雲的是怎麼來的

國外在指代一堆裝置的時候，一般使用Cluster這個詞，而中文翻譯一般是“簇”或者“叢集”。雲這個詞來源已不可考，也許是某個人在講授PPT的時候，順口說了一句"The Servers in the cloud"的吧，這樣Cloud這個詞就誕生了。

對雲的幾種認識

目前人們對雲的認識基本就有4種不同的觀點：雲即裝置、雲即叢集、雲即IT系統、雲即服務

雲即裝置：

這是最原始的觀點，也就是所謂的雲只是指代一堆裝置，因為沒有裝置的支撐，哪來的雲。

雲即叢集：

光有裝置還不行，還需要這堆裝置有機的聯絡起來，相互協同，對外呈現為一個叢集，這是在“雲即裝置”上的一次發展。

雲即IT系統：

上面說到的叢集，也只是一堆伺服器放在一起，可以協作，若要進一步發展，需要加上軟體作為靈魂，比如某企業的IT系統。

雲即服務：

IT系統一般是用來支撐企業的業務的，但是我們能不能通過他來盈利呢？這就涉及到商業模式上面了。主要有如下幾種模式：

直接賣了：

如果像賣房子一樣，受眾很小，因為需要購買一整套IT系統的人很少。

租出去：

這就如同租房子一樣，受眾相對於賣房子大很多。但是盈利慢

利用IT系統來運營某種業務，用來賺錢：

這種方式受眾更大，像郵箱、網頁、部落格，幾乎全民都是客戶，所以盈利面很大。這樣看來，能提供某種形式IT服務的一整套IT系統都是雲。從這個角度，所有的網際網路運營商，比如各大網站，都是雲運營商。

給雲下個定義

那麼雲目前最主流的定義是啥？

上面提到過，裝置組成叢集，叢集搭上軟體稱為IT系統，IT系統用來服務，好了我們可以把之前的觀點結合起來下個定義：

雲是一個可運營的IT系統，

但是這個定義缺少最關鍵的東西，就是資源迅速靈活地部署和回收。所以雲當前最主流的定義為：

雲是一個智慧IT系統，它是：

可運營的

可以迅速靈活部署

可迅速回收資源的

也就是

雲是一個可運營的，迅速靈活部署和回收資源的智慧IT系統。

那麼雲應該具有如下性質：

雲提供商擁有一定規模的硬體基礎（計算、儲存、網路）

作為服務進行交易，而不是實物交易，客戶只是租用資源

也就是雲其實是一種商業模式，如果認為只有底層使用了硬體叢集和虛擬化技術的系統才是雲這種觀點是非常狹隘的。

誰催生了雲

誰催生了雲？當然是需求

傳統IT的問題

網際網路以及智慧終端的普及，讓資訊得到了爆發性的增長，那麼對IT基礎架構（計算、儲存、網路）來說，正在快速被飽和。

我們可以看看傳統IT怎麼運作的？比如運營商部門分析出網頁遊戲業務會有20%的增長，所以需要擴容，比如增加Web伺服器、資料庫伺服器、儲存系統的數量或容量，然後需要採購裝置，遵循一系列的流程，這樣週期非常的長，甚至慢於業務的變化週期。

但是另外一個部們的線上視訊業務因為業績不好，利用率不足60%。

當然最原始的想法是將線上視訊業務的的40%餘量分配給網遊部門，不過會存在大量的技術風險。比如兩種業務部署在同一個作業系統，會增加業務的粘度，不利於運維，然是如果把業務部署在不同的伺服器上，更不利於運維。

加上現在資料中心中存在不同的協議、不同廠商的裝置，如果靠手動來部署、管理和回收資源，效率低而且容易錯，業務上線的速度也不快。

我們總結一下，傳統的IT系統存在三個問題：

業務部署週期長

資源不能充分回收利用，存在孤島

手動部署無法滿足需求。

這就痛點。

雲其實是商業模式

不過上面的說法只是雲誕生的一部分理由，實際上最初的雲，實際是一種商業模式，當商業模式與計算機技術結合之後，才產生了雲這個代名詞。這也是雲沒有外在的像技術一樣嚴格的標準的原因。

