經(jīng)常有人問(wèn)我：“到底什么是云計(jì)算，它的核心是什么？”自從某次的思考后，我每次都會(huì)回答：云計(jì)算的5-3-2原理，也就是具備5大核心特點(diǎn)，3種服務(wù)模式和2種部署方式。

一、引子

由于云計(jì)算的廣泛熱炒，很多東西都牽強(qiáng)附會(huì)地被”云“了。于是，”人云亦云“、“新瓶換舊酒”、“假大空”等各種帽子被扣在了云計(jì)算上。

各種廠商和機(jī)構(gòu)也紛紛給出了自己的云計(jì)算的定義，紛紛擾擾，混亂不堪。這種情形，所有的努力都會(huì)分散到很多點(diǎn)，形不成中堅(jiān)力量，對(duì)于云計(jì)算在產(chǎn)業(yè)界的作用和在人們心中的影響都會(huì)大打折扣。

在NIST（National Institute of Standards andTechnology，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究院）的定義之前，比較普遍的提法是把云計(jì)算劃分為一系列的"X as aService"業(yè)務(wù)。

二、云計(jì)算的5-3-2原理

NIST的Peter Mell和Tim Grance在2009年4月提出了一個(gè)云計(jì)算的定義，這可能是目前一個(gè)得到廣泛認(rèn)同和支持的定義。

在參考文獻(xiàn)1里，NIST對(duì)云計(jì)算定義如下：

云計(jì)算是一種能夠通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以便利的、按需付費(fèi)的方式獲取計(jì)算資源（包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲(chǔ)、應(yīng)用和服務(wù)等）并提高其可用性的模式，這些資源來(lái)自一個(gè)共享的、可配置的資源池，并能夠以最省力和無(wú)人干預(yù)的方式獲取和釋放。這種模式具有5個(gè)關(guān)鍵功能，還包括3種服務(wù)模式和4種部署方式。

5大核心特點(diǎn)：

NIST提出了云計(jì)算系統(tǒng)需提供的五大核心特點(diǎn)。

1.?按需自助服務(wù)（On Demand Self-Service）：

供應(yīng)商的資源保持高可用和高就緒的狀態(tài)，用戶可以按需方便地自助地獲得資源。

2.?泛在的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)（Broad Network Access）：

可以通過(guò)各種網(wǎng)絡(luò)渠道，以統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的機(jī)制（如瀏覽器，相同的API等）獲取服務(wù),但是客戶端可以是多種多樣的瘦客戶端或富客戶端（例如移動(dòng)電話、筆記本電腦、PDA等）。

3.?動(dòng)態(tài)的資源池（Resource Pooling）：

供應(yīng)商的計(jì)算資源可以被整合為一個(gè)動(dòng)態(tài)資源池，以多租戶模式服務(wù)所有客戶，不同的物理和虛擬資源可根據(jù)客戶需求動(dòng)態(tài)分配。服務(wù)商需實(shí)現(xiàn)資源的位置無(wú)關(guān)性，客戶一般不需要知道所使用的資源的確切地理位置，但在需要的時(shí)候客戶可以指定資源位置（如哪個(gè)國(guó)家，哪個(gè)數(shù)據(jù)中心等）的要求。

4.?快速?gòu)椥裕≧apid Elasticity）：

可以迅速、彈性地提供服務(wù)，能快速擴(kuò)展，也可以快速釋放實(shí)現(xiàn)快速縮小。對(duì)客戶來(lái)說(shuō)，可以租用的資源看起來(lái)似乎是無(wú)限的，可在任何時(shí)間購(gòu)買任何數(shù)量的資源。

5.?可計(jì)量的服務(wù)（Measured Service）：

服務(wù)的收費(fèi)可以是基于計(jì)量的一次一付，或基于廣告的收費(fèi)模式。系統(tǒng)以針對(duì)不同服務(wù)需求（例如，CPU時(shí)間、存儲(chǔ)空間、帶寬、甚至按用戶賬號(hào)的使用率高低）來(lái)計(jì)量資源的使用情況和定價(jià)，以提高資源的管控能力和促進(jìn)優(yōu)化利用。整個(gè)系統(tǒng)資源可以通過(guò)監(jiān)控和報(bào)表的方式對(duì)服務(wù)提供者和使用者透明化。

