云計(jì)算中常用基礎(chǔ)知識(shí)簡(jiǎn)介

眾所周知，云計(jì)算的服務(wù)模式可以認(rèn)為包括以下幾個(gè)層次：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS），平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）和軟件即服務(wù)（saas）。在這三層服務(wù)模式中，使用到了云計(jì)算的絕大部分核心技術(shù)。下面，我們就從各層服務(wù)模式入手，簡(jiǎn)要介紹一下在云計(jì)算中所應(yīng)用到的各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)知識(shí)，以便讀者根據(jù)各自需要，有目的地去學(xué)習(xí)，以更好掌握云計(jì)算這一新興的前沿專(zhuān)業(yè)。

一、IaaS

這一層服務(wù)由于是云計(jì)算的最底層，所以包含了比較多的內(nèi)容，例如物理層面的機(jī)架、硬件服務(wù)器及其操作系統(tǒng)和軟件等，這方面不做贅述。與傳統(tǒng)不同的主要有如下幾點(diǎn)：

1、虛擬化技術(shù)

這是一種計(jì)算機(jī)資源管理技術(shù)，是將計(jì)算機(jī)的各種實(shí)體資源，如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存及存儲(chǔ)等，予以抽象、轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn)出來(lái)，打破實(shí)體結(jié)構(gòu)間的不可切割的障礙，使用戶(hù)可以比原本的組態(tài)更好的方式來(lái)應(yīng)用這些資源。這些資源的新虛擬部份是不受現(xiàn)有資源的架設(shè)方式，地域或物理組態(tài)所限制。一般所指的虛擬化資源包括計(jì)算能力和資料存儲(chǔ)。

主要的虛擬化技術(shù)有硬件輔助虛擬化，即利用硬件（主要是CPU）輔助處理敏感指令以實(shí)現(xiàn)完全虛擬化的功能，客戶(hù)操作系統(tǒng)無(wú)需修改，以及使用名為hypervisor的一種軟件，在虛擬服務(wù)器和底層硬件之間建立一個(gè)抽象層。例如VMware Workstation、Xen、KVM等，

2、云操作系統(tǒng)（云計(jì)算管理平臺(tái)）

云操作系統(tǒng)是用開(kāi)源軟件編寫(xiě)的具有高可用性及擴(kuò)展性的云計(jì)算管理平臺(tái)項(xiàng)目，同時(shí)是一個(gè)開(kāi)源云計(jì)算解決方案?？梢约铀俑呱炜s性的公共和私有云（IaaS）的部署、管理、配置。當(dāng)前主流的系統(tǒng)有Openstack和Cloudstack等。

3、云存儲(chǔ)

云存儲(chǔ)是是一種新興的網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)技術(shù)，是指通過(guò)集群應(yīng)用、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)或分布式文件系統(tǒng)等功能，將網(wǎng)絡(luò)中大量各種不同類(lèi)型的存儲(chǔ)設(shè)備通過(guò)應(yīng)用軟件集合起來(lái)協(xié)同工作，共同對(duì)外提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和業(yè)務(wù)訪問(wèn)功能的系統(tǒng)。主要包括對(duì)象存儲(chǔ)和塊存儲(chǔ)等方式。

4、云網(wǎng)絡(luò)

NFV（Network Function Virtualization），即網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，通過(guò)使用x86等通用性硬件以及虛擬化技術(shù)，來(lái)承載很多功能的軟件處理。從而降低網(wǎng)絡(luò)昂貴的設(shè)備成本?？梢酝ㄟ^(guò)軟硬件解耦及功能抽象，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能不再依賴(lài)于專(zhuān)用硬件，資源可以充分靈活共享，實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的快速開(kāi)發(fā)和部署，并基于實(shí)際業(yè)務(wù)需求進(jìn)行自動(dòng)部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等。

SDN（Software Defined Network），即軟件定義網(wǎng)絡(luò)，是網(wǎng)絡(luò)虛擬化的一種實(shí)現(xiàn)方式，其核心技術(shù)OpenFlow通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開(kāi)來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，使網(wǎng)絡(luò)作為管道變得更加智能。

隧道技術(shù)（Tunneling）是一種通過(guò)使用互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)設(shè)施在網(wǎng)絡(luò)之間傳遞數(shù)據(jù)的方式。使用隧道傳遞的數(shù)據(jù)（或負(fù)載）可以是不同協(xié)議的數(shù)據(jù)幀或包。隧道協(xié)議將其它協(xié)議的數(shù)據(jù)幀或包重新封裝然后通過(guò)隧道發(fā)送。新的幀頭提供路由信息，以便通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳遞被封裝的負(fù)載數(shù)據(jù)。

以上幾種加上傳統(tǒng)的VPN、VLAN等網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，共同組成了云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)。

5、云計(jì)算

美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）定義：云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)， 進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲(chǔ)，應(yīng)用軟件，服務(wù)），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。

NOVA是Openstack云管理平臺(tái)中的一個(gè)主要模塊，管理虛擬機(jī)實(shí)例的整個(gè)生命周期，根據(jù)用戶(hù)需求來(lái)提供虛擬服務(wù)。負(fù)責(zé)虛擬機(jī)創(chuàng)建、開(kāi)機(jī)、關(guān)機(jī)、掛起、暫停、調(diào)整、遷移、重啟、銷(xiāo)毀等操作，以及配置CPU、內(nèi)存等信息規(guī)格。

其他還有云計(jì)算調(diào)度、資源評(píng)估、遷移等主要技術(shù)。

6、云安全

云的安全性是相當(dāng)重要的一個(gè)部分，也是用戶(hù)最為關(guān)心的一個(gè)方面，包括了網(wǎng)絡(luò)安全、虛擬化安全，以及云上的訪問(wèn)、通信、操作、數(shù)據(jù)等各項(xiàng)安全性保證。

二、PaaS

PaaS層將IT系統(tǒng)的平臺(tái)軟件層作為服務(wù)進(jìn)行提供，它解決了應(yīng)用軟件依賴(lài)的運(yùn)行環(huán)境（如中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)、運(yùn)行庫(kù)等），為應(yīng)用軟件在云上的順利運(yùn)行提供了平臺(tái)。

1、軟件技術(shù)

包括了docker容器技術(shù)、CI（持續(xù)集成）/CD（持續(xù)交付）技術(shù)、調(diào)度編排技術(shù)和微服務(wù)等。

2、平臺(tái)技術(shù)

包含了REST技術(shù)、多租戶(hù)技術(shù)、分布式緩存、持久化存儲(chǔ)等。

三、saas

saas層在前兩層的基礎(chǔ)上，提供了適合客戶(hù)使用的應(yīng)用軟件，并將其作為自身的服務(wù)內(nèi)容，進(jìn)一步降低了用戶(hù)的實(shí)用技術(shù)門(mén)檻，為其提供了更為便利的服務(wù)。所以，軟件開(kāi)發(fā)技術(shù)成為了這一層中的核心技術(shù)。

應(yīng)用開(kāi)發(fā)

包含了多租戶(hù)開(kāi)發(fā)和用戶(hù)接口等。

以上是云計(jì)算的三層服務(wù)模式及其相關(guān)的核心技術(shù)。在這三層服務(wù)的基礎(chǔ)上，還可以衍生出數(shù)據(jù)即服務(wù)（DaaS），即與大數(shù)據(jù)和人工智能相關(guān)的內(nèi)容，可見(jiàn)云計(jì)算是當(dāng)前眾多先進(jìn)技術(shù)和前沿科學(xué)的基礎(chǔ)。

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