系統架構變化

要解決之前提到的業務部署週期長，無法實現自動化，資源不能方便的回收和複用等，最容易想到的技術手段自然是虛擬化。

伺服器虛擬化，即虛擬機器系統，充分利用了資源，再加上Vmotion,DRS(Distrubted Resource Scheduler)等技術，極大的增加了部署靈活性和資源均衡性。

我們來看看部署了虛擬機器以後對之前的問題帶來的變化。

資源充分利用問題：舊業務餘量會自動回收，新業務所需的應用可以直接以虛擬機器的形式部署在物理機，因為作業系統各用各的，粘合影響得以避免。

上線業務週期長的問題：部署虛擬機器消耗的時間比物理機少了很多，上線速度加快

手動部署問題：使用一種資源自動化分配和回收平臺來解決自動化部署問題。

那麼所謂虛擬化，其實就是在傳統的資料中心上加上一個彈性層，這樣整個資料中心就變成了軟資料中心了。

如果還能做到部署回收自動化、可度量化、服務化、可運營的資料中心，則就是一個雲資料中心了。

綜上所述，雲系統中重要的角色有：

虛擬化

叢集化

自動化：實現資源自動部署、排程、分配、回收的管理者

對內可以與其他元件進行通訊，管理資源

對外可以響應業務部署的需求，並且將這些需求轉化為對內的資源排程

這個模組綜合起來就是“自動化”。

可度量化：

也就是使用者用了什麼資源，為期多少時間，耗費多少成本，毛利率幾何，報價幾合可以精確度量、定價。

縱觀雲發展的過程中，說不清到底是先有云這種商業模式還是先有云這種技術架構的，兩者其實是相互催生、相輔相成。

回顧儲存系統的技術發展過程。

最開始的時候，儲存系統只需要關心資料儲存，只要提供一塊空間，怎麼管，怎麼用，底層是不關心的，

後來，儲存系統開始注重資料管理，開發了諸如快照、重刪、容災等功能。

再後來，又到了資料運營階段，還關心資料怎麼用的問題，此時需要更貼近使用者的應用，注重業務展現。

公有云和私有云

現在我們已經有了一個雲化的資料中心了，那麼可以按照資料中心的是對企業內部開放服務還是給任何人開放服務來分為私有云和共有云：

私有云：資料中心對企業內部開發，提供雲服務，比如儲存空間申請、企業應用系統的快速部署等。

公有云：對外營業，通過網際網路提供各種雲服務。

私有云讓企業IT部門角色轉變

傳統的IT部門是一個支撐部門，始終處於業務部門的牽引之下，所有的採購、經費申請必須以業務需求為前提。

那麼怎麼提升IT部門的地位，只要也得與業務部門處於平等的地位。雲中的“服務”兩字正好滿足了這種需求，比如IT部門可以通過建立規範的資源申請流程，然後建立電子工單審批系統，只有通過審批以後才提供對應的服務。還可以統計某個部門在某段時間內使用了多少IT資源，消耗了多少成本。

這樣IT部門成為一個獨立的服務角色，其他部門向IT部門申請資源的時候，是以協商的態度而不是強勢的牽制的態度，而且因為資源可度量了，IT部門可以做出合理的預測，申請後續經費等資源變得更有說服性。

公有云受制於網際網路頻寬發展

如今網際網路的接入速度還是比較低的，大量使用者的速度還是1Mbps，也就是隻有100KB/s的吞吐量的接入速度。此時，若給他一個iSCSI協議訪問的儲存空間是不現實的，最多提供網盤這樣的上傳下載服務。

常用的SaaS服務（網頁、聊天、視訊、網盤等）基本上可以基於低速網路，但是IaaS就困難了，比如訪問虛擬機器的時候，如果不是用xshell這種方式，而是使用虛擬桌面登入，1Mbps非常勉強。而且，如果要安裝軟體，還得把安裝包傳上去。

