步入云計算(組圖)
2007年以來，云計算成為IT領域最令人關注的話題之一，也是當前大型企業、互聯網的IT建設正在考慮和投入的重要領域。云計算的提出，引發了新的技術變革和新的IT服務模式。但是對大多數而言人，云還是一種還不確切的定義，什么是云，為什么需要云？
1 為什么需要云計算？
企業的IT建設過程，以當前的基準來衡量，主要有三個階段，如圖1所示。
圖1 企業IT向云計算演進路線圖
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第一個階段：大集中過程。
這一過程將企業分散的數據資源、IT資源進行了物理集中，形成了規模化的數據中心基礎設施。在數據集中過程中，不斷實施數據和業務的整合，大多數企業的數據中心基本完成了自身的標準化，使得既有業務的擴展和新業務的部署能夠規劃、可控，并以企業標準進行IT業務的實施，解決了數據業務分散時期的混亂無序問題。
在這一階段中，很多企業在數據集中后期也開始了容災建設，特別是在雪災、大地震之后，企業的容災中心建設普遍受到重視，以金融為熱點行業幾乎開展了全行業的容災建設熱潮，并且金融行業的大部分容災建設的級別都非常高，面向應用級容災（數據零丟失為目標）。
總的來說，第一階段過程解決了企業IT分散管理和容災的問題。
第二個階段：實施虛擬化的過程。
在數據集中與容災實現之后，隨著企業的快速發展，數據中心IT基礎設施擴張很快，但是系統建設成本高、周期長，即使是標準化的業務模塊建設（哪怕是系統的復制性建設），軟硬件采購成本、調試運行成本與業務實現周期并沒有顯著下降。標準化并沒有給系統帶來靈活性，集中的大規模IT基礎設施出現了大量系統利用率不足的問題，不同的系統運行在獨占的硬件資源中，效率低下而數據中心的能耗、空間問題逐步突顯出來。因此，以降低成本、提升IT運行靈活性、提升資源利用率為目的的虛擬化開始在數據中心進行部署。
虛擬化屏蔽了不同物理設備的異構性，將基于標準化接口的物理資源虛擬化成邏輯上也完全標準化和一致化的邏輯計算資源（虛擬機）和邏輯存儲空間。虛擬化可以將多臺物理服務器整合成單臺，每臺服務器上運行多種應用的虛擬機，實現物理服務器資源利用率的提升，由于虛擬化環境可以實現計算與存儲資源的邏輯化變更，特別是虛擬機的克隆，使得數據中心IT實施的靈活性大幅提升，業務部署周期可用數月縮小到一天以內。虛擬化后，應用以VM為單元部署運行，數據中心服務器數量可大為減少且計算能效提升，使得數據中心的能耗與空間問題得到控制。
總的來說，第二階段過程提升了企業IT架構的靈活性，數據中心資源利用率有效提高，運行成本降低。
第三個階段：云計算階段。
對企業而言，數據中心的各種系統（包括軟硬件與基礎設施）是一大筆資源投入。新系統（特別是硬件）在建成后一般經歷3-5年即面臨逐步老化與更換，而軟件技術則不斷面臨升級的壓力。另一方面，IT的投入難以匹配業務的需求，即使虛擬化后，也難以解決不斷增加的業務對資源的變化需求，在一定時期內擴展性總是有所限制。
于是企業IT產生新的期望藍圖：IT資源能夠彈性擴展、按需服務，將服務作為IT的核心，提升業務敏捷性，進一步大幅降低成本。因此，面向服務的IT需求開始演化到云計算架構上。云計算架構可以由企業自己構建，也可采用第三方云設施，但基本趨勢是企業將逐步采取租用IT資源的方式來實現業務需要，如同水力、電力資源一樣，計算、存儲、網絡將成為企業IT運行的一種被使用的資源，無需自己建設，可按需獲得。
從企業角度，云計算解決了IT資源的動態需求和最終成本問題，使得IT部門可以專注于服務的提供和業務運營。
這三個階段中，大集中與容災是面向數據中心物理組件和業務模塊，虛擬化是面向數據中心的計算與存儲資源，云計算最終面向IT服務。這樣一個演進過程，表現出IT運營模式的逐步改變，而云計算則最終根本改變了傳統IT的服務結構，它剝離了IT系統中與企業核心業務無關的因素(如IT基礎設施)，將IT與核心業務完全融合，使企業IT服務能力與自身業務的變化相適應。
在技術變革不斷發生的過程中，網絡逐步從基本互聯網功能轉換到WEB服務時代(典型的WEB2.0時代)，IT也由企業網絡互通性轉換到提供信息架構全面支撐企業核心業務。技術驅動力也為云計算提供了實現的客觀條件，如圖2所示，在關鍵領域云計算技術已經就緒：
圖2 云計算的技術基礎
標準化：公共技術的長期發展，使得基礎組件的標準化非常完善，硬件層面的互通已經沒有阻礙（即使是非常封閉的大型機目前也開始支持對外直接出IP接口），大規模運營的云計算能夠極大降低單位建設成本。
