什么是云计算，云计算的三种类型
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1、什么是云计算
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计算设备也称为计算资源，计算资源包括 CPU、内存、硬盘和⽹络。⽽在机房中，磁盘只是存储⼤类中的⼀种，存储还包括磁带库、阵列、SAN、NAS 等，这些统称为存储资源。另外，CPU、内存只是服务器的部件，我们统⼀⽤服务器资源来代替 CPU 和内存资源的说法。 ⼴义的计算资源还包括应⽤软件和⼈⼒服务，如果不特别声明，那么后续章节中提到的计算资源就是指服务器、存储、⽹络、应⽤软件和⼈⼒服务。
不同于传统的计算机，云计算引⼊了⼀种全新的⽅便⼈们使⽤计算资源的模式，即云计算能让⼈们⽅便、快捷地⾃助使⽤远程计算资源。
计算资源所在地称为云端（也称为云基础设施），输⼊/输出设备称为云终端。
云终端就在⼈们触⼿可及的地⽅，⽽云端位于“远⽅”（与地理位置远近⽆关，需要通过⽹络才能到达），两者通过计算机⽹络连接在⼀起。
云终端与云端之间是标准的 C/S 模式，即客户端/服务器模式——客户端通过⽹络向云端发送请求消息，云端计算处理后返回结果。
云计算的可视化模型如图 1 所⽰。
图 1 云计算的可视化模型
云计算具有 5 个基本特征、4 种部署模型和 3 种服务模式。
1.1 云计算的五个基本特征
1）⾃助服务
消费者不需要或很少需要云服务提供商的协助，就可以单⽅⾯按需获取云端的计算资源。
2）⼴泛的⽹络访问
消费者可以随时随地使⽤任何云终端设备接⼊⽹络并使⽤云端的计算资源。常见的云终端设备包括⼿机、平板、笔记本电脑、PDA 掌上电脑和台式机等。
3）资源池化
云端计算资源需要被池化，以便通过多租户形式共享给多个消费者，也只有池化才能根据消费者的需求动态分配或再分配各种物理的和虚拟的资源。消费者通常不知道⾃⼰正在使⽤的计算资源的确切位置，但是在⾃助申请时允许指定⼤概的区域范围（⽐如在哪个国家、哪个省或者哪个数据中⼼）。
4）快速弹性
消费者能⽅便、快捷地按需获取和释放计算资源，也就是说，需要时能快速获取资源从⽽扩展计算能⼒，不需要时能迅速释放资源以便降低计算能⼒，从⽽减少资源的使⽤费⽤。对于消费者来说，云端的计算资源是⽆限的，可以随时申请并获取任何数量的计算资源。
但是我们⼀定要消除⼀个误解，那就是⼀个实际的云计算系统不⼀定是投资巨⼤的⼯程，也不⼀定要购买成千上万台计算机，也不⼀定具备超⼤规模的运算能⼒。其实⼀台计算机就可以组建⼀个最⼩的云端，云端建设⽅案务必采⽤可伸缩性策略，刚开始时采⽤⼏台计算机，然后根据⽤户数量规模来增减计算资源。
5）计费服务
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消费者使⽤云端计算资源是要付费的，付费的计量⽅法有很多，⽐如根据某类资源（如存储、CPU、内存、⽹络带宽等）的使⽤量和时间长短计费，也可以按照每使⽤⼀次来计费。但不管如何计费，对消费者来说，价码要清楚，计量⽅法要明确，⽽云服务提供商需要监视和控制资源的使⽤情况，并及时输出各种资源的使⽤报表，做到供/需双⽅费⽤结算清清楚楚、明明⽩⽩。
1.2 云计算的4种部署类型
1）私有云
云端资源只给⼀个单位组织内的⽤户使⽤，这是私有云的核⼼特征。⽽云端的所有权、⽇常管理和操作的主体到底属于谁并没有严格的规定，可能是本单位，也可能是第三⽅机构，还可能是⼆者的联合。云端可能位于本单位内部，也可能托管在其他地⽅。
2）社区云
