雲端運算:互連網上空飄來幾朵”雲”

“只需要640K的記憶體就足夠了。”這是比爾•蓋茨1981年對電腦科學未來的預言。可見即便是電腦天才也很難想到人們對計算能力需求的增長如此之快。今天，TB級資訊儲存已經悄悄走進個人計算，一方面晶片工業延續著摩爾定律，通過PC和大型主機為人們提供計算能力，同時人們也在思考擷取計算能力的新方法。隨著互連網的高速發展以及Google，Amazon等公司的成功，人們將目光投向了網路。基於網路的“雲”計算概念也就因此而產生。

 

什麼是雲端運算
  
讓我們先舉個生活中的例子。過去人們需要自己購買燃氣罐來生火，而今天燃氣基本已經變為集中供應，使用者只要管道接入，即可方便取用。回到企業對於計算能力的需求，目前個人或者企業通常需要自己購買更多PC機或者伺服器來增加計算能力，這就相當過去，買瓦斯罐。那麼是否也能讓使用者通過”管道”隨取隨用計算能力呢？這正是“雲”計算要實現的目標，讓使用者通過高速互連網租用計算能力，而不再需要自己進行大量的硬體投資。這一切是通過“雲”計算核心部分，由成千上萬的工業標準伺服器組成的資料中心來實現的。這些伺服器通過錯綜的分布式網狀連結起來組成伺服器叢集，集中管理，提供計算能力，而分布式的計算過程被隱匿起來，你不需要具體知道是哪台或哪幾台伺服器在為你提供服務，你需要的僅僅是接入這個“雲”。其實，我們已經在感受互連網”雲”。Google的搜尋引擎可以視為雲端運算的典型執行個體。使用者通過搜尋方塊提交查詢計算請求，經過互連網發送到Google的大型伺服器叢集上，Google將搜尋結果再返回給使用者。
而“雲”的計算能力，會隨分布式網路的伺服器叢集規模的不斷擴大而增強。

 

     
目前雲端運算還處於一個起步的階段，許多公司提供著各式各樣的雲端運算服務，從技術供應商到軟體服務提供者等等。總的來看可以將“雲”計算分成以下幾種類型：

1.雲端運算基礎技術供應商
這類雲端運算提供底層的技術平台以及核心的雲端服務。Amazon.com、Google、Sun、IBM都屬於這類。這種雲端運算服務將支撐起整個互連網的虛擬資料中心使得其能夠把記憶體、I/O裝置、儲存和計算能力集中起來成為一個虛擬資源集區來為整個網路提供服務。

2.
雲端運算平台服務提供者
這種形式的雲端運算將開發環境作為服務來提供。你可以建立自己的應用軟體在供應商的基礎架構上運行，然後通過網路從供應商的伺服器上傳遞給使用者。典型的執行個體比如Salesforce.com的Force.com開發平台，以及facebook的開發平台。

3.
雲端運算API供應商
網路服務與軟體即服務（SaaS）是密切相關的，網路服務供應商提供API能協助開發商通過網路拓展功能性，而不只是提供成熟的應用軟體。他們的服務涵蓋範圍從提供分散的商務服務到Google
Maps等的全套API服務。

4.雲端運算互動平台供應商
該類雲端運算為使用者和供應商之間的互動提供了一個平台。例如，RightScale利用Amazon
EC2網路計算服務和S3網路儲存服務的API(應用編程介面 Application Programming
Interface)提供一個操作面板和AWS(Amazon’s Web Services)前端託管服務。

5.雲端運算SaaS
這種類型的雲端運算通過瀏覽器把程式傳給成千上萬的使用者。在使用者眼中看來，這樣會省去在伺服器和軟體授權上的開支；從供應商角度來看，這樣只需要維持一個程式就夠了，這樣能夠減少成本。例如
Google搜尋，Google Apps和Zoho 公司的Zoho Office等線上辦公服務。

 

IT巨頭集結雲端運算
     
雲端運算被認為是”革命性的計算模型”，它是將使用者從案頭推向互連網關鍵的一步棋，在新舊規則交替的緊要關頭，誰贏得了戰場，誰就贏得了規則的制定權。因此在這場雲端運算的較量中不乏互連網巨頭，而它們也各有技術特色。其中最典型的要屬Google和
Amazon.com

 

Google ：GFS、MapReduce和BigTable
      
Google是這場角逐裡重要的角色。Google 的目標是整合全球資訊，所以它比一般網站更早遭遇了只有分布才能儲存的資料。因此Google開發出了特有的GFS
（Google File
System），MapReduce和BigTable技術。GSF是Google最核心的平台,相對於其它檔案系統,

1GSF具有更強的跨資料中心表現,2成千上萬的網路節點的伸縮性,3能滿足上千MB大塊的資料讀寫頻寬的需求,4高效的跨節點操作分發來減少瓶頸，5組件錯誤不再被當作異常，而是將其作為常見的情況加以處理,6大部分檔案的更新是通過添加新資料完成的，而不是改變已存在的資料等等特性.正因此用Google
File System儲存的海量資料分析起來需要的運算量也是驚人的。這就催生了MapReduce
分布式開發平台，通過把海量資料集的常見操作抽象為Map和Reduce兩種集合操作，大大簡化了程式員編寫分布計算程式的難度。BigTable是Google構建於GFS之上的分布式雜湊機制，用來儲存結構化資料.它並不是關聯式資料庫,所以也不支援SQL類型查詢等操作,但它包含千千兆的記憶體,支援每秒鐘處理百萬的讀寫.而這些正式“雲”的基礎架構。如今Google將部分“雲”計算的知識以開源的姿態分享出來，啟動了“代號Google
101”項目，這意味著使用者更多可以參與到基於Google“雲”系統的編程開發，這被視作推廣雲端運算方式的有利手段。

