的资源之安全性解决方案[8]。然而当“数据分布在更广的范围以及更多数量的设备上”时，以及在由“不相关的多个用户使用的多终端系统“时，安全性的复杂性极大的增加了。用户获取安全审计日志变得不太可能了。私有云的发展动力部分是源自客户对设备的掌控以及避免丢失安全信息。
• 维护云计算应用是很简单的，因为显而易见用户无需再在本机上进行安装。一旦改变达到了客户端，它们将更容易支持以及改进。

私有雲

私有雲（Private Cloud）是將雲基礎設施與軟硬件資源建立在防火牆內，以供機構或企業內各部門共享數據中心內的資源。

建立私有雲，除了硬件資源外，一般還有雲端設備（IaaS）軟件；現時商業軟件有VMware的 vSphere 和Platform Computing 的 ISF， 開放源碼的雲端設備軟件主要有Eucalyptus和OpenStack。

發展历史

美國太空總署的OpenStack/Nebula運算平台。

1983年，升阳电脑（Sun Microsystems）提出「网络是电脑」（「The Network is the computer」）。

2006年3月，亞馬遜（Amazon）推出彈性運算雲端（Elastic Compute Cloud；EC2）服務。

2006年8月9日，Google行政總裁埃里克·施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎大会（SES San Jose 2006）首次提出「雲端計算」（Cloud Computing）的概念。Google“云端计算”源于Google工程师克里斯托弗·比希利亚所做的“Google 101”项目。

2007年10月，Google與IBM開始在美國大學校園，包括卡內基美隆大學、麻省理工學院、史丹佛大學、加州大學柏克萊分校及馬里蘭大學等，推廣雲端運算的計畫，這項計劃希望能降低分散式運算技術在學術研究方面的成本，並為這些大學提供相關的軟硬體設備及技術支援（包括數百台個人電腦及BladeCenter與System x伺服器，這些運算平台將提供1600個處理器，支援包括Linux、Xen、Hadoop等開放原始碼平台）。而學生則可以透過網路開發各項以大規模運算為基礎的研究計畫。

2008年1月30日，Google宣佈在台灣啟動「雲端運算學術計畫」，將與台灣台大、交大等學校合作，將這種先進的大規模、快速運算技術推廣到校園。

2008年7月29日，雅虎、惠普和英特尔宣布一项涵盖美国、德国和新加坡的联合研究计划，推出云计算研究测试床，推进云计算。该计划要与合作伙伴建立6个数据中心作为研究试验平台，每个数据中心配置1400个至4000个处理器。这些合作伙伴包括新加坡资讯通信发展管理局、德国卡尔斯鲁厄大学Steinbuch计算中心、美国伊利诺大学香宾分校、英特尔研究院、惠普实验室和雅虎。

2008年8月3日，美国专利商标局网站信息显示，戴尔正在申请“云计算”（Cloud Computing）商标，此举旨在加强对这一未来可能重塑技术架构的术语的控制权。戴尔在申请文件中称，云计算是“在数据中心和巨型规模的计算环境中，为他人提供计算机硬件定制制造”。

2010年3月5日，Novell與雲端安全聯盟（CSA）共同宣佈一項供應商中立計畫，名為「可信任雲端運算計畫（Trusted Cloud Initiative）」。

2010年7月，美國太空總署和包括Rackspace、AMD、Intel、戴爾等支援廠商共同宣佈「OpenStack」開放源碼計畫， 微軟在2010年10月表示支持OpenStack與Windows Server 2008 R2的整合；而Ubuntu已把OpenStack加至11.04版本中。 2011年2月，思科系統正式加入OpenStack，重點研製OpenStack的網絡服務。

參考文獻

相關的维基共享资源：

雲端運算

• 簡論雲端運算的三層分類：以「IBM 推雲端運算電郵」為例 (2009.11.15)
• 商業周刊 第1146期 2009-11-09