3種服務(wù)模式

按NIST的定義，云計(jì)算的三個(gè)服務(wù)模式（Delivery Models）是：SaaS、PaaS和IaaS。

SaaS：提供給客戶的服務(wù)是運(yùn)營(yíng)商運(yùn)行在云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施上的應(yīng)用程序，用戶可以在各種設(shè)備上通過(guò)瘦客戶端界面訪問(wèn)，如瀏覽器。消費(fèi)者不需要管理或控制任何云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、存儲(chǔ)，等等。

PaaS：提供給消費(fèi)者的服務(wù)是把客戶采用提供的開(kāi)發(fā)語(yǔ)言和工具（例如Java、python、.Net等）開(kāi)發(fā)的或收購(gòu)的應(yīng)用程序部署到供應(yīng)商的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施上?？蛻舨恍枰芾砘蚩刂频讓拥脑苹A(chǔ)設(shè)施，包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、存儲(chǔ)等，但客戶能控制部署的應(yīng)用程序，也可能控制運(yùn)行應(yīng)用程序的托管環(huán)境配置。

IaaS:?提供給消費(fèi)者的服務(wù)是對(duì)所有設(shè)施的利用，包括處理、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)和其他基本的計(jì)算資源，用戶能夠部署和運(yùn)行任意軟件，包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。消費(fèi)者不管理或控制任何云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，但能控制操作系統(tǒng)的選擇、儲(chǔ)存空間、部署的應(yīng)用，也有可能獲得有限制的網(wǎng)絡(luò)組件（例如，防火墻、負(fù)載均衡器等）的控制。

2種部署方式

NIST把云計(jì)算系統(tǒng)的部署方式或存在實(shí)體分為兩大類：

l??私有云（Private Cloud）：

云基礎(chǔ)設(shè)施被某單一組織擁有或租用，可以坐落在本地（on Premise）或（防火墻外的）異地，該基礎(chǔ)設(shè)施只為該組織服務(wù)。

l??社區(qū)云（Community Cloud）：

或稱機(jī)構(gòu)云，云基礎(chǔ)設(shè)施被一些組織共享，并為一個(gè)有共同關(guān)注點(diǎn)的社區(qū)或大機(jī)構(gòu)服務(wù)（例如，任務(wù)、安全要求、政策和準(zhǔn)則等），社區(qū)云可以被該社區(qū)擁有和租用，也可以坐落在本地、（防火墻外的）異地或多地。筆者認(rèn)為，社區(qū)云可能是一組私有云通過(guò)VPN（Virtual Private Network）連接到一起的VPC（Virtual Private Cloud），是混合云的一種。

在更多場(chǎng)合，由于混合云是一種私有云與公有云的混合結(jié)構(gòu)，而社區(qū)云是介于它們之間的結(jié)構(gòu)，因此核心的部署模式是2種，即私有云和公共云。也就有了本文題目的5-3-2原理，可以借用以下結(jié)構(gòu)圖展示：
?

三、云計(jì)算的引申產(chǎn)物

1、云存儲(chǔ)

云存儲(chǔ)是在云計(jì)算(cloud computing)概念上延伸和發(fā)展出來(lái)的一個(gè)新的概念，是指通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)格技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類型的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)應(yīng)用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問(wèn)功能的一個(gè)系統(tǒng)。

當(dāng)云計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)算和處理的核心是大量數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和管理時(shí)，云計(jì)算系統(tǒng)中就需要配置大量的存儲(chǔ)設(shè)備，那么云計(jì)算系統(tǒng)就轉(zhuǎn)變成為一個(gè)云存儲(chǔ)系統(tǒng)，所以云存儲(chǔ)是一個(gè)以數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理為核心的云計(jì)算系統(tǒng)。

2、云安全

2.1?云安全（Cloud Security）是互聯(lián)網(wǎng)和云計(jì)算融合的時(shí)代信息安全的發(fā)展，有以下兩方面的含義：

1）、云安全技術(shù)（云計(jì)算技術(shù)在安全領(lǐng)域的應(yīng)用，安全廠商）

百度百科：“云安全（Cloud Security）”計(jì)劃是網(wǎng)絡(luò)時(shí)代信息安全的體現(xiàn)，它融合了并行處理、網(wǎng)格計(jì)算、未知病毒行為判斷等新興技術(shù)和概念，通過(guò)網(wǎng)狀的大量客戶端對(duì)網(wǎng)絡(luò)中軟件行為的異常監(jiān)測(cè)，獲取互聯(lián)網(wǎng)中木馬、惡意程序的信息，推送到Server端進(jìn)行自動(dòng)分析和處理，再把病毒和木馬的解決方案分發(fā)到每一個(gè)客戶端。

