1.3 云计算的特征与分类

云计算的目标是形成计算资源的“自来水”式服务模式。其最高境界是把计算资源（包括它承载的信息资源）做成如自来水厂提供的水、煤气公司提供的煤气、发电厂提供的电一样，只要打开开关，计算资源就会像这些生活资源一样源源不断地进入家庭、办公室和厂房，成为人类生产和生活中不可缺少的一部分。然而这些都与其显著的特征息息相关。

1.3.1 云计算的基本特征

作为一种新颖的计算模式，云计算可扩展、弹性、按需使用等特点都得到了业界和学术界的认可。

美国国家标准和技术研究院提出了云计算的五个基本特性：

1）按需使用的自助服务。客户无需直接接触每个云计算服务的开发商，就可以单方面自主获取其所需的服务器、网络存储、计算能力等资源或根据自身情况进行组合。

2）广泛的网络访问方式。客户可以使用移动电话、PC、平板计算机或工作站等各种不同类型的客户端通过网络（主要是互联网）随时随地地访问资源池。

3）资源池。客户无需掌握或了解所提供资源的具体位置，就可以从资源池中按需获得存储、内存以及网络带宽等计算资源，且资源池可以实现动态扩展以及分配。

4）快速地弹性使用。云计算所提供的计算能力可以被弹性地分配和释放，此外还可以自动地根据需求快速伸缩，也就是说，计算能力的分配常常呈现出无限的状态，并且可以在任何时间分配任何数量。

5）可评测的服务。云计算系统可以根据存储、处理、带宽和活跃用户账号的具体情况，进行自动控制，以优化资源配置，同时还可以将这些数据提供给客户，从而实现透明化的服务。

2010年，由几大云计算商业巨头IBM、SUN、VMware、思科等企业共同支持的《开放云计算宣言》（Open Cloud Manifesto）中，赋予了云计算几个主要的特征：

1）云计算提供了可动态扩展的计算资源，其具有低成本、高性能的特点。

2）客户（最终用户、组织或IT员工）无需担心基础设施的建设与维护，可以最大限度地使用相关资源。

3）包含私有性（在某个组织的防火墙内部使用）和公有性（在互联网上使用）两种构架。

国内云计算方面的专家刘鹏教授在其论著中也给出了云计算的七大特性，该观点也受到了国内业界的普遍认可：

1）超大规模。无论是IBM、谷歌、亚马逊等跨国大型企业所提供的云计算，还是国内企业私有云，一般都拥有上百台至上百万台服务器，云计算规模巨大，同时也为客户提供了前所未有的计算资源和能力。

2）虚拟化。虚拟化是支撑云计算的最重要的技术基石，使得用户可以在任何地方，通过各种终端接入“云”以获取应用服务。

3）高可靠性。相比本地计算机，云计算采用了数据多副本容错等措施，可靠性更高。

4）通用性。在云计算架构下，支持开发出各种各样的应用，且一个云计算可以允许多个应用同时运行与操作。

5）高可扩展性。高可扩展性也是云计算服务的一大重要特征，实现云计算资源的动态伸缩，以满足客户的不同等级和规格的需求。

6）按需服务。用户可以像购买公共资源那样从“云”这个庞大的资源池中购买自己所需的应用和资源。

7）极其廉价。云计算的自动化集中式管理省去了企业开发、管理以及维护数据中心的成本和精力，且可以通过动态配置和再配置大幅度地提高资源的使用率。

IT业专家将云计算与网格计算（Grid Computing）、全局计算（Global Computing）以及互联网计算（Internet Computing）等多种计算模式相比，也归纳出云计算的几大特点：

1）客户友好界面。使用云计算服务的客户无需改变原有的工作习惯和工作环境，只需要在本地安装比较小的云客户端软件，而不会占有大量的电脑空间和花费较大的安装成本。云计算的界面也与客户所在的地理位置无关，只要通过诸如Web服务框架和互联网浏览器等成熟的界面访问即可，真正实现随时随地、安全放心、快捷方便地享用云计算所提供的服务与资源。

2）按需配置服务资源。云计算服务是根据客户需求或购买的权限提供相关资源和服务的。客户可以根据自身实际的需求选择普通或个性化的计算环境，并获得管理特权。

3）服务质量保证。云计算为客户提供的计算环境都拥有服务质量保证，客户可以放心使用，不必担心底层基础设施的建设与维护、备份与保存等。

4）独立系统。云计算是一个独立系统，向客户实行透明化的管理模式。云中软件、硬件和数据都可以自动配置、安排和强化，并以单一平台的形象呈现给客户。

5）可扩展性和灵活性。可扩展性和灵活性是云计算最重要的特征，也是云计算区别于其他效用计算的根本特征。云计算服务可以从地理位置、硬件性能、软件配置等多个方面被扩展。云计算服务具有足够的灵活性，可以满足大量客户的不同需求。

1.3.2 基于部署方式的云计算分类

云计算是一种通过网络向客户提供服务和资源的新型IT模式。通过这种方式，软硬件资源和信息按需弹性地提供给客户。目前几乎所有的大型IT企业、互联网提供商和电信运营商都涉足云计算产业，提供相关的云计算服务。