云端资源专门给固定的⼏个单位内的⽤户使⽤，⽽这些单位对云端具有相同的诉求（如安全要求、云端使命、规章制度、合规性要求等）。云端的所有权、⽇常管理和操作的主体可能是本社区内的⼀个或多个单位，也可能是社区外的第三⽅机构，还可能是⼆者的联合。云端可能部署在本地，也可能部署于他处。
3）公共云
云端资源开放给社会公众使⽤。云端的所有权、⽇常管理和操作的主体可以是⼀个商业组织、学术机构、政府部门或者它们其中的⼏个联合。云端可能部署在本地，也可能部署于其他地⽅，⽐如中⼭市民公共云的云端可能就建在中⼭，也可能建在深圳。
4）混合云
混合云由两个或两个以上不同类型的云（私有云、社区云、公共云）组成，它们各⾃独⽴，但⽤标准的或专有的技术将它们组合起来，⽽这些技术能实现云之间的数据和应⽤程序的平滑流转。由多个相同类型的云组合在⼀起属于多云的范畴。
⽐如两个私有云组合在⼀起，混合云属于多云的⼀种。由私有云和公共云构成的混合云是⽬前最流⾏的——当私有云资源短暂性需求过⼤（称为云爆发，Cloud Bursting）时，⾃动租赁公共云资源来平抑私有云资源的需求峰值。
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例如，⽹店在节假⽇期间点击量巨⼤，这时就会临时使⽤公共云资源来应急。
1.3 云计算的三种服务
1）软件即服务（Software as a Service，SaaS）
云服务提供商把 IT 系统中的应⽤软件层作为服务出租出去，消费者不⽤⾃⼰安装应⽤软件，直接使⽤即可，这进⼀步降低了云服务消费者的技术门槛。
2）平台即服务（Platform as a Service，PaaS）
云服务提供商把 IT 系统中的平台软件层作为服务出租出去，消费者⾃⼰开发或者安装程序，并运⾏程序。
3）基础设施即服务（Infrastructure as a Service，IaaS）
云服务提供商把 IT 系统的基础设施层作为服务出租出去，由消费者⾃⼰安装操作系统、中间件、数据库和应⽤程序。
云计算的精髓就是把有形的产品（⽹络设备、服务器、存储设备、各种软件等）转化为服务产品，并通过⽹络让⼈们远距离在线使⽤，使产品的所有权和使⽤权分离。正如洗⾐店⽼板把洗⾐机这种有形产品转化为洗⾐服务⼀样，消费者直接投币⾃助洗⾐，这样⼀⽅⾯提⾼了洗⾐机的使⽤率，另⼀⽅⾯⼜降低了消费者购买洗⾐机的⽀出。
通过云计算，提供商把计算资源转化为服务产品并销售给⽤户，服务产品有别于其他的有形产品（如空调、桌⼦、啤酒、书籍等），所以有⼈提出了云计算的第 4 种服务模式——DaaS（数据即服务，就是出租 IT 系统的最顶层）。
以⼀个单位组织（如企业、部门或团体等）的名义去租赁云计算服务时，云服务提供商称呼该单位组织为⼀个租户，⽽⼀个租户包含若⼲个⽤户（单位内的员⼯），这些⽤户当中有的是该租户的管理员，有的是操作员等。
⽐如 XXX 企业向 SaaS 云服务提供商租赁了 ERP 系统，云服务提供商认为 XXX 企业是⼀个租户，
然后给它分配管理员账号和密码。XXX 企业指定员⼯张三为租户管理员，张三登录云平台⾃助⽹站创建更多的普通账号，然后把这些账号分配给公司内部的相关业务⼈员（如会计⼈员、⼈事经理、仓库管理员等）。
⼀个租户允许只有⼀个⽤户，也允许有多个⽤户。云服务提供商只与租户（法⼈代表）之间存在租赁合同关系，并与租户进⾏费⽤结算，⽰意图如图 2 所⽰。
2、云计算的三种模式
IT 系统的逻辑组成分为四层，⾃下⾄上依次是基础设施层、平台软件层、应⽤软件层和数据信息层。
电子蜡烛灯是⼀种新的计算资源使⽤模式，云端本⾝还是 IT 系统，所以逻辑上同样可以划分为这四层。底三层可以再划分出很多“⼩块”并出租出去，这有点像⽴体停车房，按车位⼤⼩和停车时间长短收取停车费。因此，云服务提供商出租计算资源有 3 种模式，满⾜云服务消费者的不同需求，分别是 IaaS、PaaS、SaaS，如图 1 所⽰。
