你真的懂云計算嗎?

作者?|?徐九

來源 |?SegmentFault

?任何事物的誕生和發(fā)展一定有其前提條件和土壤，云計算亦是如此。那么，云計算到底是什么？誕生及蓬勃發(fā)展的原因是什么呢？

一、云計算的發(fā)展歷史

云計算的歷史最遠可追溯到 1965 年，Christopher Strachey 發(fā)表了一篇論文，論文中正式提出了「虛擬化」的概念。而虛擬化正是云計算基礎(chǔ)架構(gòu)的核心，是云計算發(fā)展的基礎(chǔ)。

不過由于當時技術(shù)的限制，虛擬化始終只是一個概念和對未來的暢想，而云計算就更談不上了。

在上世紀的 90 年代，計算機出現(xiàn)了爆炸式的增長，以思科為代表的一系列公司也應(yīng)勢蓬勃發(fā)展。

在云計算興起之前，對于大多數(shù)企業(yè)而言，硬件的自行采購和 IDC 機房租用是主流的 IT 基礎(chǔ)設(shè)施構(gòu)建方式。除了服務(wù)器本身，機柜、帶寬、交換機、網(wǎng)絡(luò)配置、軟件安裝、虛擬化等底層諸多事項總體上需要相當專業(yè)的人士來負責，作調(diào)整時的反應(yīng)周期也比較長——相信許多研發(fā)負責人都有過等待服務(wù)器到位的經(jīng)歷。

在這一階段，讓更多的用戶方便快捷地使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)成為互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展亟待解決的問題，與此同時，一些大型公司也開始致力于開發(fā)大型計算能力的技術(shù)，為用戶提供了更加強大的計算處理服務(wù)。

2006 年，這是云計算發(fā)展史中的一個重要事件點。

在 2006 年 8 月 9 日，Google首席執(zhí)行官埃里克·施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎大會（SESSanJose2006）首次提出「云計算」（Cloud Computing）的概念。而亞馬遜正是那年推出了 IaaS 服務(wù)平臺 AWS。

但彼時的甲骨文掌門人 Larry Ellison 沒少在社交軟件上吐槽云：“這種白癡行為什么時候會停止？這不過是一時興起的時尚潮流，是瘋狂的事情?！倍哪曛螅@位“硅谷最老的花花公子”也不得不宣布向云戰(zhàn)略進軍了。

事實上，云計算行業(yè)的開端較難精準定義。2006 年雖然是首次提出了「云計算」的概念，但直到 2008 年，整個行業(yè)才迎來了正式的「萬家燈火」，而國內(nèi)云計算標桿阿里云也是從 2008 年開始籌辦和起步的。

但僅僅是兩年的時間差，也讓率先探索這片蠻荒之地的亞馬遜具有天然的優(yōu)勢。其 AWS 毫不費力地把旗幟插上了新大陸 — 2009 年年初，金融危機最嚴重的時候，美國 Salesforce 公司公布了 2008 財年年度報告，數(shù)據(jù)顯示公司云服務(wù)收入超過了 10 億美元，從這以后開始，云計算才正式成為了計算機領(lǐng)域最令人關(guān)注的話題之一，同時也成為了互聯(lián)網(wǎng)公司的發(fā)展研究的重要方向。但亞馬遜已經(jīng)初步形成涵蓋IaaS、PaaS的產(chǎn)品體系，確立了在IaaS和云服務(wù)領(lǐng)域的全球領(lǐng)導(dǎo)地位。

隨后幾年間，世界級的供應(yīng)商都無一例外地參與了云市場的競爭中，出現(xiàn)了IBM、VMWare、微軟和AT&T等第二梯隊。其中，微軟在2010年前后加入，但掌門人鮑爾默（Steve Ballmer）仍顯遲鈍；谷歌則在2011年宣布轉(zhuǎn)型推出GCP，開始了公有云市場中的同臺競技。

在競爭日益慘烈的 2016―2017 年，微軟云服務(wù)與企業(yè)部執(zhí)行副總裁 Scott Guthrie和GCP客戶總裁Tariq Shaukat先后表示過：“價格戰(zhàn)”已成過去，未來的重頭戲是“價值戰(zhàn)”。

