導(dǎo)語(yǔ):“
云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超極本”是近期IT界經(jīng)常炒作的四大慨念,代表著信息技術(shù)近期發(fā)展的四大熱點(diǎn),也是受到各方關(guān)注的四大問(wèn)題。對(duì)這四大概念、熱點(diǎn)和問(wèn)題,我們既要看到公司和商家炒作、賺取眼球、相互競(jìng)爭(zhēng)和圈錢(qián)的一面,更要看到他們提出問(wèn)題、解決問(wèn)題、應(yīng)用需求和計(jì)算機(jī)發(fā)展方向的一面,非常值得我們特別關(guān)注。在IT發(fā)展過(guò)程中,公司和商家的作用萬(wàn)不可低估,其動(dòng)向很值得我們特別注意。
在《數(shù)學(xué)與計(jì)算機(jī)》新語(yǔ)林專(zhuān)欄中,將對(duì)“云計(jì)算、物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)、超極本”分別進(jìn)行一些簡(jiǎn)單介紹,供對(duì)此有興趣的計(jì)算機(jī)科普愛(ài)好者和諸多網(wǎng)友參考。
云計(jì)算(1)
1.什么是云計(jì)算?
2.云計(jì)算的由來(lái)
3.云計(jì)算的原理
4.云計(jì)算的特點(diǎn)
1.什么是云計(jì)算?
云計(jì)算(cloud computing),一個(gè)當(dāng)下在計(jì)算機(jī)領(lǐng)域非常流行而又時(shí)髦的詞,不僅在改變著互聯(lián)網(wǎng),也正在改變我們的日常生活和對(duì)計(jì)算、計(jì)算機(jī)的認(rèn)識(shí)及其理解。普通人多數(shù)不明白它的意思,而業(yè)內(nèi)的專(zhuān)家雖號(hào)稱(chēng)懂其內(nèi)涵,卻又難以形成統(tǒng)一的概念。云計(jì)算中的
“云”和自然界、高空中的云無(wú)關(guān),但它具有云的特征,寬大、動(dòng)態(tài)伸縮、邊界模糊和飄忽不定,無(wú)法確定其位置;云計(jì)算中的
“計(jì)算”和算法中的真實(shí)計(jì)算無(wú)關(guān),但它大大改變了我們的計(jì)算應(yīng)用模式,改變了人們對(duì)計(jì)算、計(jì)算機(jī)的看法及其使用方式?,F(xiàn)在,專(zhuān)家學(xué)者一邊討論云計(jì)算的概念,一邊大談特談未來(lái)云計(jì)算的應(yīng)用,云里霧里,相差千里。這就是云計(jì)算的現(xiàn)狀。
圖1:云計(jì)算
云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)的服務(wù)增加、使用和交付模式,通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供動(dòng)態(tài)易擴(kuò)展且經(jīng)常是虛擬化的資源。云是網(wǎng)絡(luò)、互聯(lián)網(wǎng)的一種比喻說(shuō)法;過(guò)去在圖中往往用云來(lái)表示電信網(wǎng),后來(lái)也用來(lái)表示互聯(lián)網(wǎng)和底層基礎(chǔ)設(shè)施的抽象。
狹義云計(jì)算指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式,指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式取得所需資源;
廣義云計(jì)算指服務(wù)的交付和使用模式,指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù);這種服務(wù)可以是IT和軟件、也可是其他服務(wù)。它意味著計(jì)算資源和計(jì)算能力也可作為一種商品通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行流通。
云計(jì)算是網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing)、分布式計(jì)算(Distributed Computing)、并行計(jì)算(Parallel Computing)、效用計(jì)算(Utility Com puting)、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)(Network Storage Technologies)、虛擬化(Virtualization)、負(fù)載均衡(Load Balance)等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。它旨在通過(guò)網(wǎng)絡(luò)把多個(gè)成本相對(duì)較低的計(jì)算實(shí)體整合成一個(gè)具有強(qiáng)大計(jì)算能力的完美系統(tǒng),并借助SaaS(軟件即服務(wù))、PaaS(平臺(tái)即服務(wù))、IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))、MSP等先進(jìn)的商業(yè)模式把這強(qiáng)大的計(jì)算能力分布到終端用戶(hù)手中。云計(jì)算的一個(gè)核心理念就是通過(guò)不斷提高“云”的處理能力,進(jìn)而減少用戶(hù)終端的處理負(fù)擔(dān),最終使用戶(hù)終端簡(jiǎn)化成一個(gè)單純的輸入輸出設(shè)備,并能按需享受“云”的強(qiáng)大計(jì)算處理能力!