趨勢(shì)科技的概念：?簡(jiǎn)單理解就是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)達(dá)到“反病毒廠商的計(jì)算機(jī)群”與“用戶終端”之間的互動(dòng)。云安全不是某款產(chǎn)品，也不是解決方案，它是基于云計(jì)算技術(shù)演變而來(lái)的一種互聯(lián)網(wǎng)安全防御理念。[趨勢(shì)科技]

主要原理：通過(guò)運(yùn)行在"云"里的大量客戶端對(duì)網(wǎng)絡(luò)中軟件行為的異常監(jiān)測(cè)，獲取互聯(lián)云中木馬、惡意程序的信息，傳送到服務(wù)器端進(jìn)行自動(dòng)分析和處理，再把病毒和木馬的解決方案分發(fā)到每一個(gè)客戶端。

2）、云計(jì)算安全（安全技術(shù)在云計(jì)算平臺(tái)的應(yīng)用，云服務(wù)商，運(yùn)營(yíng)商）

云計(jì)算對(duì)信息安全和云服務(wù)本身的安全提出的新要求的解決方案和技術(shù)。

概念：利用安全技術(shù)，解決云計(jì)算環(huán)境的安全問(wèn)題，提升云體系自身的安全性，保障云計(jì)算服務(wù)的可用性、數(shù)據(jù)機(jī)密性、完整性和隱私保護(hù)等，保證云計(jì)算健康可持續(xù)的發(fā)展。

主要集中在安全體系結(jié)構(gòu)、虛擬化、隱私、審計(jì)、法律等方面，包括數(shù)據(jù)加密、密鑰管理、應(yīng)用安全、網(wǎng)絡(luò)安全、管理安全、傳輸安全、虛擬化安全。

2.2?兩者向兩個(gè)不同的方向發(fā)展，有如下區(qū)別：

2.2.1后者（云計(jì)算安全）

關(guān)鍵技術(shù)主要分為數(shù)據(jù)安全、應(yīng)用安全、虛擬化安全。數(shù)據(jù)安全的研究主要有數(shù)據(jù)傳輸安全、數(shù)據(jù)隔離、數(shù)據(jù)殘留等方面，應(yīng)用安全包括終端用戶安全、服務(wù)安全、基礎(chǔ)設(shè)施安全等，虛擬化安全主要來(lái)源于虛擬化軟件的安全和虛擬化技術(shù)的安全。

云計(jì)算安全研究目前還在初步階段，主要有云安全聯(lián)盟CSA（cloud security alliance，主要推廣云安全實(shí)踐，提供安全指引）、云服務(wù)提供商（Amazon、Microsoft、IBM等，主要通過(guò)身份認(rèn)證、安全審查、數(shù)據(jù)加密、系統(tǒng)冗余等技術(shù)和管理手段提高業(yè)務(wù)平臺(tái)的健壯性、服務(wù)連續(xù)性和數(shù)據(jù)安全性）

2.2.2前者（安全云技術(shù)）

指的是信息安全產(chǎn)品和服務(wù)提供商利用云計(jì)算技術(shù)手段提供（Delivery）信息安全服務(wù)的模式，屬于云計(jì)算SaaS模式的一種，可能叫"安全云（Security Cloud）"或"安全作為云服務(wù)（Security as a Cloud Service）"更合適。瑞星、趨勢(shì)、卡巴斯基、MCAFEE、SYMANTEC、江民科技、PANDA、金山、360安全衛(wèi)士等都推出了云安全解決方案。中國(guó)的奇虎360安全衛(wèi)士提供的服務(wù)在這方面可以說(shuō)是喊得最響，走在了世界的前面。

云安全核心：對(duì)海量未知惡意文件/網(wǎng)頁(yè)的實(shí)時(shí)處理能力。

云安全需要的核心技術(shù)或者研究的方向有：

大規(guī)模分布式并行計(jì)算技術(shù)、海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、海量數(shù)據(jù)自動(dòng)分析和挖掘技術(shù)、海量惡意網(wǎng)頁(yè)自動(dòng)檢測(cè)、海量白名單采集及自動(dòng)更新、高性能并發(fā)查詢引擎、未知惡意軟件的自動(dòng)分析識(shí)別技術(shù)、未知惡意軟件的行為監(jiān)控和審計(jì)技術(shù)

3、其它云

在輸入法、游戲、教育、通信和娛樂(lè)等領(lǐng)域，云計(jì)算也被熱炒，其基本思想也是類似。

四、云計(jì)算實(shí)踐

1、虛擬化

NIST定義云計(jì)算是補(bǔ)充了3個(gè)基本技術(shù)。

Key enabling technologiesinclude: (1) fast wide-area networks, (2) powerful, inexpensive servercomputers, and (3) high-performance virtualization for commodity hardware.?

