云计算：概述 -

2009年6月12日
第7卷，第5期

云计算：概述

从 CTO圆桌会议中提炼出的重要云计算问题摘要

也许比我们在IT领域看到的任何事物（自从分时系统发明或PC引入以来）都更甚，云计算代表了信息服务交付架构的范式转变。本概述介绍了2008年云计算和虚拟化CTO圆桌会议期间讨论的一些关键主题。尽管本概述并非旨在取代深入的圆桌讨论，但它总结了小组普遍认同的基本问题，并应帮助读者评估云计算对其应用领域的适用性。—Mache Creeger，CTO圆桌系列主持人

什么是云计算？

谷歌、雅虎、亚马逊和其他公司已经构建了大型的、专门构建的架构来支持他们的应用程序，并教会了世界其他地方如何构建大规模可扩展的架构来支持计算、存储和应用程序服务。

云计算是将服务、计算和/或数据——为了成本和商业优势——从本地迁移到内部或外部的、位置透明的、集中化的设施或承包商。通过使数据在云中可用，它可以更容易和更普遍地被访问，通常以更低的成本，通过在共享的通用平台上实现增强的协作、集成和分析的机会来增加其价值。

云计算可以分为三个领域

SaaS（软件即服务）。支持WAN的应用程序服务（例如，Google Apps、Salesforce.com、WebEx）
PaaS（平台即服务）。用于开发新应用程序的基础元素（例如，Coghead、Google Application Engine）
IaaS（基础设施即服务）。在集中式、位置透明的服务中提供计算和存储基础设施（例如，亚马逊）

使能技术。 以下先导技术使当今的云计算成为可能

SaaS
低成本存储
低成本且充足的客户端CPU带宽以支持大量的客户端计算
复杂的客户端算法，包括HTML、CSS、AJAX、REST
客户端宽带
SOA（面向服务的架构）
来自谷歌、雅虎、亚马逊和其他公司的大型基础设施实施，提供了真实世界的、大规模可扩展的分布式计算
商业虚拟化

资本支出与运营支出权衡

过去，开发应用程序服务需要大量的资本支出（CapEx）来构建基础设施，以满足部署前的峰值服务需求。服务成功的风险加上大量资本支出投资的运营要求严重限制了资金。云计算通过允许费用与资源使用紧密相关来解决这个问题，从而跟随收入而不是在收入实现之前为峰值容量购买。在云平台上运行应用程序服务通过三种基本方式实现这一点

它将资本支出转移到运营支出（OpEx），使费用与资源使用紧密相关。

它允许服务所有者通过避免对内部购买服务器的需求来消除大量的系统管理人员。

它简化了服务扩展的路径，而无需在服务成功时进行扩展服务容量所需的资本密集型架构更改。

由于部署新服务的成本大大降低，并且费用跟踪实际使用情况，企业可以开发和部署更多服务，而不必担心为可能永远不需要的专用基础设施注销巨额资本投资。虽然初创公司更关注成本，但企业同样关注灵活性，以便进行所需的服务更改并实现最大的敏捷性。一些硅谷初创公司能够完全不使用基础设施，而是使用外部服务进行电子邮件、互联网、电话和源代码控制。这使得初创公司能够将其所有资源集中在其核心差异化努力上。

益处

大规模多租户实现了显著的经济优势。 共享超大规模多租户数据中心的资源和购买力提供了经济优势。例如，一家大型工程服务公司目前提供千兆字节托管存储的内部成本为每月3.75美元，而亚马逊每月收费10到15美分。最初，该公司ISP收费为每月每兆字节3,500美元。在检查了YouTube等公司的成本结构后，这家工程服务公司认为YouTube的成本在十几美元。利用网络对等互连安排并将公司的接口整合到靠近ISP的POP（存在点）的位置，已将成本降至YouTube水平。

虚拟化的广泛使用也大大降低了公司的数据中心资本支出。在虚拟化之前，服务器利用率在2%到3%之间，数据中心总面积约为35,000平方英尺。随着虚拟化的广泛应用，服务器利用率高达80%，服务器整合已将数据中心的面积缩小到1,000平方英尺。

