剖析雲端運算技術及架構（1）

   我希望能有這樣一台電腦：運算能力可大可小，儲存空間也可大可小，我需要多少就配多少，只需要通過參數配置就達到電腦系統的升級和降級。其實雲端運算就是要提供給每個網路使用者這樣的一種邏輯上的電腦。

 我前面的博文已經講了雲端運算的一些概念和我的理解，其實我覺得要把握為什麼會有雲端運算，只要把握住兩個地方，一是資本的逐利性，二是充分資源共用。資本的逐利性是雲端運算的根本動力，降低成本，提高效率，實現利潤最大化是其根本目標，而資源充分共用是雲端運算的達到這個目標的根本手段，這是由資源的最根本特性--稀缺性決定的，如果某個資源是非常充足，比如空氣，除非用特殊手段控制或者武力逼迫人們去購買，否則是沒有人願意去花錢的，也沒有這個必要。雲端運算就是要通過資源充分共用來為使用者提供隨需應變的計算服務,什麼叫隨需應變呢？簡單的講就是我要500M的空間，就分配500M，我要10個並發使用者的效能，1000個並發的效能只要付錢購買，通過一些簡單的參數就可以達到，而不需要進行硬體上的擴充和升級（這些由雲端運算廠商完成），也不需要暫停服務，很方便，很理想吧。
    那麼要達到這個目標，該如何來做呢？
我們知道電腦系統模型可以簡化為5個部分：輸入，輸出，計算，網路和儲存。我們逐一來分析一下這些部分如何滿足雲端運算下的要求：
首先是輸入和輸出，為了簡化討論，我們只討論互動中的輸入和輸出，因為其它形式的輸入和輸出，一方面可以歸於資料存放區部分，一方面也不會對雲端運算有很大的影響（雲端運算不屬於即時控制系統）。互動中的輸入輸出其實就是我們常說的用戶端，由於用戶端都是與使用者直接關聯的，其共用度很差，也無法高度共用，因此這部分對雲端運算沒有產生特別的需求，與傳統的計算沒什麼特別的地方。由於雲端運算系統大部分的計算都是在服務端，因此用戶端的要求不是很高，這也是雲端運算可以減少成本的主要原因之一。
    其次，網路是電腦系統各個部分間的紐帶，要充分實現資源的共用，網路的頻寬和品質就是非常關鍵的，也是能實現雲端運算架構的關鍵所在。雲端運算這種思想其實並不是什麼特別創新的思想，雲端運算之所以能在當下興起，與網路等硬體的飛速發展是密切不可分的。電腦網路的高速發展是電腦系統能夠分布架構的關鍵。由於頻寬和速度都在增加，因此網路這部分不再是雲端運算發展的一個障礙。相反，網路的快速發展為雲端運算的發展奠定了基本的條件。雖然雲端運算中，網路的地位很重要，但由於網路本身只是一個通道，其共用模型也非常成熟，因此相對來說比較容易滿足雲端運算的需要。從技術上來說，網路編程技術在雲端運算下就是非常重要而基礎的技術。
     第三，對於雲端運算而言，要達到隨需應變的目標，前面三個部分由於本身所處的位置，相對比較容易，真正的瓶頸在於計算和資料存放區這兩個部分。我們知道，傳統的計算系統，增加計算能力或者是儲存能力無非就兩條途徑，一是增加裝置數量，二是提高裝置本身的能力。其實在雲端運算下，這兩種擴大能力的方式依然有效，只是雲端運算的關注點不再是這種簡單能力擴充模式，而是關注在如何充分共用這些資源上。
     雲端運算要解決的是企業對計算（包括儲存）能力的彈性需求與企業計算系統建設的相對固定之間的矛盾，這體現在三個方面，一是普遍存在投入過多而浪費，投入過少而不足的情況；二是為了安全可靠，往往很多計算裝置需要備份，而傳統的備份模式本身就是一種浪費；三是計算系統的建設本身需要時間，在應對企業計算能力的需求變化時有很大的遲滯性。要解決這些問題，一個可行的方式就是將計算（儲存）資源集中，大家共用這些資源，雖然從單個企業來說需求在變化，但整體上，所有企業的需求變化卻相對固定（大家都同時處在需求高峰或低穀的可能性還是很小的），計算（儲存）資源的浪費就會得到遏制。由於是資源集中式管理，計算能力的變化需求是針對平台上所有的企業，因此這種需求變化會相對穩定，而且就是擴充也相對比較容易。這也是雲端運算能夠達到隨需應變的根本原因。其實在人們的生產活動中，使用這種方式來解決資源使用成本的地方非常普遍，大部分租賃性行業都帶有這種性質。因此來講，雲端運算的思想並不是什麼很高深的東西，它只是人們在解決這種資源需求矛盾的方法在電腦領域的一種應用。
     雲端運算通過集中資源，充分共用來解決上述的矛盾。但真正實現起來，並不是單純的集中資源，相互共用就可以了，是需要很多技術來保證的。因為資源是共用的，那麼安全性，共用衝突，效能，可靠，隔離等方面的要求會比較高。後面的博文我將主要從計算和儲存兩個部分來看看雲端運算是如何通過技術的手段來保證這些特性的。