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图 1 云计算的 3 种服务模式
需要注意的是，云服务提供商只负责出租层及以下各层的部署、运维和管理，⽽租户⾃⼰负责更上层次的部署和管理，两者负责的“逻辑层”加起来刚好就是⼀个完整的四层 IT 系统。
⽐如有⼀家云服务提供商对外出租 IaaS 云计算业务，云服务提供商负责机房基础设施、计算机⽹络、磁盘柜和服务器/虚拟机的建设和管理，⽽云服务消费者⾃⼰完成操作系统、数据库、中间件和应⽤软件的安装和维护。另外，还要管理数据信息（如初始化、数据备份、恢复等）。
再⽐如，另⼀家云服务提供商出租 PaaS 业务，那么云服务提供商负责的层数就更多了，云服务消费者只需安装⾃⼰需要的应⽤软件并进⾏数据初始化即可。总之，云服务提供商和消费者各⾃管理的层数加起来就是标准的 IT 系统的逻辑层次结构。
2.1 IaaS
IaaS 是“Infrastructure as a Service”的⾸字母缩写，意思是基础设施即服务，即把 IT 系统的基础设施层作为服务出租出去。由云服务提供商把 IT 系统的基础设施建设好，并对计算设备进⾏池化，然后直接对外出租硬件服务器、虚拟主机、存储或⽹络设施（负载均衡器、防⽕墙、公⽹IP地址及诸如 DNS 等基础服务）等。
云服务提供商负责管理机房基础设施、计算机⽹络、磁盘柜、服务器和虚拟机，租户⾃⼰安装和管理操作系统、数据库、中间件、应⽤软件和数据信息，所以 IaaS 云服务的消费者⼀般是掌握⼀定技术的系统管理员，如图 1 所⽰。
图 1 IaaS 云
IaaS 云服务提供商计算租赁费⽤的因素包括 CPU、内存和存储的数量，⼀定时间内消耗的⽹络带宽，公⽹ IP 地址数量及⼀些其他需要的增值服务（如监控、⾃动伸缩等）等。
定向扬声器出租的物理服务器和虚拟机统称为主机，云服务提供商如何对外出租主机呢？或者是租户如何使⽤这
些租来的主机呢？相对于租户来说，这些主机不在现场⽽在“远⽅”，租赁之后并不是把这些主机从云端搬到租户的办公室来使⽤。
出租前后主机的物理位置并没有改变，租户仍然是通过⽹络使⽤这些云端主机。租户登录云服务提供商的⽹站，填写并提交主机配置（如需要多少个 CPU、多少内存、多少⽹络带宽等）表后付款，然后云服务提供商向租户颁发账号和密码，最后租户以此账号和密码登录云端的⾃助⽹站。
在这⾥，租户可以管理⾃⼰的主机：启动和关闭机器、安装操作系统、安装和配置数据库、安装应⽤软件等。其实只有启动机器和安装操作系统必须要在⾃助⽹站上完成，其他操作可以直接登录到已经安装了操作系统并配置好⽹卡的主机中完成。
对于租来的主机，租户只关⼼计算资源（CPU、内存、硬盘）的容量是否与租赁合同上标注的⼀致，就像租赁同⼀层楼上的⼀间房间⼀样，租户只关⼼⾯积是否⾜够，⽽不关⼼房间的墙壁是钢筋⽔泥结构还是砖块⽯灰结构。但是对于云服务提供商来说，出租硬件服务器和虚拟机，内部的技术处理是不⼀样的，其中硬件服务器必须要集成远程管理卡并要池化到资源池中。
远程管理卡是插接在服务器主板上或者直接集成在主板上的⼀个嵌⼊式系统，需要接⽹线并配置 IP 地址。只要服务器的电源插头插到插座上，不管有没有按下服务器的电源开关，这个远程管理卡都会启动，其他⼈就可以通过⽹络登录到远程管理卡（需要账号和密码），成功登录后就可以进⾏启动和关
闭服务器、安装操作系统等操作。只不过云服务提供商把远程管理卡的功能集成到了租户⾃助⽹站中，从⽽实现了物理机和虚拟机的统⼀管理。
IaaS 云端的基本架构模型如图 2 所⽰。
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