你真的懂云計(jì)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(jì)算亦是如此。那么，云計(jì)算到底是什么？誕生及蓬勃發(fā)展的原因是什么呢？

一、云計(jì)算的發(fā)展歷史

云計(jì)算的歷史最遠(yuǎn)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(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)的核心，是云計(jì)算發(fā)展的基礎(chǔ)。

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

在上世紀(jì)的 90 年代，計(jì)算機(jī)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(jì)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(jī)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(jī)柜、帶寬、交換機(jī)、網(wǎng)絡(luò)配置、軟件安裝、虛擬化等底層諸多事項(xiàng)總體上需要相當(dāng)專業(yè)的人士來負(fù)責(zé)，作調(diào)整時(shí)的反應(yīng)周期也比較長——相信許多研發(fā)負(fù)責(zé)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(shí)，一些大型公司也開始致力于開發(fā)大型計(jì)算能力的技術(shù)，為用戶提供了更加強(qiáng)大的計(jì)算處理服務(wù)。

2006 年，這是云計(jì)算發(fā)展史中的一個(gè)重要事件點(diǎn)。

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(jì)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(shí)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(shí)候會停止？這不過是一時(shí)興起的時(shí)尚潮流，是瘋狂的事情。”而四年之后，這位“硅谷最老的花花公子”也不得不宣布向云戰(zhàn)略進(jìn)軍了。

事實(shí)上，云計(jì)算行業(yè)的開端較難精準(zhǔn)定義。2006 年雖然是首次提出了「云計(jì)算」的概念，但直到 2008 年，整個(gè)行業(yè)才迎來了正式的「萬家燈火」，而國內(nèi)云計(jì)算標(biāo)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(shí)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(fèi)力地把旗幟插上了新大陸 — 2009 年年初，金融危機(jī)最嚴(yán)重的時(shí)候，美國 Salesforce 公司公布了 2008 財(cái)年年度報(bào)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(jì)算才正式成為了計(jì)算機(jī)領(lǐng)域最令人關(guān)注的話題之一，同時(shí)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(duì)。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(jià)格戰(zhàn)”已成過去，未來的重頭戲是“價(jià)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(jì)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(jià)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(jià)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(qiáng)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(jì)算

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

但其實(shí)二者還是有一些區(qū)別的：

思否科普：網(wǎng)格計(jì)算與云計(jì)算

網(wǎng)格計(jì)算與云計(jì)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(biāo)準(zhǔn)考慮周到，也異常龐雜，雖有遠(yuǎn)見，但也過于理想，實(shí)現(xiàn)起來難度和代價(jià)非常大。TCP/IP 網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)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(jìn)、協(xié)同發(fā)展。

總的來說，云計(jì)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(jì)算，網(wǎng)絡(luò)上一個(gè)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(yùn)維工作，費(fèi)時(shí)費(fèi)力；

外面餐館提供的就相當(dāng)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(fù)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(jì)算了。

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

2. 虛擬化。云計(jì)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(yùn)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(qiáng)的服務(wù)。

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

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

6. 極其廉價(jià)。「云」的特殊容錯(cuò)措施使得可以采用極其廉價(jià)的節(jié)點(diǎn)來構(gòu)成，同時(shí)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(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)

作為眾多 IT 服務(wù)的集合，云計(jì)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(kuò)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(shí)現(xiàn)資源池化與彈性擴(kuò)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(yùn)行模式，來解決軟件無法實(shí)現(xiàn)完全虛擬化的問題，同時(shí)也能進(jìn)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(gè)任務(wù)分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連的物理節(jié)點(diǎn)上并發(fā)執(zhí)行，最后再匯總結(jié)果。分布式系統(tǒng)的擴(kuò)展性，性能、容量、吞吐量等可以隨著節(jié)點(diǎn)增加而線性增長，非常適合云計(jì)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(duì)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(fù)載均衡與防火墻，通過軟件和普通的x86服務(wù)器來實(shí)現(xiàn)。