 

Amazon.com：S3、EC2和 SimpleDB
      
Amazon.com也是率先加入“雲”計算服務的供應商之一，比較典型的”雲”計算應用主要包括S3(Amazon Simple Storage
Service)、EC2（Amazon Elastic Compute
Cloud）以及SimpleDB。S3提供線上儲存空間,依託它專屬的分布式儲存技術,解決海量資料(特別是非結構化資料的)線上儲存問題，同時S3
開放了 Web Services為開發人員提供了開發介面,並允許第三方工具例如 S3 Backup , Duplictiy,S3
Solutions等等在Amazon S3上開發。EC2在S3的基礎上更進一步協助使用者提供了線上的計算的能力.
EC2是一個基於Xen虛擬機器管理程式結構的網路計算計算服務。它允許開發人員建立基於Linux的虛機，這種建立過程既可以從零開始也可以使用預先構建好的映像檔案。然後，使用Web服務API或該API的指令碼封裝器，你可以快速部署到任何數目的虛機，幾乎可以運行任何程式。SimpleDB(簡單資料庫)則針對結構化資料查詢的解決方案，目前已經能夠提供資料庫的一些核心功能。對使用者來說，你不再需要針對資料庫的複雜的維護工作，.雖然目前SimpleDB
僅僅是針對的增、刪、改、查等簡單的Web 應用程式資料庫的操作，但對傳統的 RDBMS (關聯式資料庫)功能已經是一個挑戰。

 

     
如今,不僅僅是互連網廠商關注”雲”計算.許多老牌IT巨頭也紛紛加入戰團,推出了自己的雲端運算服務.比如,Sun公司推出“黑盒子”計劃，該計劃雲端式計算理論建立，目標是把資料中心，從局限在擁擠而悶熱的機房裡搬到戶外，變成一個個可移動的集裝箱，企業可以把它移動到各種地方，降低機房的開支。藍色巨人IBM也高調參與了進來並推出IBM“Blue
Cloud”藍雲計劃。該計劃的目標是使企業資料中心與互連網運行更為貼近的電腦與軟體產品組合.
為企業建立屬於自己的雲端運算模型的資料中心。它的特色是可以使IBM繞開資料從本地轉移到互連網過程中的安全問題這一障礙，通過向客戶出售雲端運算方案與終端。微軟也以線上服務戰略”Windows
Live”為基礎，連接起數以億計的Windows使用者，並向他們提供雲端運算，線上儲存是微軟邁出的關鍵一步，比爾蓋茨表示：“當你想到儲存，就會想到Windows
Live。”

雲端運算受到如此多廠商熱捧,究其原因是因為
1.
性價比：雲端運算採用分布式系統具有比集中式系統更好的效能價格比，你甚至可以使用最廉價的PC組成雲，而計算效能確可超過大型主機。
2. 分布式應用:
如公司專屬應用程式多數本身就是分布式的。
3.可靠性：分布式系統具有高度容錯機制，依託伺服器叢集為保證，雲中即使單點伺服器出現故障，也可以將計算任務容易的遷移到其它伺服器中，保證計算的正常運轉。
4.
擴充性：你可以即時的將新伺服器加入現有的伺服器叢集中，增加雲的計算能力。
5.
靈活性：能夠相容不同硬體廠商的產品，相容低配置機器和外設而獲得高效能運算。

 

雲端運算尚不成熟
      
儘管使用雲端運算服務的好處聽起來如此誘人，但更多人卻抱以觀望的態度。這種謹慎來首先是來自於對安全問題的考慮。雲端運算意味著企業的可能要把類似客戶資訊這類很高商業價值的資料存放到雲端運算服務提供者的手中，資料是否安全？在一個資訊為王的時代裡，哪怕是資料片段的泄露也是危險的。其次,目前眾多雲端運算服務提供者各自雲端運算服務的技術和標準還不統一。對於使用者究竟選擇哪家平台造成了不少困惑。另外，企業對於現有本機資料和業務，甚至已經建立了本地的資料中心，應該如何以更低成本何遷移到雲端運算平台之中。企業是否習慣與同樣接入雲端運算的企業共用自己的資源，是否習慣“雲“計算依服務付費的新的商業模式等等還有許多的疑惑擺在使用者面前。這些始終是雲端運算推廣發展中繞不開的坎。

 

雲端運算的未來
       
雖然雲端運算技術還處在起步階段，但毫無疑問，雲端運算確擁有了一個光明的前景。在未來，只需要一台筆記本或者一個手機，就可以通過網路服務來實現我們需要的一切，甚至包括超級計算這樣的任務。目前為止，很多人把雲端運算的注意力集中於
“軟體即服務”但是，“軟體即服務”只是冰山一角，未來的趨勢是從你的工作生活到娛樂再到不同的社區，無論您在哪裡，無論您接觸到的是什麼，一切事務都能以一種“服務”的形態體現在您面前。雲端運算宣告以裝置為中心計算時代的終結，取而代之的是以互聯為中心的計算方式，毫無疑問，裝置將繼續扮演重要的角色，但在下一個發展階段，各種基於裝置的互動性雲端服務才是真正的焦點。

 

        把你的電腦當做存取點，剩下的一切都交給互連網吧，現任Google
CEO施密特對於未來計算模式預言90％計算任務都能夠通過雲端運算技術完成。這位擁有在SUN、Novell、Google工作經曆，被人們戲稱一生與微軟鬥爭的人，是否真能帶領Google使人們放下PC,把互連網變成為擷取計算資源的新方法，我們還不能肯定。但至少以那些推動雲端運算的IT巨頭們現在確實擁有了一個不錯的開局。