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三、云计算标准定义相关分析

(一)云计算典型特征

云计算特征中最典型的三个关键词是弹性(Elasticity)、服务和可计量,这也是曾经有人将云计算定义为基于互联网的SOA(Service Oreniet Architect,面向服务的架构)的原因之一。

1 .特征关键词:弹性

弹性包括弹性资源和弹性计算。弹性资源建立在云计算虚拟化技术的资源池上,该资源池不是硬件资源,而是将物理硬件资源转换为虚拟的CPU单元、存储单元和内存单元等虚拟资源,而虚拟化作为弹性资源的关键资源管理技术,将计算机的各种实体资源如服务器、网络、内存及存储等,予以抽象、转换出资源池,使用户可通过配置更好的方式来应用这些资源,从而形成云计算基础设施体系。

虚拟化根据对象可以分成存储虚拟化、计算虚拟化和网络虚拟化等。计算虚拟化可以分为操作系统级别的虚拟化和应用程序级别的虚拟化等。硬件虚拟化也是虚拟化中必不可少的技术支撑。弹性计算应用在虚拟化资源调度、网络负载、最近路径存储、动态服务和资源提前预警等方面。例如,通过云服务器监控,根据访问流量、负荷自动横向扩展或减少服务器的资源,为业务提供最大支撑,为能源提供最大节省。

2 .特征关键词:服务

弹性资源与弹性计算可以以服务方式提供应用接口,最典型的三种服务如下。

基础设施即服务(IaaS):消费者使用“基础计算资源”,如处理能力、存储空间、网络组件或中间件。消费者能掌控操作系统、存储空间、已部署的应用程序及网络组件(如防火墙、负载平衡器等),但并不掌控云基础架构。大数据对海量数据存储和计算的需求也带动了IaaS的迅速发展。

平台即服务(PaaS):消费者使用主机操作应用程序。消费者掌控运作应用程序的环境(也拥有主机部分掌控权),但并不掌控操作系统、硬件或运作的网络基础架构。平台通常是应用程序基础架构,有人称做未来互联网的“操作系统”。

软件即服务(SaaS):消费者使用应用程序,但并不掌控操作系统、硬件或运作的网络基础架构。它是一种服务观念的基础,软件服务供应商以租赁的概念为客户提供服务,而非购买,比较常见的模式是提供一组账号密码。传统软件产业以售卖复制品为主要商业模式,而SaaS服务采用Web技术和SOA架构,通过互联网向用户提供多租户、可定制的应用能力,大大缩短了软件产业的渠道链条,使软件提供商从软件产品的生产者转变为应用服务的运营者。

云计算服务模块结构和整体的关系如图1-4所示。首先,各种硬件作为底层虚拟化的物理资源,由各个硬件厂商提供硬件虚拟化支撑;其次,虚拟化技术软件将不同硬件形成的不同虚拟资源为用户提供包含用户要求的操作系统、中间件、数据库等虚拟环境,用户在此环境中部署自己的多租户云应用。真正多租户的SaaS化的云应用要有数据隔离,例如不能让不同公司的数据存储在一个数据库表中。根据隔离的级别不同,有不同的SaaS成熟度模型(参见第四章第五节)。

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图1-4 云计算服务模块结构、关系

IaaS服务由于投入巨大、技术门槛极高,且对运维能力具有非常专业和丰富的经验要求,在国内外都只有实力厂商才会涉足进行搭建与经营。IaaS提供给消费者的服务是对所有设施的利用,包括处理、存储、网络和其他基本的计算资源,用户能够部署和运行任意软件,包括操作系统和应用程序。消费者不管理或控制任何云计算基础设施,但能控制操作系统的选择、储存空间、部署的应用,也有可能获得有限制的网络组件(例如防火墙、负载均衡器等)的控制。例如,Amazon AWS、阿里云和泰昌TCloud。

PaaS构建在IaaS之上,在基础架构之外还提供了业务软件的运行环境,PaaS面向的用户是没有能力或者不愿意维护一个完整运行环境的开发人员和企事业单位。通过PaaS服务,他们可以从烦琐的环境搭建中抽身出来,将更多的精力投入到业务软件的开发中。同IaaS相比,PaaS提供的服务更加丰富,因为软件本身呈现出百花齐放的状态,而且PaaS可以基于IaaS服务搭建,初期的硬件投入较小,所以PaaS服务提供商的数量和种类也较IaaS更多,比较著名的互联网PaaS有Google App Engine、Microsoft Azure和Sina的SAE等。

SaaS是最成熟、知名度最高的云计算服务类型,在云计算真正变得火热之前,软件即服务本身已经非常流行了。SaaS的目标是将一切业务运行的后台环境放入云端,通过一个瘦客户端——通常是Web浏览器——向最终用户直接提供服务。最终用户按需向云端请求服务,而本地无需维护任何基础架构和软件运行环境。SaaS与PaaS的区别是,使用SaaS的不是软件开发人员,而是软件的最终用户,一个PaaS用户如果通过Web方式向外分发其服务,则其提供的就是SaaS服务。

当前,公有云服务的商用化主要侧重于IaaS服务,即由云服务提供商基于虚拟化技术,建立云基础设施,通过互联网面向企业和公众用户提供计算、存储和网络等资源方面的收费服务。