云計(jì)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(shí)現(xiàn)邏輯隔離的虛擬網(wǎng)絡(luò)。GRE封裝在主機(jī)上做，而VXLAN封裝在交換機(jī)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(bào)頭（里面是VPCID）來實(shí)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(shí)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(yùn)行。通過Linux命名空間、Cgroups與rootfs構(gòu)建進(jìn)程隔離環(huán)境，將應(yīng)用軟件及其運(yùn)行所依賴的資源與配置打包封裝，提供獨(dú)立可移植的應(yīng)用運(yùn)行環(huán)境。Docker當(dāng)前最火的容器引擎，Kubernetes負(fù)責(zé)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(dú)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(jī)、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(yùn)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(yùn)維的各個(gè)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(yán)峻，涉及主機(jī)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(xì)體系化的要求和指導(dǎo)，目前已經(jīng)成為一個(gè)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(dá)到等保三級以上。其重點(diǎn)就是一個(gè)中心（安全管理中心）三重防護(hù)（計(jì)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(jià)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(jì)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(jī)器學(xué)習(xí)、智能模擬等算法對數(shù)據(jù)進(jìn)行加工處理，需要使用GPU、TPU、FPGA提供強(qiáng)大的計(jì)算力；主要的限制在于機(jī)器只能對邊界相對清晰的事務(wù)進(jìn)行學(xué)習(xí)和判斷，同時(shí)找到合適的應(yīng)用場景才能更好地發(fā)揮價(jià)值，如語音處理、圖像識別、智能駕駛等。

7. 云管理平臺

云計(jì)算是一個(gè)非常復(fù)雜的系統(tǒng)，對整個(gè)云平臺進(jìn)行敏捷高效的管控運(yùn)維非常重要。云管理通常涉及四個(gè)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(yùn)營管理，涉及云服務(wù)運(yùn)營策略，如資源管理、計(jì)量計(jì)費(fèi)，消息通知等；三是運(yùn)維管理：涉及云平臺的可用性與可靠性保障，如自動化運(yùn)維，監(jiān)控告警、運(yùn)維排障等。四是多云納管，當(dāng)前對于很多企業(yè)混合云是一個(gè)趨勢，私有云+公有云，或者引入和均衡多個(gè)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(gè)開源的云管平臺，各個(gè)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(dāng)然，云計(jì)算還有很多重要的技術(shù)，比如邊緣計(jì)算、IoT、區(qū)塊鏈等，以后再聊。

四、云計(jì)算的應(yīng)用與價(jià)值

一個(gè)企業(yè)的發(fā)展必然是離不開計(jì)算機(jī)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(jià)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(gè)數(shù)據(jù)中心。

不過這樣設(shè)備，其成本是相當(dāng)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(hù)和運(yùn)營成本也是相當(dāng)高昂。

因此，云計(jì)算就成了它們的救命稻草，通過云計(jì)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(jì)算的虛擬資源來完成企業(yè)所需的計(jì)算需求。

云計(jì)算對于普通人來說，也許接觸較少，但對于企業(yè)來說，云計(jì)算是相當(dāng)重要的一個(gè)服務(wù)。云計(jì)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(dá)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(dá)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(jì)算發(fā)展白皮書（2019年）》顯示，2018 年我國云計(jì)算整體市場規(guī)模達(dá) 962.8 億元，增速 39.2%。

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

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

不過云計(jì)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(jìn)入云計(jì)算的市場當(dāng)中。

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

中國云計(jì)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(jì)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(shí)力可見一斑。

除此之外，華為和百度也是云計(jì)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(dá)成合作，發(fā)展自身云計(jì)算業(yè)務(wù)。另外，三大運(yùn)營商其實(shí)都有發(fā)展云計(jì)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(jì)算或許是彎道超車的一次好機(jī)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(jì)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(shí)代的未來可能是：云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能、物聯(lián)網(wǎng)、量子計(jì)算、量子通信……

而云計(jì)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(jì)算的愈漸成熟，云計(jì)算就像水電那樣的成為一個(gè)自然而然的東西，可以深入應(yīng)用到各個(gè)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(shí)代變革的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上。而云計(jì)算承載的時(shí)代使命，則是迎接 5G 時(shí)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(jì)算

人民日報(bào)：云計(jì)算如何實(shí)現(xiàn)隨用隨取

賽迪顧問：未來三年我國云計(jì)算市場規(guī)模將保持35%以上增速

新浪財(cái)經(jīng)：《云計(jì)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(jì)算市場，后來制定進(jìn)入前兩名目標(biāo)

計(jì)算機(jī)與網(wǎng)絡(luò)安全：云計(jì)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(jì)算行業(yè)發(fā)展做出貢獻(xiàn)的先驅(qū)與從業(yè)者們致敬#respect#