《計算機組成與體系結構（原書第4版）》 —1.7　云計算：計算即服務

1.7　云計算：計算即服務

我們一定不會忘記，每個計算機系統的最終目的都是為用戶提供功能。計算機用戶通常不在乎百萬兆字節的存儲和千兆赫的處理器速度。事實上，許多公司和政府機構已經完全“擺脫了技術業務”，其將數據中心外包給第三方專家。這些外包協議往往高度復雜并且要規定硬件配置的每一個方面。除了詳細的硬件說明外，服務級別協議（SLA）規定了系統性能和可用性的某些參數不符合協議要求的罰則。簽約的雙方都要雇人監督合同、計算賬單以及在需要的時候按照服務級別協議確定懲罰措施。由于有額外的管理開銷，因此對于那些想要避免技術管理問題的公司來說，外包數據中心既不廉價，也不容易。

在新興的云計算領域，可以找到一種比較容易的方法。云計算是因特網提供的任何類型的虛擬計算平臺的總稱。云計算平臺由它提供的服務而不是它的物理配置來定義。它的名字來源于象征著因特網的云圖標，但是這個隱喻很好地體現了云基礎設施的含義，因為這個計算機比實際更抽象。“計算機”和“存儲”作為云中的實體呈現給用戶，但是通常跨越多個物理服務器。存儲通常定位到磁盤陣列上，而磁盤陣列并不直接連接到任何特定的服務器上。系統軟件的設計使這種配置感覺是個單一系統，因此我們說它給用戶提供了一個虛擬機。

云計算服務可以用基于計算機層次結構的多種方式定義和交付，如圖1-4所示。在層次結構的頂部，有可執行的程序，云服務提供商可以在因特網上提供一個完整的應用，而不用在本地安裝組件。這稱為軟件即服務（SaaS）。這個服務的消費者不用維護應用或不需要以任何方式關心基礎設施。SaaS應用往往集中于有限的非關鍵性業務應用。著名的例子包括Gmail、Dropbox、GoToMeeting和Netflix。一些專門的產品可用于報稅準備、工資、車隊管理和案例管理等，這僅僅是幾個例子。Salesforce.com是一個開創性的、功能齊全的、用于提供客戶關系管理的SaaS。收費SaaS通常是根據用戶數量按月計費，有時也加上每筆交易的費用。

圖1-4　計算即服務的層次

SaaS的一個最大缺點是消費者對產品的行為幾乎沒有控制權。如果一家公司為了使用SaaS產品不得不對它的處理過程或政策進行徹底改變的話，這可能是有問題的。當公司希望對其應用有更多的控制權，或者需要的應用不能使用SaaS時，可能會選擇在名為平臺即服務（PaaS）的云托管環境中部署自己的應用。PaaS提供服務器硬件、操作系統、數據庫服務、安全組件和備份與恢復服務。PaaS服務提供商管理性能和環境的可用性，而客戶管理在PaaS云上托管的應用。客戶通常是每月按照兆字節存儲、處理器的利用率和兆字節數據傳輸付費。著名的PaaS提供商有Google App Engine和Microsoft Windows Azure Cloud Services（以及Force.com（由Salesforce.com提供的PaaS））。

PaaS不適合于需要配置快速變化的情況。主要業務是軟件開發的公司就是這種情況。要改變運營良好的PaaS業務，需要正式的變更過程，這阻礙了快速軟件部署（迫使公司按照服務提供商的規則行事）。事實上，在員工能夠管理操作系統和數據庫軟件的公司，選擇名為基礎設施即服務或（IaaS）的云模型可能是最好的。IaaS是最基本的云服務模型，僅提供服務器硬件、服務器安全訪問和備份與恢復服務。客戶負責所有的系統軟件，包括操作系統和數據庫。IaaS通常按照使用的虛擬機數量、兆字節存儲和兆字節數據傳輸付費，但是費率比PaaS低一些。最知名的IaaS公司包括Amazon EC2、Google Compute Engine、Microsoft Azure Services Platform、Rackspace和HP Cloud。

PaaS和IaaS不僅解決了數據中心管理的困難，而且提供了基于需求增加和刪除資源的能力，這種能力稱為彈性。客戶只為需要的基礎設施付費。所以，如果一家企業的業務有旺季，那么僅需要在旺季持續期間部署額外的能力。當一家公司在計算需求方面有大的變化時，這種靈活性能夠給公司節省一大筆錢。

云存儲是IaaS的一種受限類型。公眾通過Dropbox、Google Drive和Amazon.com上的Cloud Drive（這里僅列出眾多提供商中的幾個）可以便宜地獲得少量云存儲。谷歌、亞馬遜、惠普、IBM和微軟是為企業提供云存儲的供應商。與云計算一樣，企業級云存儲通常也需要仔細管理性能和可用性。

所有潛在的云計算客戶必須問自己的問題是：維護自己的數據中心便宜，還是購買云服務（包括峰值期間增加的費用）便宜？此外，如同傳統的外包一樣，供應商提供的云計算也涉及相當多的合同談判和管理。在服務提供商和服務消費者之間的關系中，SLA管理仍然是重要的活動。此外，一旦企業將其資產轉移到云上，就可能很難再轉變回公司擁有的數據中心中，而這種需求有可能出現。因此，任何將資產轉移到云的打算必須仔細考慮，并清楚地了解風險。

云計算對計算機科學家也提出了許多挑戰。首先并且最重要的是數據中心的技術配置。基礎設施必須提供不間斷服務，甚至在維護期間。它必須能方便地配置到需要的地方，而不降低或中斷服務。基礎設施的性能必須仔細監測，并且當性能下降到某一設定的閾值時就采取干預措施，否則可能引起SLA罰款。

在云計算的消費者一方，軟件架構師和程序員必須注意資源消耗，因為云計算模式的收費與資源消耗成比例。這些資源包括通信帶寬、處理器周期和存儲。因此，為了省錢，應用程序應該設計成減少網絡上的數據傳輸、節約機器周期并把存儲字節數減到最少。在把程序部署到云中之前，至關重要的是對程序進行非常細致的測試：比如，在一個無限循環中消耗資源的錯誤模塊可能導致月底“驚人的”云賬單。

隨著數據中心的成本和復雜性持續上升（這看不到盡頭），云計算肯定會成為中小企業的選擇平臺。但是云計算并不是無憂無慮的。一個公司可能沒有了技術挑戰，但又會面臨更令人苦惱的供應商管理挑戰。

邊緣數據中心管理 EDCM 云計算

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