另一方面，鯨吞小型勢力以壯大自身也成為叢林生存法則。特別是在經(jīng)濟動蕩的2018年里，云領(lǐng)域更是迎來了無數(shù)的合縱連橫。

其中，IBM以340億美元的價格拿下了紅帽（Redhat），CEO羅睿蘭（Ginni Rometty）高調(diào)宣稱，收購紅帽可以打破現(xiàn)在格局，改變云市場的一切；微軟以75億美元的價格買下了GitHub，并將這一開源方面的優(yōu)勢接入微軟的IaaS領(lǐng)域；Salesforce則斥資65億美元收購了云服務(wù)公司Mulesoft，擁有超過1200家客戶，其中45%是全球500強企業(yè)。

對手們不斷招兵買馬之際，亞馬遜雖然在市場份額上仍遙遙領(lǐng)先，但差距的鴻溝已經(jīng)逐漸縮小。

二、到底啥是云計算

云計算早期就是簡單的分布式計算，解決任務(wù)分發(fā)，并進行計算結(jié)果的合并。因而，云計算又被很多人稱為網(wǎng)格計算。

但其實二者還是有一些區(qū)別的：

思否科普：網(wǎng)格計算與云計算

網(wǎng)格計算與云計算的關(guān)系，就像 OSI 與 TCP/IP 之間的關(guān)系。ISO 制定的 OSI 網(wǎng)絡(luò)標準考慮周到，也異常龐雜，雖有遠見，但也過于理想，實現(xiàn)起來難度和代價非常大。TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)標準將 OSI 的 7 層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議簡化為4層，內(nèi)容大大精簡，迅速取得了成功。因此，可以說 OSI 是 TCP/IP 的基礎(chǔ)，TCP/IP 又推動了 OSI，兩者相互促進、協(xié)同發(fā)展。

總的來說，云計算不是一種全新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，而是一種全新的網(wǎng)絡(luò)概念。對于云計算，網(wǎng)絡(luò)上一個形象的比喻，會比較方便大家理解：

概念解析：一日三餐吃貨論

餓了要吃飯，在家里自己做飯屬于自建私有云，需要建造廚房購買鍋碗瓢盆柴米油鹽等，吃完飯還需要自己刷鍋洗碗等運維工作，費時費力；

外面餐館提供的就相當于公有云服務(wù)，按需胡吃海塞吃完結(jié)賬抹嘴走人，餐館后廚如何安排做菜順序并加快出菜速度就是負載均衡和虛擬化概念；

請廚師到家里上門做飯則屬于典型的混合云，在資產(chǎn)安全的情況下有限使用公有云。

現(xiàn)在大家應(yīng)該知道到底什么是云計算了。

而現(xiàn)階段所說的云計算，已經(jīng)不單單是一種分布式計算，而是分布式計算、效用計算、負載均衡、并行計算、網(wǎng)絡(luò)存儲、熱備份冗雜和虛擬化等計算機技術(shù)混合演進并躍升的結(jié)果。從研究現(xiàn)狀看，云計算具有以下特點。

1. 超大規(guī)模。“云”具有相當?shù)囊?guī)模。Google云計算已經(jīng)擁有100多萬臺服務(wù)器，Amazon、IBM、微軟和Yahoo等公司的“云”均擁有幾十萬臺服務(wù)器。“云”能賦予用戶前所未有的計算能力。

2. 虛擬化。云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取服務(wù)。所請求的資源來自「云」，用戶無需了解運行的具體位置，只需要一臺終端設(shè)備，就可以通過網(wǎng)絡(luò)來獲取各種能力超強的服務(wù)。

3. 高可靠性。「云」使用了數(shù)據(jù)多副本容錯、計算節(jié)點同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)的高可靠性。因此，可以認為使用云計算比使用本地計算機更加可靠。

4. 通用性。云計算不局限于特定的應(yīng)用，同一片「云」可以同時支撐不同應(yīng)用的運行。

5. 按需服務(wù)。「云」是龐大的資源池，用戶可以按需購買服務(wù)，按需按量計費。

6. 極其廉價。「云」的特殊容錯措施使得可以采用極其廉價的節(jié)點來構(gòu)成，同時自動化管理使數(shù)據(jù)中心管理成本大幅降低。另外，“云”的公用性和通用性使資源的利用率大幅提升。

