云计算基础,相关概念,IaaS,PaaS,SaaS,CaaS,MaaS

前言

随着数字技术的普及,越来越多的企业面临着海量数据。虽然企业都希望用大数据掘金,然而数字化能力的缺失也使企业极易淹没在这片无边无际的数据海洋里。互联网使得数据的流动和共享成为了可能,云计算技术的发展使数据分析向更加全面的方向迈进。

为什么走向云?

  • 业务需求的爆炸式增长

    在移动互联网还没有兴起的时候,大部分业务的需求量都是可控的,或者说是可控的。传统的互联网可以满足这样的需求。
    但是移动互联网使得需求量呈现爆照式的增长,如果良好的可伸缩性和可扩展性,企业无法满足这种爆炸式地增长。

  • 数据量的爆炸式增长

    移动互联网同时带来了数据量的爆炸式增长,企业想要通过大数据来分析业务需求,传统模式已经不具备海量数据的分析能力了。并且数据需要共享,需要流动,才能产生价值。

  • 成本

    不管时云还是传统的服务器,底层永远是机器在支撑,需要更多的机器和资源。大中型机虽然有很好的功能,但是相对普通的x86或者其他商用服务器来说,过于昂贵。并且不具备良好的可伸缩性和可扩展性。纵向扩展已经触及到成本与性能的瓶颈。那么横向扩展必然是最优的解决方案,云就是天然横向扩展的方案。

云计算是什么?

云计算(cloud computing)是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云是网络、互联网的一种比喻说法。云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算能力,拥有这么强大的计算能力可以模
拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心,按自己的需求进行运算。
通俗的来说云计算就是以前的服务器计算的升级版,其主要有扩展性强、廉价、虚拟化、计算能力强这几个特点。

云计算的相关概念

这里写图片描述

IaaS:Infrastructure-as-a-Service(基础设施即服务)
PaaS:Platform-as-a-Service(平台即服务)
SaaS:Software-as-a-Service(软件即服务)
CaaS:Communications-as-a-Service(通讯即服务)
MaaS:Machine as a Service(物联网即服务)

IaaS

Infrastructure-as-a-Service(基础设施即服务)

云计算的第一层叫做IaaS,有时候也叫做Hardware-as-a-Service。

上面我们说过不管是大型机还是云,底层都是机器资源。时至今日,我们仍然采用的是1946年美籍匈牙利数学家冯·诺依曼于提出体系结构。冯·诺依曼体系结构包括IO,存储器,运算器和控制器。这些便是机器资源。

IaaS层便是对机器资源层面的抽象,当然也包括网络等其它硬件资源。

没有这一层抽象,搭建传统 IT 基础平台是一个漫长的过程,通常由申请,审计,硬件购买与运输,硬件安装与配置,软件安装与配置等步骤组成。在这个过程中繁复的手工配置工作费时费力,而且容易产成人为配置错误。同时,平台环境的升级维护也面临人为配置错误频繁产生问题,造成不必要的影响和损失。由于这些原因,搭建完成的应用运行平台,即使在一定时期内不再需要,也不会被及时释放回收,以供新项目使用。这是造成空闲硬件资源的原因之一。此外,传统基础平台提供的应用运行能力是静态的。然而 在不同时间,应用负载往往是不一样的。为了确保高负载时应用的正常运行,应用运行平台必须能够提供最高运行能力,这就造成了非高峰时的众多空闲硬件资源。

有了IaaS层的抽象之后,硬件资源就是一个黑盒,为我们提供服务。我们不需要关心底层的硬件设施,网络配置等。IaaS会提供服务器,存储和网络硬件等资源。

云计算,云存储,CDN加速等都属于这一层。

该领域已经相对成熟,并且时资本密集型领域。国外最大的服务商为AWS;国内是阿里云占的份额更多。还有一些其他的IaaS公司包括 Microsoft, VMWare, Rackspace和Red Hat.

当然IaaS服务商现在也都提供PaaS,SaaS等甚至更多的服务。

PaaS

Platform-as-a-Service(平台即服务)

本章重点介绍PaaS,因为这是现在云计算发展的重点。同时因为之后的文章会将PaaS与Docker做一些比较。

云计算的第二层就是PaaS,某些时候也叫做中间件。所有的开发都可以在这一层进行,节省了时间和资源。开发不在需要关心运行时的环境,虚拟机是什么操作系统,有什么配置,网络环境是什么样的等。PaaS提供一切运行时,即runtime。保证开发,测试,生产的一致性。免去繁琐的开发维护工作。

平台服务已经成为实践云计算的重点之一,它将应用运行所需的 IT 资源和基础设施以服务的方式提供给用户,包括了中间件服务,信息服务,连通性服务,整合服务和消息服务等多种服务形式。PaaS 模式,基于互联网提供对应用完整生命周期(包括设计、开发、测试和部署等阶段)的支持,减少了用户在购置和管理应用生命周期内所必须的软硬件以及部署应用 和 IT 基础设施的成本,同时简化了以上工作的复杂度。为了确保高效地交付具备较强灵活性的平台服务,在 PaaS 模式中,平台服务通常基于自动化的技术通过虚拟化的形式交付,在运行时,自动化,自优化等技术也将被广泛应用,以确保实时动态地满足应用生命周期内的各种 功能和非功能需求。