到底什么是云計(jì)算?這是大家比較關(guān)注的一個(gè)問(wèn)題,現(xiàn)在有很多種不同的說(shuō)法。到底什么是云,什么不是云,讓人很費(fèi)解。有人講公有云是云,私有云不是云;還有人說(shuō)支持虛擬化叫云,不支持虛擬化不叫云,但是Google不支持虛擬化,而我們都認(rèn)為Google是云;還有人講有1000臺(tái)服務(wù)器是云,好像999臺(tái)就不是云?,F(xiàn)在有個(gè)別高性能計(jì)算中心,什么都沒(méi)變,就是名字改成叫云計(jì)算中心。為什么有那么多人要打著云計(jì)算的旗號(hào)呢?要么賺眼球,要么圈錢(qián),各有各的目的。
云計(jì)算是繼二十世紀(jì)80年代大型計(jì)算機(jī)到客戶(hù)端-服務(wù)器的大轉(zhuǎn)變之后的又一種巨變。用戶(hù)不再需要了解“云”中基礎(chǔ)設(shè)施的細(xì)節(jié),不必具有相應(yīng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí),也無(wú)需直接進(jìn)行控制?!霸啤笔且恍┛梢宰晕揖S護(hù)和管理的虛擬計(jì)算資源,通常為一些大型服務(wù)器集群,包括計(jì)算服務(wù)器、存儲(chǔ)服務(wù)器、寬帶資源等等。云計(jì)算將多數(shù)計(jì)算資源集中起來(lái),并由軟件實(shí)現(xiàn)自動(dòng)管理,無(wú)需人為參與。這使得應(yīng)用提供者無(wú)需為繁瑣的細(xì)節(jié)而煩惱,能夠更加專(zhuān)注于自己的業(yè)務(wù),有利于創(chuàng)新和降低成本。
有人對(duì)云計(jì)算打了這樣的比方:這就好比是從古老的單臺(tái)發(fā)電機(jī)模式轉(zhuǎn)向了電廠集中供電的模式。它意味著計(jì)算能力也可以作為一種商品進(jìn)行流通,就像煤氣、水電一樣,取用方便,費(fèi)用低廉。最大的不同在于,它是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸?shù)摹?
最簡(jiǎn)單的云計(jì)算技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中已經(jīng)隨處可見(jiàn),例如搜索引擎、網(wǎng)絡(luò)信箱等,使用者只要輸入簡(jiǎn)單指令即能得到大量信息。未來(lái)如手機(jī)、GPS等行動(dòng)裝置都可以透過(guò)云計(jì)算技術(shù),發(fā)展出更多的應(yīng)用服務(wù)。進(jìn)一步的云計(jì)算不僅只做資料搜尋、分析的功能,未來(lái)如分析DNA結(jié)構(gòu)、基因圖譜定序、解析癌癥細(xì)胞等,都可以透過(guò)這項(xiàng)技術(shù)輕易達(dá)成。
2.云計(jì)算的由來(lái)
圖2:云計(jì)算
云計(jì)算是一種新興的商業(yè)計(jì)算模型。它將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上,使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算能力、存儲(chǔ)空間和各種軟件服務(wù)。這種資源池稱(chēng)為“云”,之所以稱(chēng)為“云”,是因?yàn)樗谀承┓矫婢哂鞋F(xiàn)實(shí)中云的特征:云一般都較大;云的規(guī)??梢詣?dòng)態(tài)伸縮,它的邊界是模糊的;云在空中飄忽不定,你無(wú)法也無(wú)需確定它的具體位置,但它確實(shí)存在于某處?;ヂ?lián)網(wǎng)上的云計(jì)算服務(wù)特征和自然界的云具有一定的相似性,因此,云是一個(gè)相當(dāng)貼切的比喻。
之所以稱(chēng)為“云”,還因?yàn)樵朴?jì)算的鼻祖之一的亞瑪遜公司(Amazon)將網(wǎng)格計(jì)算取了一個(gè)新名稱(chēng)“彈性計(jì)算云”,并取得了商業(yè)上的成功。云計(jì)算被視為“革命性的計(jì)算模型”,因?yàn)樗沟贸?jí)計(jì)算能力通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)自由流通成為了可能。企業(yè)與個(gè)人用戶(hù)無(wú)需再投入昂貴的硬件購(gòu)置成本,只需要通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)購(gòu)買(mǎi)租賃計(jì)算力?,F(xiàn)在,在提供裝機(jī)服務(wù)的網(wǎng)站上可以檢索到這樣的信息,一個(gè)普通白領(lǐng)上班所需的電腦標(biāo)準(zhǔn)配置是:低端酷睿雙核,1GB內(nèi)存,100GB硬盤(pán),很快,兆級(jí)的硬盤(pán)就將進(jìn)入家庭使用范圍。硬件配置飛速飚高的背后,是互聯(lián)網(wǎng)上數(shù)據(jù)飛速的的增長(zhǎng)——這簡(jiǎn)直在挑戰(zhàn)人類(lèi)想象力的極限,海量數(shù)據(jù)作為一個(gè)概念被提出時(shí),單位以GB計(jì)。而現(xiàn)在這只是一個(gè)小網(wǎng)站的數(shù)據(jù)量單位。在上述背景下,云計(jì)算就應(yīng)運(yùn)而生了。