綜上所述，雲目前最能被廣泛推進的地方就是新建資料中心，企業興建私有云，運營商興建混合雲

雲系統架構及組成

下圖為雲具體的架構：

分為如下幾個層次

物理架構層：比如供電、散熱等

基礎IT架構層：包括網路、儲存、伺服器等

需要注意的是這些伺服器與儲存裝置不是孤島，他們會組成叢集，上面搭載虛擬化，並進行自動化的管理。

基礎架構/叢集管理層

有了叢集還不夠，需要在上面覆蓋虛擬化層來增加系統的彈性。

對於伺服器就是VMware這樣的虛擬機器平臺。對於儲存，就只能分散式檔案系統或者分散式卷管理系統才能滿足這種需求。

資源部署層：

現在我們已經可以得到一個網路、伺服器、儲存的叢集，還需要一個用來管理和驅動叢集的角色。

比如VMware的Vsphere可以進行計算資源的包裹，分散式系統可以進行儲存資源的包裹。

利用VSphere提供的VmoTIon與DRS可以將虛擬機器在叢集節點中靈活移動，自動資源動態分配和回收。

中介軟體層

應用層與資源層需要一箇中間層來適配，這就是中介軟體層

應用引擎層

這一層需要提供一個通用的業務開發平臺，可以實現統一發布。

業務展現與運營層

現在資料中心的架構已經具有叢集化、虛擬化、自動化的形態了，但是這只是對自己有用，對使用者來說，他們不用關心底層用不用叢集或者虛擬化，只關心是否能得到快速的服務和響應

所以我們還需要一個業務展現介面，這就是雲服務。

那麼出租資料中心其實可以在以下幾個層次中進行：

基礎設施即服務（IaaS）

所謂基礎設施指的是雲系統中的硬體設施如伺服器、網路、儲存。所以IaaS只是提供硬體平臺，具體的計算任務由使用者自行部署。

如何賣儲存空間：

可以有多種方式，比如賣裸空間、檔案儲存空間等。

裸空間就是終端使用者看到的是一塊硬碟，所有協議當然首選ISCSI，以便跨越IP網路，這樣使用者可以通過ISCSI IniTIator連線雲提供商的ISCSI Target，然後就可以獲得多個LUN。

對於雲中儲存系統，精簡重刪這些特性應該是必須的，可以降低不必要的空間佔用，而動態分級可以進一步節省儲存成本。

如何賣伺服器、虛擬機器

虛擬機器平臺需要考慮幾種功能：

一是動態遷移，即虛擬機器可以在不影響應用系統的情況下在物理機之間進行遷移。

二是資源動態分配排程，

三是管理方便。

Amazon在IaaS提供兩個產品：彈性計算雲（ElasTIc Compute Cloud , EC2）和簡單儲存服務(Simple Storage Service ,S3)，分別對應了主機計算叢集和儲存叢集

平臺即服務

相對於IaaS，PaaS遮蔽而不出租基礎架構，轉而出租更高一層的軟體平臺。使用者可以通過這個平臺製作應用。因為這個平臺是一種執行與硬體叢集中的軟體，使用者實際上相當於租用了計算業務。

軟體即服務

SaaS是雲服務中的最外層，直接出售業務級別的內容。比如Web網頁等。

例項說雲

下面使用3Tera Applogic的例子來說一下IaaS層

3Tera的IaaS平臺名為Applogic，是一不可以實現IaaS功能的軟體虛擬化平臺。我們可以看一下它的底層架構：

主要分為4大層次：

硬體層：

本層包含伺服器、儲存、網路設施等。

Applogic不要求底層儲存必須是基於SAN的，可以是本地IDE。若干伺服器通過千兆乙太網連線起來，形成叢集。

然後在這個有限且分配不靈活的資源池上，實現一種管理方便、使用方便、資源靈活分配的虛擬化層。

分散式核心虛擬化層(Applogic OS)：

計算虛擬化：Distributed Virtual Machine Manager（DVM）

本層的核心是虛擬機器技術，通過Hypervisor引擎來虛擬化成多個主機，比如說VMware的ESX Server就是實現這個目的的。只不過Applogic使用的是Xen虛擬機器平臺。