其中虛擬化就是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算的一種基礎(chǔ)而核心的技術(shù)，也有需要經(jīng)過(guò)深入調(diào)研和艱難抉擇的過(guò)程。

虛擬化，它主要包括：服務(wù)器虛擬化、客戶端/桌面/應(yīng)用程序虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、服務(wù)/應(yīng)用基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)虛擬化。而今天的桌面虛擬化其實(shí)包括了三種虛擬化技術(shù)，分別為：服務(wù)器虛擬化、桌面虛擬化、應(yīng)用虛擬化，它們的概念如下：

l??服務(wù)器虛擬化：將服務(wù)器物理資源抽象成邏輯資源，讓一臺(tái)服務(wù)器變成幾臺(tái)甚至上百臺(tái)相互隔離的虛擬服務(wù)器，或者讓幾臺(tái)服務(wù)器變成一臺(tái)服務(wù)器來(lái)用，我們不再受限于物理上的界限，而是讓CPU、內(nèi)存、磁盤、I/O等硬件變成可以動(dòng)態(tài)管理的“資源池”，從而提高資源的利用率，簡(jiǎn)化系統(tǒng)管理，實(shí)現(xiàn)服務(wù)器整合，讓IT對(duì)業(yè)務(wù)的變化更具適應(yīng)力。

l??桌面虛擬化：一種基于服務(wù)器的計(jì)算模型，并且借用了傳統(tǒng)的瘦客戶端的模型，但是讓管理員與用戶能夠同時(shí)獲得兩種方式的優(yōu)點(diǎn)：將所有桌面虛擬機(jī)在數(shù)據(jù)中心進(jìn)行托管并統(tǒng)一管理；同時(shí)用戶能夠獲得完整PC的使用體驗(yàn)。

l??應(yīng)用虛擬化：應(yīng)用虛擬化將應(yīng)用程序與操作系統(tǒng)解耦合，為應(yīng)用程序提供了一個(gè)虛擬的運(yùn)行環(huán)境。在這個(gè)環(huán)境中，不僅包括應(yīng)用程序的可執(zhí)行文件，還包括它所需要的運(yùn)行時(shí)環(huán)境。從本質(zhì)上說(shuō)，應(yīng)用虛擬化是把應(yīng)用對(duì)低層的系統(tǒng)和硬件的依賴抽象出來(lái)，可以解決版本不兼容的問(wèn)題。

服務(wù)器虛擬化技術(shù)

在x86服務(wù)器上的虛擬化技術(shù)上可分為：

l??硬件協(xié)助虛擬化

l??操作系統(tǒng)虛擬化

n??全虛擬化

n??半虛擬化

硬件協(xié)助虛擬化（Hardware-Assisted-Virtualization）
兩大CPU廠商的Intel VT-x與?AMD-V技術(shù)。
應(yīng)用：在BIOS設(shè)置中打開(kāi)該功能選項(xiàng)，可以使Xen等半虛擬化軟件支持全虛擬化。

全虛擬化（Full Virtualization）：中央處理器與其他的硬設(shè)備都虛擬化
優(yōu)點(diǎn)：操作系統(tǒng)只要有支持虛擬化系統(tǒng)提供的硬設(shè)備，就可以不修改操作系統(tǒng)而直接在虛擬機(jī)上安裝該操作系統(tǒng)。
缺點(diǎn)：因?yàn)樗械挠苍O(shè)備都由虛擬產(chǎn)生，所以當(dāng)虛擬機(jī)上的操作系統(tǒng)要讀取某一個(gè)硬設(shè)備時(shí)，都需要通過(guò)虛擬化系統(tǒng)才能讀取真實(shí)的硬設(shè)備，因而效能往往比較差。
代表：Vmware ESX Server

半虛擬化（Paravirtualization）：虛擬化系統(tǒng)僅提供中央處理器的虛擬化能力
優(yōu)點(diǎn)：硬件設(shè)備則與真實(shí)機(jī)器共享同一個(gè)硬件設(shè)備，因此使用硬件設(shè)備的效率較佳。
缺點(diǎn)：操作系統(tǒng)必須修改內(nèi)核才能安裝在半虛擬化系統(tǒng)中的虛擬機(jī)器中，這樣就無(wú)法直接支持像Windows這樣的非開(kāi)放源代碼操作系統(tǒng)。
代表：Citrix XenServer?