随着越来越多的云服务供应商出现，计算和存储将成为真正的商品，具有细粒度的定价模型，并提供套利机会，类似于天然气和电力等其他商品。在云模式下，定价基于直接存储使用和/或消耗的CPU周期数。它使服务所有者从基于整个服务器或存储单元承诺的粗粒度定价模型中解放出来。

将高固定资本成本转变为低可变费用。 在公司内部建立内部云提供了高效的服务平台，同时限制了IT基础设施的内部资本支出。当需求增加超出内部容量时，外部云服务提供商可以提供溢出服务容量。

以前，公司必须为项目运行服务器，即使这些项目可能永远不会被调用——例如提供保修服务。每月800到1,000美元的成本对于在数据中心机房闲置一台服务器来说并非不合理。通过将这些项目迁移到外部IaaS供应商，这些功能可以放置在云中，并且仅在需要时运行服务，每CPU小时只需几美分。通过这种方式，公司可以将高固定成本转变为非常低的可变成本。

灵活性。 对于大型企业而言，无需建立基础架构即可轻松部署全套服务可能比节省成本更具吸引力。贝克特尔公司必须在几乎没有通知的情况下在全球范围内建立新的工程中心。通过使用内部云IT资源，贝克特尔现在可以在30天内将这些中心设置为完全运行。

更平滑的可扩展性路径。 对于易于通过添加硬件和基础设施资源进行扩展的应用程序架构，云计算允许许多单个服务在广泛的需求范围内进行扩展。 Animoto的服务最初在亚马逊上有50个实例。由于其受欢迎程度，它能够满足飙升的需求，并在三天内扩展到3,500个实例。

然而，并非所有应用程序架构都如此容易扩展。数据库是难以扩展的应用程序的一个很好的例子——因此，像亚马逊的SimpleDB这样的程序被广泛使用。

自助式IT基础设施。 云计算服务模型通常是自助式的，即使在内部模型中也是如此。以前，您必须与IT部门合作来开发您的应用程序、提供执行平台并运行它。现在，就像亚马逊一样，IT部门为自动化平台和基础设施服务定义使用策略，业务线负责人自行开发应用程序以满足这些要求。

大幅降低的灾难恢复成本。 大多数中小企业（中小型企业）不对DR（灾难恢复）进行任何投资。通过允许将VM（虚拟机）发送到云端，仅在需要时才访问，虚拟化成为一种经济高效的DR机制。典型的DR成本是2N（基础设施成本的两倍）。使用基于云的模式，真正的DR可用成本为1.05N，节省了大量成本。此外，由于外部云服务提供商复制其数据，即使丢失一个或两个数据中心也不会导致数据丢失。

通用应用程序平台使第三方能够增加价值。 虽然电信公司正在转向云平台以提高成本效益，但他们也看到了通用应用程序平台带来的机遇。通过允许第三方使用其平台，电信公司可以部署扩展电信公司服务或独立运行的服务。

自动化程度提高。 亚马逊认为自动化是云服务模式的一个显著优势。迁移到云需要更高程度的自动化，因为迁移到场外消除了随叫随到的系统管理员。

从ABI和操作系统依赖性和限制中解放出来。 亚马逊还将云计算视为将数据中心从支持关键应用程序的ABI（应用程序二进制接口）和操作系统要求的需求中解放出来的一种方式。通过EC2，亚马逊提供五种流行的VM供选择：三种Linux风格、OpenSolaris和Windows Server。它唯一关心的是有效地运行VM；它不必参与VM的内部操作。

MapReduce 实现了新服务。 虽然MapReduce不是提供数据仓库功能的最具成本效益的方式，但MapReduce对大型并行处理资源的使用已使许多公司能够提供基于云的数据仓库服务。这使客户无需为小的服务需求而投资购买大型专用硬件。 MapReduce有望实现曾经仅限于专用硬件的其他服务类型。

