在上一篇文章,我们详细探讨了云计算的定义、特征、部署和服务模型。点击浏览《从0了解云计算系列—云计算定义,特征,部署和服务模型》 但是,仅仅知道这些云计算的相关概念,还是远远不够的,本篇文章进一步探讨云计算目前的发展和应用情况,一窥云计算强大的商业潜力。
云计算从诞生至今,发展不可谓不迅猛,如此迅猛的发展速度,表明云计算拥有强大的发展驱动力,这些驱动力,依次如下:
云计算本身不是一蹴而就的,如何没有长久以来的技术积淀,云计算也不会成为现实,而这些技术的持续发展,又反过来推动着云计算的持续前行,这些发展的技术,包括:
通信技术:近半个世纪以来,通信技术的发展速度,可谓令人震惊。固网接入方面,从24M的DSL铜线接入,发展到了万兆的PON光纤接入。移动接入方面,从1M不到的GSM接入,发展到了10G的5G接入。从联网设备来说,从传统的计算机,发展到了手机、平板甚至万物互联的IOT设备。总的来说,通信技术的发展,让云计算的泛在接入(随时随地从任何设备接入云)成为了可能。
信息技术:信息技术的发展,体现了天下大势合久必分,分久必合的趋势,早期的信息技术是以大型机为代表的集中封闭式计算,中期的信息技术发展成为以个人计算机为代表的分布开放式计算,到了后期的信息技术也就是现代信息技术,是以虚拟机/容器为代表的集中开放式计算。这一系列过程,从集中,到分布,再到集中,也就是我们说的合久必分,分久必合,信息技术的发展,尤其是以虚拟机为代表的集中分布式计算,让云计算资源池化成为了可能。
随着互联网思维的逐渐深入人心,很多传统商业模式都发生了天翻地覆的改变,比如过往以现金结算为主的支付模式,转变成了现在的电子支付,过往以实体店购买为主的购物模式,转变成了现在的网上购物,以路边招手为主的打车模式,转变成了现在的在线打车。这些商业模式的转变,驱动着很多互联网公司转变思维,考虑更多的商业盈利点。
以亚马逊的AWS云计算为例,它是全球市场占有率最高的云计算产品,一开始亚马逊只是看到内部有很多闲置冗余的服务器资源,这些闲置的IT资源,不用的话,是很大的浪费,于是开始考虑,能不能将这些闲置的IT资源,面向用户开放使用,从中收取IT资源的使用费用,就这样AWS云计算也就诞生了。所以可以看到,云计算实际是一次互联网思维尝试下的产物,迄今为止,很多互联网公司,包括亚马逊,谷歌,腾讯,阿里,很多软件公司,包括微软,以及很多通信公司,包括华为,都开始部署并提供云计算产品,推动着云计算产业的不断发展与成熟。
书接前文案例,就算亚马逊推出了AWS云计算,如果没有实际的使用需求,即没有用户或公司,去购买使用亚马逊云计算产品的,那么AWS也不会有今天。这说明,云计算技术发展的前提是市场中确实存在着庞大的云计算使用需求,以至于亚马逊推出AWS云计算产品后,迅速风靡全球,现在几乎全球一半左右的公司企业都使用了各种各样的云计算产品;
这里说的需求驱动,就是传统的企业公司是以自建IT系统,独立使用IT资源的方式弊端很明显。自建IT系统需要在前期非常可观的IT设备购买资金,并且后期需要持续投入IT系统维护费用,这让很多初创公司 & 小公司不堪重负。云计算的到来,可以让公司企业等等用户,不需要再自建IT系统,只需支付少量的云计算使用的费用就可以直接购买使用云计算产品,使用云端的IT资源,省去了IT设备购买,以及IT系统维护的费用。
简单总结一下这部分内容,那就是:通信和信息技术的发展,让云计算成为了可能,商业利益的驱动,让越来越多的公司(云服务提供商)部署提供云计算产品,越来越多的市场需求驱动,让越来越多的公司(云服务消费者),使用云计算产品,三者结合,驱动着云计算的迅猛发展。