3.云計(jì)算的原理
圖3:云計(jì)算
云計(jì)算是分布式計(jì)算(Distributed Computing)、并行計(jì)算(Parallel Computing)和網(wǎng)格計(jì)算(Grid Computing)等的發(fā)展,或者說(shuō)是這些計(jì)算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實(shí)現(xiàn)。
算的演進(jìn).jpg)
圖4:云計(jì)算的演進(jìn)
云計(jì)算的基本原理是,通過(guò)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)使計(jì)算分布在大量的分布式計(jì)算機(jī)上,而非本地計(jì)算機(jī)或遠(yuǎn)程服務(wù)器中。企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運(yùn)行將更與互聯(lián)網(wǎng)相似,使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上,根據(jù)需求訪(fǎng)問(wèn)計(jì)算機(jī)和存儲(chǔ)系統(tǒng)。
這可是一種革命性的舉措,打個(gè)比方,這就好比是從古老的單臺(tái)發(fā)電機(jī)模式轉(zhuǎn)向了電廠集中供電的模式。它意味著計(jì)算能力也可以作為一種商品進(jìn)行流通,就像煤氣、水電一樣,取用方便,費(fèi)用低廉。最大的不同在于,它是通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行傳輸?shù)摹?
云計(jì)算的藍(lán)圖已經(jīng)呼之欲出:在未來(lái),只需要一臺(tái)筆記本或者一個(gè)手機(jī),就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)我們需要的一切,甚至包括超級(jí)計(jì)算這樣的任務(wù)。從這個(gè)角度而言,最終用戶(hù)才是云計(jì)算的真正擁有者。
云計(jì)算的應(yīng)用包含這樣的一種思想,把力量聯(lián)合起來(lái),給其中的每一個(gè)成員使用。從最根本的意義來(lái)說(shuō),云計(jì)算就是利用互聯(lián)網(wǎng)上的計(jì)算機(jī)、軟件和數(shù)據(jù)的能力,實(shí)現(xiàn)巨型計(jì)算和海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。
4.云計(jì)算的特點(diǎn)
?
圖5:云計(jì)算
通常,云計(jì)算服務(wù)應(yīng)該具備以下幾條特征:基于虛擬化技術(shù)快速部署資源或獲得服務(wù),實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)的、可伸縮的擴(kuò)展,按需求提供資源,按使用量付費(fèi),通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)提供面向海量的信息處理,用戶(hù)可以方便地參與,形態(tài)靈活,聚散自如,減少用戶(hù)終端的處理負(fù)擔(dān),降低了用戶(hù)對(duì)于IT專(zhuān)業(yè)知識(shí)的依賴(lài)。
再細(xì)一點(diǎn)說(shuō),云計(jì)算具有如下一些特點(diǎn):
(1)
超大規(guī)模 云具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模,Google云計(jì)算已經(jīng)擁有100多萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器,Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的“云”均擁有幾十萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器。企業(yè)私有云一般擁有數(shù)百上千臺(tái)服務(wù)器?!霸啤蹦苜x予用戶(hù)前所未有的計(jì)算能力。
(2)