用例

一家国际金融交易所为开发一项大型服务支付了费用。它将数据托管在云中，并在客户端的桌面上运行应用程序。所有操作都按需付费。这是一个商业服务投入运营所需的初始投资非常低的例子。
Shazam是一家初创公司，其服务在Apple iPod上执行。它对在收音机上播放的歌曲进行采样，将歌曲与云中的库进行匹配，并返回一个链接以在iPod上购买该歌曲。这是一个智能设备与基于云的计算和存储相结合的例子。
Animoto托管在亚马逊上，能够跟踪其服务的需求，并在三天内从50个实例扩展到3,500个实例。
一家全国性报纸希望将涵盖60年期间的扫描图像在线发布。在多次被CIO拒绝使用六台服务器后，该报纸将四太字节的数据移至S3，在周末在EC2上以25美元的价格运行了所有软件，并发布了其产品。
一家主要的国际汽车赛事组织者支持提供实时流媒体视频和实时技术信息的特殊赛事网站。以前，它会保留ISP，购买大量的服务器功率，并雇用500名工程师在ISP处照看服务器以手动执行服务器故障转移。当它迁移到EC2时，服务器租用的节省并不那么大，但它确实实现了人员成本节省的数量级。
Mogulus通过互联网流式传输120,000个直播电视频道，除了它使用的笔记本电脑外，不拥有任何硬件。它为大多数大型媒体网站完成了所有选举报道。其CEO表示，如果没有IaaS，他无法开展业务。

计算和数据之间的距离影响

如何处理计算和数据之间的距离在很大程度上取决于应用程序的需求。如果您需要最大限度地减少昂贵的带宽，那么您应该找到一种方法使两者保持接近。在带宽昂贵且距离无法缩短的情况下，在本地下载数据提取进行处理可能是有意义的。从长远来看，如果开发人员能够以这样一种方式编写应用程序，使其能够根据操作环境（带宽成本、带宽延迟、安全性、法律数据位置要求等）动态调整其数据访问机制，那将是最好的。

数据安全

关于使用外部云服务提供商的一个常见担忧是，它会使数据变得不太安全。由于企业IT安全质量范围广泛，将信息资产委托给公认的云服务提供商很可能提高这些资产的安全性。鉴于许多企业数据中心都在努力为完整的安全架构提供资金、架构和人员配备，并且云服务提供商将IT基础设施作为其主要业务和能力，云可能会为大多数用户提高安全性。此外，75%到80%的知识产权泄露是公司内部攻击的结果，这不会影响以任何方式使用云的决定。

建议

IT部门应建立收入指标，以显示其服务交付基础设施的成本效益。贝克特尔公司使用完成其公司项目所需小时数的倒数。通过提高基础设施利用率，它将其单位产出成本降低了55%——提高了容量和整体满意度。
尽管大多数CIO和CTO都对基于云的服务模式是否是更高效的IT架构感兴趣，但最初的采用通常是自下而上的，并且基于务实的业务需求。通常，CIO是采用链中的最后一个人。
在为您的公司部署服务时，首先努力购买这些服务，然后再自行构建它们。与所有成功的企业一样，不要陷入构建和支持对您的业务而言并非核心的基础设施中。
如果一个应用程序每天执行数万亿次，那么即使是极小概率的故障也是必然的。应用程序开发人员必须接受培训，以接受失败是不可避免的并为其设计。
云计算代表了IT领域权力从那些控制资本资源的人向那些使用自助服务来配置自己的应用程序的用户和开发人员的转移。
通常，IT人员并非理性，并且会抵制失去对权力和预算的控制。这可能是转换为基于云的服务架构的重大障碍。变更管理通常可能是转换为面向云的服务架构的大部分工作（例如，在贝克特尔公司，这大约占工作量的80%），因为人们需要时间走出他们的职业和风险舒适区。云服务模型使传统的IT技能面临风险，这些人需要从管理物理基础设施（如存储或处理）过渡到管理IT策略和服务级别保证。
当负载变化很大时，云计算服务模型表现出色。对于施加明确负载的服务，为内部平台进行资本投资通常更具成本效益（例如，在亚马逊上运行您自己的Microsoft Exchange服务器不是一个好主意）。
通过将其互联网服务重组为类似于YouTube并将接口放置在更靠近ISP POP的位置，贝克特尔公司在几年内能够将延迟降低50%，并将互联网费用降低几个数量级。贝克特尔公司目前每月支付每兆字节10到20美元。

未解决的问题

数据摄取服务是否能够接收大量媒体的物理交付以传输到云端？
是否为应用程序提供了适当的数据位置选择，以便用户可以遵守适用法律？根据现行法律，数据位置合规性可能非常复杂，并且需要复杂的抽象。

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最初发表于Queue 第7卷，第5期—
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