按照部署方式分类，云计算包括公有云、私有云、社区云、混合云（见图1-2）。

1.公有云（Public Cloud）

公有云又称为公共云，即传统主流意义上所描述的云计算服务。目前大多数云计算企业主打的云计算服务就是公有云服务，一般可以通过互联网接入使用。此类云一般是面向于普通大众、行业组织、学术机构、政府机构等。一般由第三方机构负责资源调配。例如，Google APP Engine、IBM Develop Cloud，以及2013年正式落地于中国的微软Win-dows Azure都属于公有云服务范畴。公有云的核心属性是共享资源服务。

公有云的优势：

1）灵活性。公有云模式下，用户几乎可以立即配置和部署新的计算资源，使用户可以将精力和注意力集中于更值得关注的方面，提高整体商业价值。且在之后的运行中，用户可以更加快捷方便地根据需求变化进行计算资源组合的更改。

2）可扩展性。当应用程序的使用或数据增长时，用户可以轻松地根据需求进行计算资源的增加。同时，很多公有云服务商提供自动扩展功能，帮助用户自动完成增添计算实例或存储。

3）高性能。当企业中部分工作任务需要借助高性能计算（HPC）时，如果企业选择在自己的数据中心安装HPC系统将会是十分昂贵的。不同于小型企业可能需要花费较长的更新周期，公有云服务商可以轻松部署，且在其数据中心安装最新的应用与程序，为企业提供按需支付使用的服务。

4）低成本。由于规模的原因，公有云数据中心可以取得大部分企业难以企及的经济效益。所以，公有云服务商的产品定价通常处于一个相当低的水平。除了购买成本，通过公有云，用户同样也可以节省其他成本，如员工成本、硬件成本等。

公有云的劣势：

1）安全问题。当企业放弃他们的基础设备并将其数据和信息存储于云端时，很难保证这些数据和信息会得到足够的保护。同时，公有云庞大的规模和涵盖用户的多样性也让其成了黑客们喜欢攻击的目标。

2）不可预测成本。按使用付费的模式其实是把双刃剑，一方面它确实降低了公有云的使用成本，但另一方面它也带来了一些难以预料的花费。比如，在使用某些特定应用程序时，企业会发现支出会相当惊人。

2.私有云（Private Cloud）

私有云是指仅仅在一个企业或组织范围内部所使用的“云”，可以有效地控制其安全性和服务质量等。此类云一般由该企业，或者第三方机构，或者双方共同运营与管理。例如，支持SAP服务的中化云计算和中国铁路信息技术中心基于开放架构构建的OpenStack开源云计算解决方案——“铁信云”云管平台就是国内典型的私有云服务。私有云的核心属性是专有资源。

私有云的优势：

1）安全性。通过内部的私有云，企业可以控制其中的任何设备，从而部署任何他们觉得合适的安全措施。

2）法规遵从。在私有云模式中，企业可以确保他们的数据存储可以满足任何的相关法律法规。而且，企业能够完全控制安全措施，所以必要的话可以将数据保留在一个特定的地理区域。

3）定制化。内部私有云还可以让企业能够精确地选择进行自身程序应用和数据存储的硬件。不过实际上，还是由服务商来提供这些硬件的服务。

私有云的劣势：

1）总体成本。由于企业购买并管理自己的设备，所以私有云不会像公有云那样带来很多的成本节约。且在私有云部署时，员工成本和资本费用依然会很高。

2）管理复杂性。当企业自己建立私有云时，需要自己进行私有云中的配置、部署、监控和设备保护等一系列的工作。此外，他们还需要购买和运行用来管理、监控和保护云环境的软件。而在公有云中，这些事务将由服务商来解决。

3）有限灵活性、扩展性和实用性。私有云的灵活性不高，如果某个项目所需的资源尚不属于目前的私有云，那么获取这些资源并将其增添到云中可能会花费几周甚至几个月的时间。同样地，当需要满足更多的需求时，扩展私有云的功能也会比较困难。而实用性则需要依靠基础设施管理和连续性计划及灾难恢复计划工作的成果决定。

3.社区云（Community Cloud）

社区云是面向于具有共同需求（如隐私、安全和政策等方面）的两个或多个组织内部有的“云”，隶属于公有云概念范畴以内。该类云一般是由参与组织或第三方组织负责运营与管理。“深圳大学城云计算服务平台”和阿里旗下的phpwind云就是典型的社区云，其中前者更是国内首家社区云计算服务平台，主要服务于深圳大学城园区内的各高校单位以及教师职工等。

社区云具有以下特点：区域性和行业性；有限的特色应用；资源的高效共享；社区内成员的高度参与性。

4.混合云（Hybrid Cloud）

顾名思义，混合云就是将单个或多个私有云和单个或多个公有云结合为一体的云环境，既拥有公有云的功能，又可以满足客户基于安全和控制原因对私有云的需求。混合云内部的各种云之间是保持相互独立的，但同样也可以实现各个云之间的数据和应用的相互交换。此类云一般由多个内外部的提供商负责管理与运营。混合云的示例包括运行在荷兰iTricity的云计算中心。

混合云的独特之处：混合云集成了公有云强大的计算能力和私有云的安全性等优势，让云平台当中的服务通过整合变为更具备灵活性的解决方案应用。而且，混合云可以同时解决公有云与私有云的不足，比如公有云的安全和可控制问题，私有云的性价比不高、弹性扩展不足的问题等。对于用户来讲，希望是一体化解决方案，同时希望在公有云中构建私有云。当用户认为公有云不能够满足企业需求的时候，在公有云环境中可以构建私有云，来实现混合云。