虛擬化與自動化：虛擬化技術不斷縱深發展，IT資源已經可以通過自動化的架構提供全局動態調度能力，自動化提升了IT架構的伸縮性和擴展性。
并行/分布式架構：大規模的計算與數據處理系統已經在分布式、并行處理的架構上得到廣泛應用，計算密集、數據密集、大型數據文件系統成為云計算的實現基礎，從而要求整個基礎架構具有更高的彈性與擴展性。
帶寬：大規模的數據交換需要超高帶寬的支撐，網絡平臺在40G/100G能力下可具備更扁平化的結構，使得云計算的信息交互以最短快速路徑執行。
因此，從傳統WEB服務向云計算服務發展已經具備技術基礎，而企業的IT從信息架構演進到彈性的IT服務也成為必然。
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2云計算的定義與基本模型
云計算的定義
目前，云計算沒有統一的定義，這也與云計算本身特征很相似。維基百科對云計算的定義是：云計算是一種基于互聯網的計算新方式，通過互聯網上異構、自治的服務為個人和企業提供按需即取的計算。由于資源是在互聯網上，而互聯網通常以云狀圖案來表示，因此以云來類比這種計算服務，同時云也是對底層基礎設施的一種抽象概念。云計算的資源是動態擴展且虛擬化的，通過互聯網提供，終端用戶不需要了解云中基礎設施的細節，不必具有專業的云技術知識，也無需直接進行控制，只關注自身真正需要什么樣的資源以及如何通過網絡來獲得相應的服務。
關于云計算的描述，在當前具有的共同特征是：云是一種服務，類似水電一樣，按需使用、靈活付費，使用者只關注服務本身。H3C的云計算理念認為云計算是一種新的IT服務模式，支持大規模計算資源的虛擬化，提供按需計算、動態部署、靈活擴展能力。
圖3給出了一個用戶使用云計算的示意，用戶對云資源的使用不用關注具體技術實現細節，只需關注業務的體驗。比如當前被廣泛使用的搜狗拼音輸入法，它其實就是一種云服務：搜狗輸入法能夠以快速簡單的方式為使用者提供需要的語境、備選的語素，使得文字的編排可以成為激發靈感的一個輔助工具；但是用戶并不關注搜狗輸入法在后臺運行的數千臺服務器提供的大型集群計算，這些工作都交給了ISP。
圖3 云計算視圖
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云計算模型
對于云計算的分類，目前比較統一的方式是從以下兩個維度進行劃分。
按服務的層次。
圖4 云計算的服務層次
如圖4所示，最底層是IT Foundation，嚴格來說這并不是云計算的一層，是構成云計算的IT基礎設施的集合，具體表現為不同的軟硬件廠商的產品與方案。
云計算服務的基礎層次是IaaS（Infrastructure as a Service，基礎架構即服務）。在這一層面，通過虛擬化、動態化將IT基礎資源(計算、網絡、存儲)形成資源池。資源池即是計算能力的集合，終端用戶（企業）可以通過網絡獲得自己所需要的計算資源，運行自己的業務系統，這種方式使用戶不必自己建設這些基礎設施，而只是通過對所使用資源付費即可。
在IaaS之上是PaaS（Platform as a Service，平臺即服務）層。這一層面除了提供基礎計算能力，還具備了業務的開發運行環境，對于企業或終端用戶而言，這一層面的服務可以為業務創新提供快速低成本的環境。
最上層是SaaS(Soft as a Service，軟件即服務)。SaaS可以說在云計算概念出現之前已經有了，而隨著云計算技術的發展而得到了更好的支撐。SaaS的軟件是拿來即用的，不需要用戶安裝，因為SaaS真正運行在ISP的云計算中心，SaaS的軟件升級與維護也無需終端用戶參與，SaaS是按需使用的軟件，傳統軟件買了一般是無法退貨的，而SaaS是靈活收費的，不使用就不付費。
層次化的云計算一般也稱為I-P-S云計算，各層可獨立提供云服務，下一層的架構也可以為上一層云計算提供支撐。仍以搜狗拼音為例，由大型服務器群、高速網絡、存儲系統等組成的IaaS架構為內部的業務開發部門提供基礎服務，而內部業務開發系統在IaaS上構建了PaaS，并部署運行搜狗拼音應用系統，這樣一個大型的系統對互聯網用戶而言，就是一個大規模SaaS應用。
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云的歸屬
圖5 云的歸屬