2、三種服務(wù)模式的云計(jì)算

上面提到，云計(jì)算有3種服務(wù)模式。那么它們分別怎么體現(xiàn)呢？先來(lái)舉幾個(gè)常見(jiàn)的例子。

Hadoop為什么和云計(jì)算經(jīng)常在一起？hadoop不就是可以分布式的計(jì)算和存儲(chǔ)嗎？

Amazon的云計(jì)算EC2，OpenStack建立的云計(jì)算平臺(tái)，不就是可以自己按需創(chuàng)建和管理一些實(shí)例嗎，這也是云計(jì)算嗎？

Google的GAE、新浪的sae，不就是可以自己在上面創(chuàng)建自己的應(yīng)用嗎，這與上面的例子完全不一樣，這也是云計(jì)算嗎？

很多人容易混淆各種概念和技術(shù)，分不清它們之間的關(guān)系和區(qū)別。其實(shí)，只需要一直牢記基本的原理，宏觀把握概念所處的層次結(jié)構(gòu)和作用，理清這些花花色色的概念還是不難的。

我們可以看到，云計(jì)算的應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，服務(wù)形態(tài)也是多種多樣。但是，不管怎樣，不外乎5-3-2原理介紹的3種服務(wù)模式。

計(jì)算機(jī)能提供的服務(wù)，不外乎存儲(chǔ)和計(jì)算（當(dāng)然，這里說(shuō)的計(jì)算包括處理、控制等動(dòng)態(tài)的過(guò)程），操作系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信、虛擬化、數(shù)據(jù)庫(kù)、文件系統(tǒng)等等都是來(lái)幫助完成這兩種服務(wù)的。只是可以提供的應(yīng)用形態(tài)、提供的功能、封裝的層次和面向的用戶不同而已。

VMware Vsphere這樣的套件能提供虛擬化的解決方案，能管理大規(guī)模的服務(wù)器，提供各種遷移、備份、容災(zāi)等功能，可以部署一個(gè)私有云。OpenStack這種軟件項(xiàng)目，同樣能建立私有和公共云。但是它們的抽象層次和對(duì)用戶的服務(wù)形態(tài)不同。正如匯編語(yǔ)言和C語(yǔ)言都能寫出同樣功能的程序，但是是不同的實(shí)現(xiàn)方式。

在上面的例子里，Hadoop主要提供分布式存儲(chǔ)和計(jì)算；OpenStack它們主要提供基礎(chǔ)設(shè)施，提供類似物理設(shè)備的邏輯設(shè)備，自己具有很高的控制管理權(quán)；GAE提供應(yīng)用平臺(tái)，可以自己創(chuàng)建和管理應(yīng)用；網(wǎng)盤提供存儲(chǔ)應(yīng)用，對(duì)應(yīng)用環(huán)境之類的沒(méi)有控制權(quán)。

所以，都是提供云計(jì)算服務(wù)，只是不同的服務(wù)模式。

3、云計(jì)算IAAS代表OpenStack

OpenStack作為開(kāi)源云計(jì)算項(xiàng)目，提供了基礎(chǔ)設(shè)施，實(shí)例和對(duì)象存儲(chǔ)（還是不外乎計(jì)算和存儲(chǔ)）。一個(gè)實(shí)例就是一個(gè)跑著操作系統(tǒng)的虛擬機(jī)，可以實(shí)現(xiàn)遷移、快照、備份、動(dòng)態(tài)分配等等管理功能。它是學(xué)習(xí)云計(jì)算的一個(gè)很好的實(shí)踐。前一篇文章【OneStack：Ubuntu?12.04("Precise")?一鍵安裝部署云計(jì)算平臺(tái)OpenStack Essex】（見(jiàn)http://www.Linuxidc.com/Linux/2012-06/63879.htm）給出了部署的一種簡(jiǎn)單的方法，可以參考。