3 .特征关键词:可计量

按照美国国家标准与技术研究院(NIST)的定义:“云计算是一种按使用量付费的模式,这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问,进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络、服务器、存储、应用软件和服务),这些资源能够被快速提供,只需投入很少的管理工作,或与服务供应商进行很少的交互。”云计算的服务要可计量,计量的方式基于服务水平协议(SLA-Service Level Agreement),可以采取按需付费(on-demand)和租赁费用等方式。

云计算可计量包括两个方面:一方面是云计算服务商要对自己提供的服务有精确的计量,产生业务收入;另外一方面就是使用云计算的用户要知道自己在使用何种资源,以及如何产生服务费用,可以有更细化的计费方式,例如在SaaS层面按照次数来计量某个软件的使用费用、在PaaS层面按照提供的Windows Server 或Linux Server来计量费用,以及在IaaS层面按照虚拟机的CPU数量、内存数量及存储空间等来计费。按照云计算的部署方式,计量计费的方式也不一样。

当前主流的计费方式有两种:基于使用时间的计费方式和基于资源的计费方式。基于使用时间的计费方式又可以分为单一价格和按时长计费两种方式。对于基于资源的计费,其衡量维度主要是:应用的上行(in)/下行(out)流量、外部请求响应次数、执行请求所花费的CPU时间、临时和永久数据存储所占用的存储空间、内部服务API调用次数等。也可认为,任何应用使用或消耗的云的资源,只要可以被准确的量化,就可以作为一种维度来计量。在实践中,计量通常既可以用单位时间内资源使用的多少来衡量,如每天多少字节流量,也可以用累积的总使用量来衡量,如数据所占用的存储空间的字节大小。在计量的基础上,选取若干合适的维度组合,制定相应的计费策略,就能够进行计费。

(二)云部署模型:公有云、私有云、社区云和混合云

云计算按照国际标准定义部署模式可以分为公有云、私有云、社区云和混合云,不同的部署模式对基础架构提出了不同的要求。这种划分也可以基于互联网向企业外部用户提供服务的不同方式来理解。

1 .公有云( Public Cloud

基于互联网向企业外部用户提供服务是公有云的主要特征。公有云服务可通过网络及第三方服务供应商开放应用给用户使用,例如Amazon的AWS、Google App Engine和Salesforce等。公有云并不表示用户数据可供任何人查看,公有云需要对用户实施严格的访问控制机制,确保不同租赁客户(简称租户)的数据被安全隔离,主要特征为基于互联网获取使用服务,既有弹性,又有大规模的共享经济性。它一般由云服务运营商搭建,是面向公众的云计算类型,通过互联网向公众提供服务,任何人都可以申请、使用公有云资源。公有云的受众规模不局限于一地,一旦发布,全世界的人都可以通过网络申请使用。因此,公有云的规模一般很大,对可靠性、安全性的要求也很高,其基础架构的组成往往也比较复杂。

2 .私有云( Private Cloud

公有云具有一些局限性,如互联网接入带宽、数据存储在互联网运营商端等问题,这使得私有云成为一些大企业的选择。私有云拥有公有云的弹性与服务提供的特点,将数据、程序、网络等都在组织内部管理,不会受到网络带宽、外部安全疑虑和法规的限制。但私有云规模有限,当有突然大的并发量访问需要资源动态提升时,很难快速、有效地扩展。私有云的建设、运营和使用都在某个组织或企业内部完成,其服务的对象被限制在组织内部,对外没有公开接口。一个企业的软件开发部门是最有可能部署私有云的场景之一,私有云不对组织外部的用户提供服务,但是私有云的设计、部署与维护可以交由组织外部的第三方完成,也就是说,企业在建设自己的私有云系统时,可以充分利用外部咨询公司和系统集成商的能力。

3 .社区云( Community Cloud

社区云是近几年新提出的为某些特定组织提供私有云服务的一种特殊方式。社区云由有特定安全要求、共同宗旨的组织共同使用云数据及云应用程序,而其他的不同组织或机构不能访问其任何数据及应用。例如,在美国有一个HIPAA (Health Insurance Portability and Accountability Act)社区云专门为医院及诊所提供服务。社区云是为有共同目标、利益的用户群体提供服务的云计算类型。社区云的用户可能来自不同的组织或企业,社区云向这些用户提供特定的服务,满足他们的共同需求。社区云虽然也面向公众提供服务,但与公有云的区别在于,社区云的目的性更强,社区云的发起者往往是有着共同目的和利益的机构,所以社区云的规模往往也比公有云小。

4 .混合云( Hybrid Cloud

顾名思义,混合云就是两种或两种以上云计算的综合。混合云可以是公有云与私有云的混合,也可以是私有云和社区云的混合,是结合公有云和私有云,将企业非关键信息以公有云方式提供服务,并在公有云上处理,同时在私有云内部掌控企业关键服务及数据。这样的分离将公有云及私有云的优点进行了结合。混合云架构中有一个统一的接口或管理平台,不同的云计算模式通过这个结构以一致的方式向最终用户提供服务。混合云同公有云、私有云和社区云相比,具有更大的灵活性和可扩展性,企业在部署云计算时常常面临瞬息万变的需求,混合云在应对需求的快速变化时有无可比拟的优势。 pKmuzARVw5ToFWolEB70fxMjtgbWZfMF8Zl8lUeOgPHxlEIEPFnfzAVJWHZ20w0P

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