前文中,我们讲到,云计算凭借近二十年来ICT行业的技术积累与沉淀,已经具备了商业化部署的能力,但是商业化离不开一个新技术本身的优势。换言之,云计算这一新技术,必须有其强大的优势,才能得以大规模商业化使用,否则就会成为空中楼阁式的纯理论研究。
实际上我们已经提到了云计算技术的优势,这很好理解,如果云计算没有优势的话,自然不会有人使用云计算产品,云计算产业也不会发展到今天。反过来说,现在云计算产业发展如此迅猛,也印证了云计算的强大优势,这些优势,包括:
降低IT成本:云计算让公司企业从自建 & 自维护的IT系统中释放出来,无需支付庞大的IT系统建设和维护的费用,只需要缴纳少量的云计算使用费用。
提高IT使用体验:云计算让用户,可以随时随地,使用任何设备,通过Internet访问使用IT资源,让公司企业,从复杂的IT系统建设和维护中解脱出来。让公司企业,也能用得上ERP系统,CRM系统等高大上软件,而这些软件原本是很昂贵的,可以弹性申请使用IT资源,同时云计算又可以保证IT资源的安全性和可靠性。
综上,云计算大幅削减IT使用成本的同时,又大幅提高了IT使用体验,两相结合,使得传统的自建 & 自维护IT系统方式,显得一无是处,这也使得云计算产业如此迅猛的发展着。
需要说明的是,在云计算的商业化部署场景下,会涉及到诸多角色,比如云服务提供商;那么一个成熟的云计算商业化部署场景里,应该包括哪些典型的云计算相关角色,我们一起来看下,在NIST定义的通用云计算架构中,包括了几种云计算相关角色,如下:
云服务提供商:即提供云服务(云计算产品)的厂商,比如提供AWS云服务的亚马逊,提供阿里云服务的阿里巴巴,提供华为云服务的华为等;
云服务消费者:即租赁使用云服务产品的公司企业和个人消费者;
云服务代理商:即云服务产品的代理商,因为一个产品很难靠厂商自己去销售,所以通常厂商会寻找代理商,由代理商将产品销往全球。云服务既然是产品,自然也会有代理商,比如世纪互联就是微软Azure云服务的中国代理商,在中国范围内,代理销售微软Azure云服务产品;
云计算审计员:即能够对云计算安全性,性能,操作进行独立评估的第三方组织或个人;
云服务承运商:即提供云服务消费者到云服务产品之间连接媒介的厂商,通常云服务消费者是通过Internet访问使用云服务,所以Internet服务提供商,就是这里的云服务承运商,比如中国电信。
云计算已经具备了深厚的技术积累,和强大的技术优势,商业前景令人期待,凡此种种,历史都在呼唤着云计算中心的出现,那么一个云计算中心,应该是如何构成的呢?接下来,我们将深入探讨云计算中心的构成组件,及相关核心技术。
构成一个完整的云计算中心,需要有很多组件协同工作,其中云组件,主要包括:硬件组件和技术组件。硬件组件,指物理存在的IT基础设施,而技术组件,整合物理存在的IT基础设施,形成池化的IT资源池,并将IT资源池,交付用户使用。其中主要的云计算硬件组件(如下IT系统的基础设施层所示),包括:
计算资源:即服务器资源,服务器资源可以认为是IT基础设施中最重要的资源,因为所有的信息处理,都需要经由服务器完成,云计算这一名词里的计算,实际就是指的计算资源(服务器资源),目前通用的服务器,主要是基于X86架构的服务器,也有基于ARM架构的服务器。
想要形成一个庞大的IT资源池,自然需要海量的服务器资源,也就涉及到服务器资源的融合扩展,目前主要有两种资源扩展类型:
1.水平扩展,指服务器资源的横向扩展,即单个服务器性能可能比较弱,但是我们可以积攒海量的服务器,合起来可以获得庞大的计算资源与能力,水平扩展也被称为Scale Out;