三、云計算的關(guān)鍵技術(shù)

作為眾多 IT 服務(wù)的集合，云計算的底層需要眾多關(guān)鍵技術(shù)的支撐，而且還不斷的有新的技術(shù)被產(chǎn)品化/服務(wù)化，擴展云服務(wù)的范圍與邊界。

1. 虛擬化技術(shù)

虛擬化就是通過軟件與硬件解耦，實現(xiàn)資源池化與彈性擴展。主流虛擬化技術(shù)有 KVM，Xen，VMware，Hyper-V 等。目前 KVM 是最受歡迎的虛擬化技術(shù)，AWS、阿里云、華為云、騰訊云目前也都從 Xen 轉(zhuǎn)向了KVM。

除了軟件虛擬化，還有硬件輔助虛擬化（如 Intel-VT 或 ADM-V），比如通過引入新的指令和運行模式，來解決軟件無法實現(xiàn)完全虛擬化的問題，同時也能進一步提升虛擬化的性能與處理能力。

2. 分布式技術(shù)

分布式就是把同一個任務(wù)分布到多個網(wǎng)絡(luò)互連的物理節(jié)點上并發(fā)執(zhí)行，最后再匯總結(jié)果。分布式系統(tǒng)的擴展性，性能、容量、吞吐量等可以隨著節(jié)點增加而線性增長，非常適合云計算這種大規(guī)模的系統(tǒng)。在云上主要應(yīng)用的有分布式存儲、分布式數(shù)據(jù)庫、分布式緩存，分布式消息隊列等。

3. SDN 與 NFV

SDN 是軟件定義網(wǎng)絡(luò)，核心是網(wǎng)絡(luò)的控制面（網(wǎng)絡(luò)策略）和轉(zhuǎn)發(fā)面（數(shù)據(jù)流向）分離；NFV是網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，將以往需要專用且昂貴的設(shè)備提供的網(wǎng)絡(luò)功能，比如負載均衡與防火墻，通過軟件和普通的x86服務(wù)器來實現(xiàn)。

云計算的網(wǎng)絡(luò)功能都關(guān)聯(lián)到私有網(wǎng)絡(luò)VPC上，VPC是通過網(wǎng)絡(luò)隧道協(xié)議（GRE和VXLAN）實現(xiàn)邏輯隔離的虛擬網(wǎng)絡(luò)。GRE封裝在主機上做，而VXLAN封裝在交換機上做。所以阿里云、騰訊云VPC使用GRE隧道封裝，在IP數(shù)據(jù)包中增加GRE報頭（里面是VPCID）來實現(xiàn)多租戶或不同虛擬網(wǎng)絡(luò)之間的隔離。而華為云VPC使用VXLAN隧道封裝。

4. 云原生技術(shù)

容器、微服務(wù)和DevOps號稱云原生三駕馬車，是實現(xiàn)技術(shù)中臺的重要組件。容器是非常輕量秒級部署的虛擬化技術(shù)，主要理念就是一次封裝，到處運行。通過Linux命名空間、Cgroups與rootfs構(gòu)建進程隔離環(huán)境，將應(yīng)用軟件及其運行所依賴的資源與配置打包封裝，提供獨立可移植的應(yīng)用運行環(huán)境。Docker當前最火的容器引擎，Kubernetes負責容器編排與集群管理。微服務(wù)架構(gòu)是對SOA升華，將將應(yīng)用解耦成更加輕量化，獨立自治、敏捷開發(fā)、部署與治理、可通過HTTP方式訪問的服務(wù)。微服務(wù)可以基于虛擬機、容器或Serverless函數(shù)來部署使用。開源的微服務(wù)框架主要有Dubbo、Spring Cloud。新推出的Service Mesh通過Sidecar智能代理方式讓不同應(yīng)用可以不用修改代碼即可接入微服務(wù)平臺，被稱為微服務(wù)2.0。DevOps就是敏捷開發(fā)運維，通過持續(xù)集成與持續(xù)部署CICD等自動化工具與流程，打通應(yīng)用開發(fā)、測試、發(fā)布、運維的各個環(huán)節(jié)，以大幅提升系統(tǒng)效率與可靠性。