虛擬化 云計(jì)算支持用戶(hù)在任意位置、使用各種終端獲取應(yīng)用服務(wù)。所請(qǐng)求的資源來(lái)自“云”,而不是固定的有形的實(shí)體。應(yīng)用在“云”中某處運(yùn)行,但實(shí)際上用戶(hù)無(wú)需了解、也不用擔(dān)心應(yīng)用運(yùn)行的具體位置。只需要一臺(tái)筆記本或者一個(gè)手機(jī),就可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來(lái)實(shí)現(xiàn)我們需要的一切,甚至包括超級(jí)計(jì)算這樣的任務(wù)。
(3)
高可靠性 “云”使用數(shù)據(jù)多副本容錯(cuò)、計(jì)算節(jié)點(diǎn)同構(gòu)可互換等措施來(lái)保障服務(wù)的高可靠性,使用云計(jì)算比使用本地計(jì)算機(jī)可靠。云計(jì)算提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)中心,用戶(hù)不用再擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等麻煩。
很多人覺(jué)得數(shù)據(jù)只有保存在自己看得見(jiàn)、摸得著的電腦里才最安全,其實(shí)不然。你的電腦可能會(huì)因?yàn)樽约翰恍⌒亩粨p壞,或者被病毒攻擊,導(dǎo)致硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)無(wú)法恢復(fù),而有機(jī)會(huì)接觸你的電腦的不法之徒則可能利用各種機(jī)會(huì)竊取你的數(shù)據(jù)。反之,當(dāng)你的文檔保存在類(lèi)似 Google Docs 的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)上,當(dāng)你把自己的照片上傳到類(lèi)似 Google Picasa Web 的網(wǎng)絡(luò)相冊(cè)里,你就再也不用擔(dān)心數(shù)據(jù)的丟失或損壞。因?yàn)樵凇霸啤钡牧硪欢耍腥澜缱顚?zhuān)業(yè)的團(tuán)隊(duì)來(lái)幫你管理信息,有全世界最先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心來(lái)幫你保存數(shù)據(jù)。同時(shí),嚴(yán)格的權(quán)限管理策略可以幫助你放心地與你指定的人共享數(shù)據(jù)。
(4)
通用性 云計(jì)算不針對(duì)特定的應(yīng)用,在“云”的支撐下可以構(gòu)造出千變?nèi)f化的應(yīng)用,同一個(gè)“云”可以同時(shí)支撐不同的應(yīng)用。
(5)
高可擴(kuò)展性 “云”的規(guī)??梢詣?dòng)態(tài)伸縮,滿(mǎn)足應(yīng)用和用戶(hù)規(guī)模增長(zhǎng)的需要。
(6)
按需服務(wù) “云”是一個(gè)龐大的資源池,你按需購(gòu)買(mǎi);云可以像自來(lái)水,電,煤氣那樣計(jì)費(fèi)。
(7)
極其廉價(jià) 首先,由于“云”的特殊容錯(cuò)措施可以采用極其廉價(jià)的節(jié)點(diǎn)來(lái)構(gòu)成云,“云”的自動(dòng)化集中式管理使大量企業(yè)無(wú)需負(fù)擔(dān)日益高昂的數(shù)據(jù)中心管理成本,“云”的通用性使資源的利用率較之傳統(tǒng)系統(tǒng)大幅提升,因此用戶(hù)可以充分享受“云”的低成本優(yōu)勢(shì),經(jīng)常只要花費(fèi)幾百美元、幾天時(shí)間就能完成以前需要數(shù)萬(wàn)美元、數(shù)月時(shí)間才能完成的任務(wù)。云計(jì)算可以徹底改變?nèi)藗兾磥?lái)的生活,但同時(shí)也要重視環(huán)境問(wèn)題,這樣才能真正為人類(lèi)進(jìn)步做貢獻(xiàn),而不是簡(jiǎn)單的技術(shù)提升。其次,云計(jì)算對(duì)用戶(hù)端的設(shè)備要求最低,使用起來(lái)也最方便。
大家都有過(guò)維護(hù)個(gè)人電腦上種類(lèi)繁多的應(yīng)用軟件的經(jīng)歷。為了使用某個(gè)最新的操作系統(tǒng),或使用某個(gè)軟件的最新版本,我們必須不斷升級(jí)自己的電腦硬件。為了打開(kāi)朋友發(fā)來(lái)的某種格式的文檔,我們不得不瘋狂尋找并下載某個(gè)應(yīng)用軟件。為了防止在下載時(shí)引入病毒,我們不得不反復(fù)安裝殺毒和防火墻軟件。
所有這些麻煩事加在一起,對(duì)于一個(gè)剛剛接觸計(jì)算機(jī),剛剛接觸網(wǎng)絡(luò)的新手來(lái)說(shuō)不啻一場(chǎng)噩夢(mèng)!如果你再也無(wú)法忍受這樣的電腦使用體驗(yàn),云計(jì)算也許是你的最好選擇。你只要有一臺(tái)可以上網(wǎng)的電腦,有一個(gè)你喜歡的瀏覽器,你要做的就是在瀏覽器中鍵入 URL ,然后盡情享受云計(jì)算帶給你的無(wú)限樂(lè)趣。