2.垂直扩展,指服务器资源的纵向扩展,即提升单台服务器的资源规格与计算能力,比如华为的Fusion Cube,单台服务器就集成了计算,存储与网络资源,性能强劲,垂直扩展也被称为Scale Up。
综上,借由水平扩展和垂直扩展(水平扩展和垂直扩展,两者并不冲突,可以同时进行水平和垂直方向的资源扩展),可以融合海量的服务器资源,之后借助虚拟化技术,形成一个庞大的IT资源池,用户可以按需从该IT资源池中申请资源使用。
存储资源:即各类存储设备,对于公司企业来说,核心数据才是最有价值的,公司大楼可以倒掉,但只要公司的数据信息都还在,这家公司换一个大楼,还可以继续正常运作,所以对于公司企业来说,存储资源就很重要了,公司企业需要将源源不断的数据信息,及时存储到各类存储设备上。
目前存储设备的类型,主要分为:
1.直连存储(DAS),即服务器自身包含的存储设备,所有的服务器都会包含有存储磁盘,就像一台个人计算机,也会有500G或者1TB的存储磁盘;
2.服务器内部的存储磁盘(SAN),考虑到服务器自身包含的存储设备,容量和性能均有限,于是诞生了SAN技术,即将服务器内部的存储磁盘,放置到服务器外部,从而极大的提升了磁盘容量和性能;
3.NAS,这类存储设备也是放置在服务器外部的,和SAN很像,但是NAS自成体系,所以就算没有服务器,NAS本身也是一个独立的存储系统,任何客户端都可以独立访问该存储设备。
综上,存储资源,主要有DAS,SAN,NAS三种类型;另外需要指出的是,我们通常所说的软件定义存储,不是指DAS,SAN或者NAS存储设备,而是一种分布式的存储虚拟化技术。
网络资源:即各类网络设备,很显然云计算中心,包括了海量的服务器和存储设备,这些设备之间,是需要有网络连接的,以构成一个完整的云计算数据中心,而想要构建一个网络,连接众多的服务器和存储设备,自然少不了各类网络设备。
组建网络的网络设备,主要包括:
(1)交换机,用于构建二层网络的网络设备;
(2)路由器,用于构建三层网络的网络设备;
(3)防火墙,用于实现网络安全的网络设备;
(4)负载均衡器,用于实现服务器资源负载均衡的网络设备。
综上,借由各类网络设备,可以实现云计算中心所有设备之间的互连互通,形成一个完整的云计算数据中心,而一个完整的云计算数据中心,才能对外有条不紊的提供各类云计算产品。
分享完云计算硬件组件后,接下来我们继续分享云计算技术组件,包括:
计算虚拟化技术:主要是借助各种虚拟化技术,将物理的服务器资源,转化为虚拟机/容器这样的标准虚拟资源,彻底实现IT资源的池化,用户申请使用的都是虚拟化后的虚拟机/容器这样的标准资源,而用户并不会感知到底层的物理服务器资源。到目前为止,虚拟化技术已经有很多,部分是厂商私有的闭源虚拟化技术,部分是开源虚拟化技术,闭源虚拟化技术,我们可以暂时不讨论,著名的开源虚拟化技术,包括XEN和KVM技术,后续会有专门的文章,讲解各类虚拟化技术,敬请期待哦。
存储虚拟化技术:我们通常所说的DAS/SAN/NAS,只是不同的存储设备类型,并不是指具体的存储虚拟化技术,具体的存储虚拟化技术,是指将分散的各类存储设备,整合成一个虚拟化存储设备。
存储虚拟化技术很有用,因为云计算中心肯定含有海量的服务器设备,每一台服务器都带有存储磁盘,这时候可以借助存储虚拟化,将所有服务器内的存储磁盘,加以整合,虚拟为一个逻辑存储设备;所以存储虚拟化技术,或者成为软件定义存储,是一种典型的Scale Out技术(水平扩展技术)。
网络虚拟化技术,这里主要涉及两类技术:
网络虚拟化和网络功能虚拟化。网络虚拟化,指在底层物理网络(Underlay网络)基础上,创建多个虚拟网络(Overlay网络),这样不同的用户使用不同的虚拟网络,每个用户就好像在独占网络一样,不同虚拟网络之间,也会相互隔离;网络功能虚拟化,即NFV技术,是指通过软件实现具体的网络功能,然后将网络功能软件,部署在通用的服务器硬件上,实现网络功能与网络硬件之间的解耦。比如将传统的交换机Switch,转化为虚拟交换机vSwitch;将传统的防火墙Firewall,转化为虚拟防火墙vFW等。
现在,我们已经知道云计算的技术优势,商业优势,以及具体云计算中心的构成,那么最后一个问题就是,云计算中心,到底可以应用在哪些商用场景下,并为云服务提供商带来收益,为云消费者提供服务。
所以,最后我们看一下云的具体应用,因为一个再牛逼的技术,最终都是要落地使用的,没有优秀的落地应用方案,这样的技术,也终归是空中楼阁一样的存在;毫无疑问云计算,不是空中楼阁,因为迄今为止,已经有了众多的云计算落地应用方案,包括:
弹性计算云服务:这也是云计算最主要的使用场景,即公司企业按需申请IT计算资源(包括服务器,存储和网络资源),基于云端的IT资源,构建自己的IT系统;这样公司企业可以省去一大笔IT设备的购买资金,只需要支付少量的IT资源使用费用,弹性计算云架构如图所示:
存储云服务:存储云服务和弹性计算云服务,基本一致。区别只是计算云服务主要是面向公司企业提供计算资源(服务器资源),而存储云服务主要是面向公司企业提供存储资源,并且提供的存储资源,同样是弹性可伸缩的。这样公司企业不需要再购买各类存储设备(比如SAN,NAS设备等),而直接使用云端的存储资源,只需要缴纳少量的存储资源使用费用,存储云架构如图所示:
桌面云服务:该类云服务目前也是呈现出越来越普及的趋势;传统的IT办公,是每个员工,人手一台电脑,使用自己的电脑办公。但是这样的传统办公模式,存在各种弊端,员工手里的电脑,可能会出现故障,比如1万名员工,1万台电脑,万分之一的故障率,即意味着每天都有一台电脑故障,IT运维压力大,同时还存在信息安全风险,员工电脑里的信息,很容易泄露出去。
使用桌面云服务之后,公司员工不再使用电脑办公,而只需要一台轻量化的云终端设备,从云终端设备登录到云端的桌面云,在云端的桌面云上,统一集中办公;桌面云的优势也很明显:IT运维人员只需要统一集中维护云端设备和资源即可,运维压力减轻,同时员工手里只有一台云终端设备,该云终端设备并无数据信息,只是用来接入桌面云的,所有的数据信息,均存储在云计算中心,信息安全有保障,桌面云架构如上所示。
IDC托管云服务:虽然弹性计算云服务,已经极大减轻了公司企业的IT成本压力,但是并不会减轻公司企业的IT技术压力,因为如果使用的是弹性计算云服务,公司企业可以申请使用云端的IT资源(服务器,存储,网络资源),但是基于云端的IT资源,公司企业仍然需要专业的IT人员构建IT系统(比如ERP系统软件),之后才能使用IT系统,进行日常办公。
如果公司企业规模较小,没有能力构建专业的IT系统,这时可以考虑使用IDC托管云服务,即IDC托管云,已经集成了公司企业办公常用的各类软件系统,这样公司企业可以直接使用云端的各类常用IT系统软件(比如ERP系统软件),而不需要自建IT系统,IDC托管云架构如图所示:
企业私有云服务:企业私有云服务,和IDC托管云服务,基本如出一辙;主要的区别是,IDC托管云里的各类软件系统,是所有公司企业都可以共享使用的,当然存在严格的隔离限制,确保不同公司企业共用软件系统时,不冲突,每个公司企业都像独占使用该软件系统一样。