5. 云安全技術(shù)

云環(huán)境由于規(guī)模巨大，組件復(fù)雜，用戶眾多，其潛在攻擊面較大、發(fā)起攻擊的成本很低，受攻擊后的影響巨大。所以云安全形勢還是非常嚴峻，涉及主機安全、網(wǎng)絡(luò)安全、應(yīng)用安全、業(yè)務(wù)安全，數(shù)據(jù)安全等，各廠商在相關(guān)領(lǐng)域都有比較成熟的產(chǎn)品和技術(shù)。2019年12月1日剛生效的等保2.0對云安全提出了全面詳細體系化的要求和指導(dǎo)，目前已經(jīng)成為一個條必須滿足的合規(guī)要求，金融政府等重要企業(yè)單位的IT系統(tǒng)都要求達到等保三級以上。其重點就是一個中心（安全管理中心）三重防護（計算環(huán)境安全，通信網(wǎng)絡(luò)安全、區(qū)域邊界安全）。

6. 人工智能與大數(shù)據(jù)

馬化騰說互聯(lián)網(wǎng)的未來就是在云端通過人工智能處理大數(shù)據(jù)，可見大數(shù)據(jù)和人工智能關(guān)系很是很密切。如果大數(shù)據(jù)是原油，人工智能就是高端的開采和煉油技術(shù)，兩者結(jié)合才會發(fā)揮巨大的效用。大數(shù)據(jù)具有4V特征：Volume（數(shù)據(jù)量大）、Value（價值密度低）、Velocity（產(chǎn)生速度快）、Variety（數(shù)據(jù)類型多）。大數(shù)據(jù)的收集、傳輸與存儲與處理對系統(tǒng)要求比較高，需要專門的組件支持，比如HBase、HDFS、Spark等。人工智能有5大關(guān)鍵要素：大數(shù)據(jù)、算法、計算力、邊界清晰和應(yīng)用場景。海量的大數(shù)據(jù)是根本，然后通過機器學習、智能模擬等算法對數(shù)據(jù)進行加工處理，需要使用GPU、TPU、FPGA提供強大的計算力；主要的限制在于機器只能對邊界相對清晰的事務(wù)進行學習和判斷，同時找到合適的應(yīng)用場景才能更好地發(fā)揮價值，如語音處理、圖像識別、智能駕駛等。

7. 云管理平臺

云計算是一個非常復(fù)雜的系統(tǒng)，對整個云平臺進行敏捷高效的管控運維非常重要。云管理通常涉及四個層面：一是租戶端管理，讓用戶能有效管理使用基本的云服務(wù)；二是運營管理，涉及云服務(wù)運營策略，如資源管理、計量計費，消息通知等；三是運維管理：涉及云平臺的可用性與可靠性保障，如自動化運維，監(jiān)控告警、運維排障等。四是多云納管，當前對于很多企業(yè)混合云是一個趨勢，私有云+公有云，或者引入和均衡多個云廠商。所以需要提供能夠統(tǒng)一納管多種云，以及傳統(tǒng)IT環(huán)境的管理平臺。OpenStack是一個開源的云管平臺，各個云廠商都有自己的管控平臺，還有一些專門做多云納管的廠商，比如博云、騫云、飛致云等。

當然，云計算還有很多重要的技術(shù)，比如邊緣計算、IoT、區(qū)塊鏈等，以后再聊。

四、云計算的應(yīng)用與價值

一個企業(yè)的發(fā)展必然是離不開計算機的，如果是互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)，那么其就需要有自己的服務(wù)器。

但是服務(wù)器價格昂貴，要是需求量大的話，就需要多臺服務(wù)器，甚至于構(gòu)成一個數(shù)據(jù)中心。

不過這樣設(shè)備，其成本是相當高昂的，其初期的建設(shè)成本便讓許多中小型企業(yè)難以承受。而且在建設(shè)完成后，后期的維護和運營成本也是相當高昂。

因此，云計算就成了它們的救命稻草，通過云計算的laaS服務(wù)，就可以在不去購買物理硬件的情況下，使用云計算的虛擬資源來完成企業(yè)所需的計算需求。

云計算對于普通人來說，也許接觸較少，但對于企業(yè)來說，云計算是相當重要的一個服務(wù)。云計算整體產(chǎn)業(yè)分為底層 IaaS 基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，PaaS 平臺即服務(wù)，SaaS 軟件應(yīng)用即服務(wù)三大領(lǐng)域。