PaaS除了提供运行时外,也会提供软件的基础功能的服务,如通信,存储,推送等。

PaaS目标

PaaS模式,从产生空闲硬件资源的根本原因入手。建立了快速搭建部署应用运行环境动态调整应用运行时环境资源这两个目标。依据虚拟化与自动化技术实现应用运行环境的即时部署以及快速回收,降低了环境搭建时间,避免了手工配置错误,快速重复搭建环境,及时回收资源, 减少了低利用率硬件资源的空置。另一方面,根据应用运行时的需求对应用环境进行动态调整,实现了应用平台的弹性扩展和自优化,减少了非高峰时硬件资源的空置。

满足PaaS的条件

在实际应用中,PaaS 模式的重要应用场景之一是向用户交付一个支撑应用运行的应用运行平台(Applications Running Platform,以下简称 ARP)。基于 PaaS 模式构建应用运行平台,需要满足以下典型需求:

  1. 提供定义应用需求的接口

    用户可以方便地定义满足应用功能需求所需的组件,同时可以定义应用的非功能性需求,例如可用性,服务水平等;

  2. 提供基于应用需求快速构建应用运行环境的能力

    能将应用需求映射为物理的 IT 资源和基础设施的具体配置和拓扑结构,并进行快速部署;

  3. 提供运行时实时动态满足应用需求的能力

    将应用需求映射为运行策略,在运行时,根据系统运行的实际状况,例如负载状况,动态地对物理的 IT 资源和基础设施进行调整,例如调整负载分配或增减计算资源,使 ARP 具备足够的弹性和灵活性,以实时动态地满足应用需求。

PaaS组件

针对上述需求,基于 PaaS 模式构建 ARP 的解决方案至少需要包括如下组件:

  • 需求与运行策略库

    向用户提供定义应用需求的界面,保存应用需求,并将应用需求转化为部署及运行策略,提供给平台交付组件和运行时控制组件;

  • 软件映像库

    提供应用运行平台所需的基础软件;

  • ARP硬件资源池

    以虚拟化的方式,提供应用运行平台所需的硬件资源,基于IaaS;

  • 平台交付组件

    根据部署或调整策略,通过部署或调整软件及 APR 硬件资源池来创建或调整应用运行平台;

  • 运行时控制组件

    根据运行策略和实际运行状况动态调整 ARP 资源池,并向平台交付组件动态提供调整策略。

SaaS

Software-as-a-Service(软件即服务)

云计算的第三层也就是所谓SaaS。这一层是和你的生活每天接触的一层,大多是通过网页浏览器来接入。任何一个远程服务器上的应用都可以通过网络来运行,就是SaaS了。
你消费的服务完全是从网页如Netflix, MOG, Google Apps, Box.net, Dropbox或者苹果的iCloud那里进入这些分类。尽管这些网页服务是用作商务和娱乐或者两者都有,但这也算是云技术的一部分。
一些用作商务的SaaS应用包括Citrix的GoToMeeting,Cisco的WebEx,Salesforce的CRM,ADP,Workday和SuccessFactors。

PaaS还是发展的初期,但是SaaS已经红火数年了。包括的服务有CRM OA ERP等。PaaS和SaaS的发展情况主要取决与企业是技术驱动or业务驱动。

Caas

Communications-as-a-Service(通讯即服务)

CaaS是将传统电信的能力如消息、语音、视频、会议、通信协同等封装成API(Application Programming Interface,应用软件编程接口)或者SDK(Software Development Kit,软件开发工具包)通过互联网对外开放,提供给第三方(企业、SME、垂直行业、CP/SP以及个人开发者等等)使用,将电信能力真正作为服务对外提供。
也被称为云计算的第四种业务形式,目前国内华为已经在着手在建立CaaS的生态圈。

MaaS

Machine as a Service(物联网即服务)

这个概念伴随着物联网产生,物联网常见的两种业务形式就是MAI与MaaS,因此MaaS属于物联网业务形式的一种。
随着物联网业务量的增加,对数据存储和计算量的需求将带来对“云计算”能力的要求:
云计算:从计算中心到数据中心在物联网的初级阶段,PoP即可满足需求
在物联网高级阶段,可能出现MVNO/MMO营运商(国外已存在多年),需要虚拟化云计算技术,SOA等技术的结合实现物联网的泛在服务: TaaS (everyTHING As A Service) 。

服务

不管是xxx as a service,云计算的目标便是提供服务。IaaS对硬件资源进行抽象,PaaS对运行时进行抽象,SaaS对软件进行抽象。更加合理的利用硬件,计算机即软件资源。抽象并不代表就不存在了,只不过对使用者来说,服务是个黑盒,服务内部对使用者是透明的,使用者不再需要去关心服务范畴内的任何事情了。
比如:你去4S店修车,你只要申请这个服务,车就可以修好了。就是这么简单。

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