唐李洋November, 2010

历史与发展 云计算的概念 云计算与相关计算形式 云计算的关键技术

历史与发展 云计算的概念 云计算与相关计算形式 云计算的关键技术

单机 终端 - 主机 客户端 - 服务器

“ 合久必分，分久必合”

第一代互联网 第二代互联网 第三代互联网历史时期 1970s ，主机时代

1980s ， PC 时代1990s ， web1.0 时代2000s ， web2.0 时代

2010s ，云计算时代

具体时间 1969-19891969 ARPANET 诞生

1989-20071989 WWW 诞生

2007 至今2007 云计算诞生

主要特征 实现计算机与计算机的通信连通

实现网页与网页的连通 实现信息平台的一体化

典型技术 分组交换传输技术（ TCP/IP ）

WWW 、宽带网、 Web 2.0

云计算、 IPv6 、移动宽带网、 Web Services 、网格计算、物联网

媒体类型 文本 多媒体 (MultiMedia) 富媒体 (RichMedia)

典型应用 电子邮件、 FTP 、资料检索系统

搜索引擎、新闻、电子商务、论坛、聊天、视频、文件共享

计算资源租用、在线 CRM 、在线 Office 、 GIG 、一体化服务

芯片及硬件技术 虚拟化技术 面向服务架构（ SOA ） 软件即服务（ SaaS ） 互联网技术 Web 2.0

云计算与服务器托管的关键区别在于伸缩性

历史与发展 云计算的概念 云计算与相关计算形式 云计算的关键技术

维基百科：云计算是一种将规模可动态扩展的虚拟化资源通过 Internet 提 供对外按需使用服务的计算模式，用户无需了解提供这种服务的底层基础设施，也无需去拥有和控制。

百度百科：狭义云计算是指 IT 基础设施的交付和使用模式，指通过网络以 按需、易扩展的方式获得所需的资源（硬件、平台、软件）。广义云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。

IBM ：一个虚拟化的计算机资源池 。托管多种不同的工作负载通过快速提 供虚拟机器或物理机器，迅速部署和增加工作负载。

Google ：以公开的标准和服务为基础，以互联网为中心，提供安全、快速、 便捷的数据存储和网络计算服务。

美国国家标准与技术研究院 （ NIST ）：云计算是一种资源利用模式，它能以简便的途径和以按需的方式通过网络访问可配置的计算资源（网络、服务器、存储、应用、服务等），这些资源可快速部署，并能以最小的管理 代价或只需服务提供商开展少量的工作就可实现资源发布。

Berkeley 大学：云计算是包含互联网上的应用服务及在数据中心提供这些 服务的软硬件设施。

总之，云计算是一种商业计算模型，它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使用户能够按需获取计算能力、存储空间和信息服务。

云计算的核心：Virtualization, Scalability

将计算和存储以授权服务形式提供。其核心是将某一或某几个数据中心的计算 / 存储资源虚拟化，以灵活划分资源。如 Amazon AWS(EC2, S3, SQS, Simple DB)

Physical machine, storage, networking …Physical Hardware

Virtual server, virtual storage, virtual networksVirtualization

Dynamic processing, Dynamic scheduling, Monitoring, SLA

capacity planning …Management

Web 2.0 data intensive processing, scalable

transaction processing, virtual classroom …Workloads

虚拟化物理设施，生成一个高效灵活的资源池

管理层管理、部署、监控物理资源和资源池

服务提供层组合管理层的功能提供某种形式的服务

Infrastructure services framework

屏蔽了部署、发布等应用开发细节，并且提供了一些支持应用开发的高层接口以及开发工具。开发者不用关心后台大规模服务器的工作细节，给开发者提供一个透明安全功能强大的运行环境和开发环境。如 Google App Engine ， Microsoft Azure, Force.com

例如： Google 的基础架构环境 ： Distributed storage ： GFS Distributed semi-structured data system ： BigTable Distributed data processing system ： MapReduce

Google App Engine 应用平台 : Python 语言开发、测试环境 API集合（包括：数据库、 Web 服务、邮件、缓存、图片处理

等）。

直接面对最终软件用户 , 软件系统各个模块可以由每个用户自己定制、配置、组装和测试、得到满足客户自身需要的软件系统 。降低软件系统使用、维护、运行和支持成本。如SalesForce, Google Apps, Webex

针对性强，将某些特定应用软件功能封装成服务。只提供某些专门用途的服务供应用程序调用。

Public cloud Private cloud Hybrid cloud

一般来讲，小型企业由于 IT 能力和成本控制的限制，通过使用“公有云”的运营商他们所提供的产品和服务，降低自己在应用部署和日常的管理维护方面的成本。

对于一些大的企业或者是 IT 能力比较强的企业来说，他们出于对安全性、可靠性的考虑，他们往往会选择“私有云”的解决方案，在一个可以控制的环境里，自主运作和维护云当中的基础设施和应用。

