2.1 云计算概述
“云”一词常被用来比喻互联网。这种用法最初来源于它在网络图中一般描绘为云的轮廓，用来表示跨越整个运营商骨干网（即拥有云的一方）到对方云端点位置的数据传输。本节将介绍云计算的一些基本概念，包括云计算的定义、特征和体系架构等。
2.1.1 云计算的定义
由于云计算是由不同的企业和研究机构同步推进的技术，所以关于云计算的定义有很多，至今并没有一个公认的定义和标准。
一般将云计算定义为：云是由硬件资源、部署平台和相应的服务等方便使用的虚拟资源构成的一个巨大资源池。根据不同的负载，这些用户所需的资源可以动态地重新配置，以达到一个最理想的资源使用状态。也可以将云计算归纳为：云计算以虚拟化技术为核心，将共享的硬件和软件等资源抽象成一个统一的资源池，通过互联网这一载体，向用户按需提供所需的资源。其特点在于多用户共享、大数据处理与大数据存储。
微软认为云计算应该是“云+端”的计算，将计算资源分散分布，分别放在云上、用户终端和合作伙伴处，最终由用户选择合理的计算资源分布。
云计算就是服务可租用、服务可计量及高性价比的总和，如图2-1所示。
图2-1 云计算等式
从上图可以看出，需要同时满足可租用、可计量、高性价比的条件才可称之为云计算。
2.1.2 云计算的特征
云计算具有以下特征。
1）按需自助式服务（On-demand Self-Service）：用户根据实际需求使用和扩展云计算资源，通过网络方便地进行计算能力的申请、配置和调用，服务商能够及时地进行资源的分配和回收。云计算能快速提供资源和服务。
2）广泛的网络访问（Broad Network Access）：通过互联网提供自助式服务，不用有关的软件和硬件的支撑，也不需要用户了解具体资源的物理位置，可以直接通过互联网或局域网进行访问，即可得到计算资源。
3）资源池（Resource Pooling）：供应商将计算资源聚集到一起，通过多租户模式分配给用户不同的虚拟资源，并综合考虑用户的需求后再重新分配资源。各个用户可以得到专门独立的资源，用户不需要任何控制和操作，也不需要了解资源的具体位置，通过资源池可以得到高级别、抽象化的云计算资源。
4）快速弹性使用（Rapid Elasticity）：快速部署资源或获得服务，云的快速计算能力能够满足服务商对用户资源供应的需求。云计算按用户的需求快速部署和提供资源。因为资源和服务可以是无限的，可以让用户随时随地购买，并且对于购买数量也是没有要求的，用户只需按需付费即可。
5）可度量的服务（Measured Service）：云可以提供一些抽象服务，如存储、处理等，通过这些抽象服务的计量能力优化云中资源的利用率，也可以监测和管理用户的资源使用过程。并且在云服务的过程中，供应商和用户是透明清晰的。
2.1.3 云计算的体系架构
云计算可以按需提供弹性资源，它的表现形式是一系列服务的集合。它的体系结构由5部分组成，分别为应用层、平台层、资源层、用户访问层和管理层，如图2-2所示。
图2-2 云计算的体系架构
云计算的本质是通过网络提供服务，其体系结构以服务为核心。
1.资源层
资源层是指基础架构层面的云计算服务，可以提供虚拟化的资源。服务器服务提供操作系统的环境，如Linux集群等。网络服务提供网络处理能力，如防火墙，VLAN等。存储服务为用户所需的资源提供存储能力。物理资源是指承载资源的物理设备，如服务器等。
2.平台层
平台层为用户提供对资源层的各项云计算服务的封装，帮助用户构建所需的应用。数据库服务提供可扩展的数据库处理的能力。中间件服务为用户提供可扩展的消息中间件或事务处理中间件等服务。
3.应用层
应用层提供软件服务，企业应用为面向企业的用户提供软件服务，如财务管理、客户关系管理和商业智能等。个人应用为面向个人的用户提供软件服务，如电子邮件、文本处理和个人信息存储等。
4.用户访问层
用户访问层为用户使用云计算服务所需的各种支撑服务提供平台，对不同层次的云计算服务提供与之相对应的访问接口。服务目录是包含所有服务的服务列表，用户可以通过目录直观便捷地选择所需要的云计算服务。订阅管理可以对提供的服务进行管理，用户可以查看订阅的服务，也可以停止服务。服务访问为不同层次的云计算服务提供访问接口，如果是资源层的访问，提供的接口就是远程桌面等；如果是应用层的访问，提供的接口可能是Web等。
5.管理层
管理层提供对全部的云计算服务的管理，安全管理指授权控制服务、用户认证和审计等功能。服务组合指用户可以对需要的云计算服务进行组合。服务目录管理服务可以对服务目录和服务进行管理，管理员可以对服务进行增加和删除。服务使用计量可以统计用户的使用情况，然后对用户进行计费。服务质量管理指管理服务的性能、可靠性等。部署管理指自动化部署和配置服务的实例。服务监控记录服务的健康状态。
2.1.4 云计算的类型划分
云计算根据服务对象可以分为私有云、社区云、公共云和混合云4类。
1.私有云（Private Cloud）
单独为一个客户使用而构建的云基础设施，可以对数据的安全和服务质量进行最有效地控制。私有云可在企业数据中心部署，也可以在一个主机托管场所部署，其主要由一个组织拥有或租用。
2.社区云（Community Cloud）
社区云被一些组织共享，提供某一方面的社区服务的基础设施，社区服务包括针对安全要求、遵守政策等。
3.公共云（Public Cloud）
公共云由一个云计算服务的销售组织或公司所有的基础设施组成，这类基础设施由组织或公司销售给普通消费者使用。公共云提供灵活并且可扩展的服务，从而降低消费风险和成本。
4.混合云（Hybrid Cloud）
混合云的基础设施是由两种或两种以上的云（私有、社区或公共）组成的，各类云相对保持独立，用标准的或专有的技术将它们组合起来，数据和应用程序均有可移植性。混合云有助于提供按需和外部供应方面的扩展。
每一种云计算都有自身的特点，具体特点比较如表2-1所示。
表2-1 云计算类型的比较
2.1.5 云计算的服务模式
云计算是一种IT服务交付模式，把IT资源、数据和应用作为服务通过网络提供给用户。典型的服务模式有3类：软件即服务（SaaS）、平台即服务（PaaS）和基础设施即服务（IaaS）。
1.软件即服务
SaaS（Software as a Service）以服务的方式把应用程序提供给用户，用户无须安装软件，只需要通过浏览器就可使用Internet上的软件，满足其某种特定需求，供其消费。
优势：简单易操作，初始投入成本低，免费试用。
2.平台即服务
PaaS（Platform as a Service）以服务的方式把应用程序开发和部署平台提供给用户。用户基于云计算服务商提供的服务引擎构建服务，常用的服务引擎有互联网应用程序接口（API）、运行平台等。
优势：开发、部署简单，维护和管理简单。
3.基础设施及服务
IaaS（Infrastructure as a Service）以服务的方式将服务器、存储和网络硬件及相关软件提供给用户。用户无须购买物理设备，如服务器、网络设备和存储设备等，只需通过云计算服务上提供的虚拟硬件资源进行网上租赁，就可以创建应用程序。
优势：节约费用，灵活，可随时扩展和收缩资源，安全可靠。
无论是SaaS、PaaS还是IaaS，其核心概念都是为用户提供按需服务，都希望用最少的资本支出获得最大的能力和商业价值。