Gartner 數(shù)據(jù)顯示，2019 年全球公有云服務(wù)市場將達到 2143 億美元，同比增加 17.5%；2022年，全球公有云服務(wù)市場將達到 3312 億美元，云服務(wù)行業(yè)的市場規(guī)模與增幅將會是整體IT服務(wù)增幅的近三倍。

信通院出品的《云計算發(fā)展白皮書（2019年）》顯示，2018 年我國云計算整體市場規(guī)模達 962.8 億元，增速 39.2%。

其中，公有云市場規(guī)模達到 437 億元，相比 2017 年增長 65.2%，預(yù)計 2019-2022 年仍將處于快速增長階段，到 2022 年市場規(guī)模將達到 1731 億元；

可以說，全球云計算有著萬億市場，并且價值還在不斷持續(xù)穩(wěn)定的增長中。云計算市場還有許多潛力等待發(fā)掘出來。

不過云計算雖然市場巨大，潛力驚人。但是它的壟斷性是非常高，不過現(xiàn)在也是有著不少互聯(lián)網(wǎng)巨頭進入云計算的市場當中。

在全球云計算市場中，前五名分別是亞馬遜、微軟、谷歌、阿里和IBM。同時，這五大云計算廠商占據(jù)了全球近 70% 的云計算市場，可見云計算的壟斷性之大。

中國云計算市場中，前五名分別是阿里、騰訊、電信、金山、亞馬遜。國內(nèi)的云計算廠商基本被國產(chǎn)企業(yè)牢牢占據(jù)，外資僅有亞馬遜一家而已，而阿里占據(jù)了了國內(nèi) 42% 的市場，其實力可見一斑。

除此之外，華為和百度也是云計算中的佼佼者，其中華為在近幾年來發(fā)展迅速，不斷與國內(nèi)大企業(yè)達成合作，發(fā)展自身云計算業(yè)務(wù)。另外，三大運營商其實都有發(fā)展云計算，只不過沒有電信這位老大哥發(fā)展的好而已。

對于國內(nèi) IT 業(yè)來說，在 Windows 和 Intel 的體系占據(jù)了國內(nèi)大半市場的前提下，云計算或許是彎道超車的一次好機會。

在國產(chǎn)操作系統(tǒng)和國產(chǎn)芯片不斷發(fā)力的今天，如果以它們?yōu)榛A(chǔ)的云計算，能夠順利發(fā)展的話，將會成為中國 IT 業(yè)的一次革命性發(fā)展。

五、結(jié)語

信息時代的未來可能是：云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、量子計算、量子通信……

而云計算、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)這鐵三角，則算是現(xiàn)階段產(chǎn)業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基石，絕大部分的行業(yè)和領(lǐng)域都對這三塊有需求。而隨著云計算的愈漸成熟，云計算就像水電那樣的成為一個自然而然的東西，可以深入應(yīng)用到各個領(lǐng)域。

在云服務(wù)愈發(fā)成為商業(yè)主流的 2020 年，以軟件、服務(wù)和應(yīng)用為核心的廠商將掠奪更多的市場份額。它們將成為 IT 市場的主導(dǎo)力量，推動新一輪的 IT 技術(shù)變革。

從某些意義上來說，我們已經(jīng)站在了時代變革的轉(zhuǎn)折點上。而云計算承載的時代使命，則是迎接 5G 時代下萬物互聯(lián)的星辰大海。

部分資料來源：

維基百科詞條：云計算

人民日報：云計算如何實現(xiàn)隨用隨取

賽迪顧問：未來三年我國云計算市場規(guī)模將保持35%以上增速

新浪財經(jīng)：《云計算半月刊》第四十二期（2019.12.16）

騰訊科技：谷歌曾決定退出云計算市場，后來制定進入前兩名目標

計算機與網(wǎng)絡(luò)安全：云計算及其發(fā)展

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在本文的最后，希望大家可以和我一起，向所有為中國云計算行業(yè)發(fā)展做出貢獻的先驅(qū)與從業(yè)者們致敬#respect#