(8)
輕松共享數(shù)據(jù) 云計(jì)算可以輕松實(shí)現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享。
大家不妨回想一下,你自己的聯(lián)系人信息是如何保存的。一個(gè)最常見(jiàn)的情形是,你的手機(jī)里存儲(chǔ)了幾百個(gè)聯(lián)系人的電話(huà)號(hào)碼,你的個(gè)人電腦或筆記本電腦里則存儲(chǔ)了幾百個(gè)電子郵件地址。為了方便在出差時(shí)發(fā)郵件,你不得不在個(gè)人電腦和筆記本電腦之間定期同步聯(lián)系人信息。買(mǎi)了新的手機(jī)后,你不得不在舊手機(jī)和新手機(jī)之間同步電話(huà)號(hào)碼。還有你的 PDA 以及你辦公室里的電腦??紤]到不同設(shè)備的數(shù)據(jù)同步方法種類(lèi)繁多,操作復(fù)雜,要在這許多不同的設(shè)備之間保存和維護(hù)最新的一份聯(lián)系人信息,你必須為此付出難以計(jì)數(shù)的時(shí)間和精力。這時(shí),你可用云計(jì)算來(lái)讓一切都變得更簡(jiǎn)單。在云計(jì)算的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用模式中,數(shù)據(jù)只有一份,保存在“云”的另一端,你的所有電子設(shè)備只需要連接互聯(lián)網(wǎng),就可以同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)和使用同一份數(shù)據(jù)。
仍然以聯(lián)系人信息的管理為例,當(dāng)你使用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來(lái)管理所有聯(lián)系人的信息后,你可以在任何地方用任何一臺(tái)電腦找到某個(gè)朋友的電子郵件地址,可以在任何一部手機(jī)上直接撥通朋友的電話(huà)號(hào)碼,也可以把某個(gè)聯(lián)系人的電子名片快速分享給好幾個(gè)朋友。當(dāng)然,這一切都是在嚴(yán)格的安全管理機(jī)制下進(jìn)行的,只有對(duì)數(shù)據(jù)擁有訪(fǎng)問(wèn)權(quán)限的人,才可以使用或與他人分享這份數(shù)據(jù)。
(9)
無(wú)限多的可能 最后,云計(jì)算為我們使用網(wǎng)絡(luò)提供了幾乎無(wú)限多的可能
云計(jì)算為存儲(chǔ)和管理數(shù)據(jù)提供了幾乎無(wú)限多的空間,也為我們完成各類(lèi)應(yīng)用提供了幾乎無(wú)限強(qiáng)大的計(jì)算能力。想像一下,當(dāng)你駕車(chē)出游的時(shí)候,只要用手機(jī)連入網(wǎng)絡(luò),就可以直接看到自己所在地區(qū)的衛(wèi)星地圖和實(shí)時(shí)的交通狀況,可以快速查詢(xún)自己預(yù)設(shè)的行車(chē)路線(xiàn),可以請(qǐng)網(wǎng)絡(luò)上的好友推薦附近最好的景區(qū)和餐館,可以快速預(yù)訂目的地的賓館,還可以把自己剛剛拍攝的照片或視頻剪輯分享給遠(yuǎn)方的親友……
離開(kāi)了云計(jì)算,單單使用個(gè)人電腦或手機(jī)上的客戶(hù)端應(yīng)用,我們是無(wú)法享受這些便捷和快速服務(wù)的。個(gè)人電腦或其他電子設(shè)備不可能提供無(wú)限量的存儲(chǔ)空間和計(jì)算能力,但在“云”的另一端,由數(shù)千臺(tái)、數(shù)萬(wàn)臺(tái)甚至更多服務(wù)器組成的龐大的集群卻可以輕易地做到這一點(diǎn)。個(gè)人和單個(gè)設(shè)備的能力是有限的,但云計(jì)算的潛力卻幾乎是無(wú)限的。當(dāng)你把最常用的數(shù)據(jù)和最重要的功能都放在“云”上時(shí),我們相信,你對(duì)電腦、應(yīng)用軟件乃至網(wǎng)絡(luò)的認(rèn)識(shí)會(huì)有翻天覆地的變化,你的生活也會(huì)因此而改變。
互聯(lián)網(wǎng)的精神實(shí)質(zhì)是自由、平等和分享。作為一種最能體現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)精神的計(jì)算模型,云計(jì)算必將在不遠(yuǎn)的將來(lái)展示出強(qiáng)大的生命力,并將從多個(gè)方面改變我們的工作和生活。無(wú)論是普通網(wǎng)絡(luò)用戶(hù),還是企業(yè)員工,無(wú)論是IT管理者,還是軟件開(kāi)發(fā)人員,他們都能親身體驗(yàn)到這種改變。