儲存虛擬化：Global Volume Store(GVS)子層：

Applogic使用的是自研分散式檔案系統，在這個檔案系統之上虛擬出Volume，而且Volume可以Mirror、Clone、Snapshot等。

每個Volume在多個物理主機上有映象以解決HA問題，並且可以提升讀效能。

而這些Volume對於最終的虛擬機器就是裸磁碟，在這個虛擬化層上，每個節點將自己的本地儲存空間貢獻出來，所有節點的儲存被整合起來進行虛擬化。

網路資源虛擬化：Logical ConnecTIon Manager(LCM):將物理網路搞成虛擬網路

一次性基礎設施虛擬層

所謂一次性基礎設施，其實就是虛擬機器可以按需建立。每個應用程式可以分配一個獨立基礎設施，包括防火牆、負載均衡、Web伺服器、資料庫伺服器等。當要刪除應用程式的時候，可以直接把虛擬機器刪除了。

這些角色可以虛擬成一個個物件，在圖形介面使用滑鼠拖拽的方式建立物件

上圖建立了一個防火牆、負載均衡、2臺Web防火牆、資料庫伺服器，整個網格中的Volume按照Application進行隔離，不同的Application只能看到自己的Volume。

防火牆、負載均衡、WebServer之間互聯的IP使用者不需要關心，系統自動分配，唯一需要配置的是整體Application的IP地址資訊。

網路控制層和應用程式管理層

以Application為單位向用戶交付。

Applogic帶來的革命是把複雜的底層硬體變得簡單，通過拖拽物件來狀態自己的基礎架構，最終以適合某中Application執行的整體伺服器&儲存&網路來交付。

雲的缺點

在看雲的缺點之前先看一下雲的優點：

避免資源的浪費：

節能

角色轉變

存在的問題：

穩定性和安全性：如何解決兩個儲存資源互通的問題，如何才能保證完全隔離。

平臺遷移

怎麼樣才能在不影響業務的前提下遷移到雲平臺上。

不相容的問題：不同雲服務商提供的架構不同，介面也不同。

雲之後的發展

雲的本質

雲本質是一種服務，而不是一種物質，正因為此，它必須基於物質才能顯示功效，《易經》有云：“形而上者謂之道，形而下者謂之器”。所以下器者，謂之伺服器+儲存+部署管理軟體；上道者，謂之“雲”。所以雲是一種道，是一種方式和方法，而不是某種裝置，某個軟體，當然雲需要由硬體+軟體來承載而已。

所以，雲和速度效能沒有直接關係。雲本身不一定就是一個高速高冗餘的東西，而是說底層硬體一般使用平行計算叢集和儲存叢集，在這個基礎上，雲才能表現出更大的效能。

而且雲也不是為了提速而生，它的主要目的是廉價高效的利用資源並降低硬體的應用成本和管理成本。

其實雲早就存在了，只有近兩年才被炒作起來，網際網路伺服器就是雲服務，所以有人提出IT服務即雲，Everything as a service。

其實在40年前，我們還是用集中分時計算，隨後到了世紀相交的紀念，使用者各自購買基礎架構進行計算和儲存，然後又逐漸回到了集中計算的時代，實際上這既不是進化，又不是退化，是“分久必合，合久必分。萬物皆在輪迴中不斷髮展，到一定程度就回到當初的形態，但是承載它的物質是連續不斷的提升的。所輪迴的只是其上的那層能量，謂之道。

Micro、Mini、Normal、Huge、Grid彈性資料中心

彈性核或者軟資料中心：將若干刀片與高密度的磁碟櫃以及微型交換機打包到一個或者幾個機櫃裡面，再覆蓋以彈性層，比如虛擬機器管理系統以及分散式儲存系統，將這樣一個微型彈性軟核心做為一個可提供IaaS服務的整體交付給使用者。

或者再在這個軟核上覆蓋一層業務展現於管理層，直接交付到SaaS層。一櫃或者數櫃交付的彈性基礎設施，可以稱為Micro Cloud

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