如圖5所示，主要分為公有云、私有云和混合云。公有云一般屬ISP構建，面向公眾、企業提供公共服務，由ISP運營；私有云是指由企業自身構建的為內部提供云服務；當企業既有私有云，同時又采用公共云計算服務，這兩種云之間形成一種內外數據相互流動的形態，便是混合云的模式。
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3 云計算的基礎架構要求
從本質上來說，云計算是一種IT模式的改變，這種變化使得IT基礎架構的運營專業化程度不斷集中和提高從而對基礎架構層面提出更高的要求。如圖6所示，云計算聚焦于高性能、虛擬化、動態性、擴展性、靈活性、高安全，簡化用戶的IT管理，提升IT運行效率，大幅節省成本。
圖6 云計算對基礎架構的關注點
云計算的基礎架構主要以計算（服務器）、網絡、存儲構成，為滿足云計算的上述要求，各基礎架構層面都有自身的要求。如圖7所示，對于服務器，云計算要求其支持更密集的計算能力（目前多路多核架構），完全的虛擬化能力（CPU指令虛擬化、軟件虛擬化、橋片虛擬化、IO虛擬化），多個IO（數據訪問與存儲）的整合—CEE與FCOE；對于網絡，面向100G的性能成為云計算的基本支撐平臺，搭建更扁平化、高度可擴展的架構，滿足虛擬機算環境的大規模二層無環網絡、FCOE/DCE的統一交換、L2-L7的深度高速（10GE級性能）安全集成；對于存儲，高速IO將面向10G/16G，高度擴展的虛擬化海量存儲，面向統一交換IO整合的FCOE。
圖7 云計算的基礎架構要求
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4構建與交付云計算
不論使用I-P-S的哪一層云計算服務，企業都需要考慮是采用SP的計算資源還是自建云計算資源。從目前運營方式，主要可能有6種方式，如圖8所示。
圖8 云計算的服務交付方式
方式一，企業所有，自行運營。這是一種典型的私有云模式，企業自建自用，基礎資源在企業數據中心內部，運行維護也由企業自己承擔。
方式二，企業所有，運維外包。這也是私有云，但是企業只進行投資建設，而云計算架構的運行維護外包給服務商(也可以是SP)，基礎資源依然在企業數據中心。
方式三，企業所有，運維外包，外部運行。由企業投資建設私有云，但是云計算架構位于服務商的數據中心內，企業通過網絡訪問云資源，這是一種物理形體的托管型。
方式四，企業租賃，外部運行，資源獨占。由SP構建云計算基礎資源，企業只是租用基礎資源形成自身業務的虛擬云計算，但是相關物理資源完全由企業獨占使用，這是一種虛擬的托管型服務（數據托管）。
方式五，企業租賃，外部運行，資源共享調度。由SP構建，多個企業同時租賃SP的云計算資源，資源的隔離與調度由SP管理，企業只關注自身業務，不同企業在云架構內虛擬化隔離，形成一種共享的私有云模式。
方式六，公共云服務。由SP為企業或個人提供面向互聯網的公共服務(如郵箱、即時通信、共享容災等)，云架構與公共網絡連接，由SP保證不同企業與用戶的數據安全。
從更長遠的周期來看，云的形態會不斷演化，從孤立的云逐步發展到互聯的云，如圖9所示。
圖9 云的形態演變
在云計算建設初期，發展比較快的是公共云，第一階段企業的數據中心依然是傳統IT架構，但是面向互聯網應用的公共云服務快速發展，不同的ISP會構建各自的云，這些云之間相互孤立，為互聯網的不同用戶需求集服務(如搜索、郵件等)，企業數據中心與公共云之間存在公網互聯（企業可能會采用公共云服務）；
第二階段企業開始構建自己的私有云，或租賃SP提供的私有云服務，這一階段是企業數據中心架構的變化，同時，企業為降低成本，采用公共云服務的業務會增加。
第三階段，企業為進一步降低IT成本，逐步過渡到采用SP提供的虛擬私有云服務(也可能直接跨過第二階段到第三階段)，存在企業內部云與外部云的互通，形成混合云模式。
第四階段，由于成本差異和服務差異，企業會采用不同SP提供的云計算服務，因此，形成了一種不同云之間的互聯形態，即互聯云。
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5結束語
云計算不僅帶來了IT模式的變化，也將引發IT服務的變革，企業和用戶只需要關注數據是自己的，而對數據的計算存儲方式、效率均采用云的服務來實現和提升，云的供應商則將核心業務重點放在IT架構的運營上，服務將成為下一代IT的核心內容。
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