但是部分公司企业可能觉得不安全,和其他公司共用一套结算系统软件,就算技术层面,可以保证不同公司企业之间足够的安全隔离机制,在心理层面,也会觉得不安全,在此情况下,可以使用企业私有云服务,即公司企业独占使用云端的各类软件系统,就好像这个云是这个企业私有的一样,企业私有云架构如图所示(这个架构和IDC托管云架构基本一样)。
大数据分析云服务:部分公司企业存在着大数据分析的需要,比如金融行业就需要进行海量的客户资料分析,确认哪些客户是优质客户,哪些客户存在违约风险等。这类公司企业,就可以使用大数据分析云,在大数据分析云内嵌入大数据分析引擎(比如分布式计算平台Hadoop),帮助公司企业快速完成海量数据分析,大数据分析云架构如图所示:
数据库云服务:几乎所有的公司企业,都会用到各种各样的数据库产品,部分数据库产品价格昂贵,这使得小公司 & 初创公司,望数据库兴叹,想用却用不起。这时候,公司企业可以使用数据库云服务,在数据库云内嵌入各类数据库产品(包括商业关系数据库,比如Oracle,SAP,IBM,和开源数据库,如MPP、 OLTP Cluster等),公司企业可以灵活选择使用自己想要的数据库产品,数据库云架构如图所示:
媒体云服务:对于广播电视行业的公司,存在媒体资源的采集,编辑,播放控制,音视频转码,管理等各方面的软件处理需求。目前国内外业界都已纷纷推出媒体采集编播的专业化软件,但是这些专业化软件,存在两个弊端:软件本身价格昂贵和软件对于运行环境存在非常高的性能要求。如果公司企业购买使用这些专业化软件,无疑需要支付昂贵的软件费用和购买昂贵的高性能计算设备。
在此情况下,公司企业可以使用媒体云服务,在媒体云内嵌入各类专业化软件,同时依托于云端海量的IT资源,完全可以确保这些媒体专业软件的流畅运行,媒体云架构如图所示:
电信NFV云服务:对于电信行业公司来说,购买专业化的网络设备(比如路由器,交换机,防火墙等),无疑是一笔巨大的资金消耗,这些专业化的网络设备,一般均价格不菲。NFV的出现,无疑打破了这种格局,NFV提倡使用软件,实现各类网络功能(比如防火墙功能,负载均衡功能等),再将软件运行在通用的服务器硬件上(比如运行在虚拟机,或容器内),这样彻底实现网络功能与网络硬件的解耦,降低网络设备成本。
所以电信行业公司,可以使用电信NFV云服务,电信NFV云基于NFV架构,可以提供虚拟化网络设备,比如虚拟交换机vSwitch,虚拟防火墙vFW,虚拟负载均衡器vLB等,电信NFV云架构如图所示。
综上总结看来,云计算的落地应用,主要分为三大类:
(1)直接提供基础的IT资源,比如计算云,存储云服务,直接提供计算,存储资源;
(2)在IT基础设施层之上,提供各类软件系统服务,比如IDC托管云,企业私有云,均是提供办公类软件系统;桌面云,提供操作系统软件;数据库云,提供专业数据库软件;大数据云,提供专业大数据软件;媒体云,提供专业媒体软件;
(3)配合NFV架构,完成网络设备的虚拟化,提供虚拟化的网络设备服务,比如电信NFV云。
最后,简单的回顾一下:
本篇文章主要是进一步阐述了云计算的技术优势,商业潜力,云计算数据中心的构成,以及具体的云计算落地应用方案。如果说之前一篇文章,让我们知道了云计算的相关概念,那么这篇文章,进一步让我们知道了云计算的可行性(包括技术角度,和商业角度),以及具体落地的商业化应用方案,请大家持续关注,后续还有更多精彩内容哦。
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