有的企业会把自己的 IT 设施或者 IT 服务分两个部分，把其中一部分放到云当中去，比如公共的文件、用户手册、宣传的视频或者是一些对外的交流平台，比如 BBS 这样一些相对来说不太重要的数据和应用放到公共云当中，而把一些对于企业来讲比较核心、敏感的应用和数据，比如客户数据啦，或者是说内部邮件系统啦、 ERP 系统啦，这些东西放到他们部署到他们自己的云当中，形成“混合云” 的结构。

历史与发展 云计算的概念 云计算与相关计算形式 云计算的关键技术

云计算 vs 分布式计算 分布式计算类似于并行计算， 但并行计算通常用

于指一个程序的多个部分同时运行于某台计算机上的多个处理器上。所以，分布式计算通常必须处理异构环境、多样化的网络连接、不可预知的网络或计算机错误。

云计算属于分布式计算的范畴。

云计算 vs 并行计算 并行计算与常说的高性能计算 (high performance

computing) 、超级计算 (super computing) 是同义词，云计算是并行计算的一种形式。

云计算意味着对于服务器端的并行计算要求的增强， 因为数以万计用户的应用都是通过互联网在云端来实现的， 它在带来用户工作方式和商业模式的根本性改变的同时， 也对大规模并行计算的技术提出了新的要求。

并行计算的传统目的是提供单处理器无法提供的性能（处理器能力或存储器）；因此，它的目的是使用多处理器求解单个问题。而分布式计算的目的主要是提供方便，这种方便包括可用性、可靠性以及物理的分布（能从许多不同场所访问分布式系统）。

在并行计算中，处理器间的交互一般很频繁，往往具有细粒度和低开销的特征，并且被认为是可靠的。而在分布式计算中，处理器间的交互不频繁，交互特征是粗粒度，并且被认为是不可靠的。

并行计算注重短的执行时间，分布式计算则注重长的正常运行时间。

通过并行计算，可以最大限度实现计算资源的集中；利用虚拟化技术，可将集中化的计算资源用于不同的计算任务，并极大地提高现有计算资源的效率。

合多为一 分一为多

云计算 vs 网格计算 目标不同

网格的目标，是想要尽可能地利用各种资源。作业调度是网格计算的核心价值。网格的构建大多为完成某一个特定的任务需要，有生物网格、地理网格、国家教育网格等。

云计算通过互联网将数据中心的各种资源打包成服务向外提供。云计算也像网格计算一样将所有的资源构筑成一个庞大的资源池，但是云计算向外提供的某个资源，是为了完成某个特定的任务，比如说某个用户可能需要从资源池中申请一定量的资源来部署其应用，而不会将自己的任务提交给整个网格来完成。云计算一般来说都是为了通用应用而设计的，没有专门的以某种应用命名的网格。

分配资源方式的不同 网格计算的资源池中包含的是物理节点。虽然网格能够实现跨物理机进行并行作业处理，并且通过调度系统将作业分解到各个不同的物理节点进行，这个过程相对比较复杂，这也是很多网格计算被建设用来完成特定需求的原因。

云计算是通过虚拟化将物理机的资源进行切割，从这个角度来实现资源的随需分配和自动增长，并且其资源的自动分配和增减不能超越物理节点本身的物理上限。尽管从控制端来看，云计算也将所有的 IT 资源看成是一个资源池，但是不同芯片的物理机会被归类到不同的资源池中。

网格计算 云计算

目标 共享高性能计算能力和数据资源，实现资源共享和协同工作

提供通用的计算平台和存储空间，提供各种软件服务

资源来源 不同机构 同一机构资源类型 异构资源 同构资源资源节点 高性能计算机 服务器 /PC

虚拟化视图 虚拟组织 虚拟机计算类型 科学计算为主 数据处理为主应用类型 紧耦合问题为主 松耦合问题为主用户类型 科学界 商业社会付费方式 免费（政府出资） 按量计费

标准化 有统一的国际标准（ OGSA/WSRF ）

尚无标准，但已经有了开放云计算联盟（ OCC ）

云计算 vs 效用计算 效用计算是一种基于计算资源使用量付费的商业模式，

用户从计算资源供应商获取和使用计算资源并基于实际使用的资源付费。云计算以服务的形式提供计算、存储、应用资源的思想与效用计算非常类似。

效用计算是情景概念，而云计算提供了实现这种情景的具体技术和方法。

效用计算通常需要类似云计算基础设施的支持，但并不是一定需要。同样，在云计算之上可以提供效用计算，也可以不采用效用计算。

总之，云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。

云计算的应用包含这样的一种思想，把力量联合起来，给其中的每一个成员使用，从最根本的意义来说，云计算就是利用互联网上的软件和数据的能力。

历史与发展 云计算的概念 云计算与相关计算形式 云计算的关键技术

虚拟化技术 数据中心构建技术 云计算安全技术 云计算编程模型 云计算接入端设备多元化个性化技术

更多的数字终端都可接入云计算服务 物联网

Using the Cloud for Scale Multi-Tenancy

Separate database Shared database, separate schema Shared database, shared schema

Compute MapReduce

Storage GFS, HDFS

Communication REST, SOAP, HTTP…