云計算最初的目標是對資源的管理，管理的主要是計算資源、網(wǎng)絡(luò)資源、存儲資源三個方面。

1、管數(shù)據(jù)中心就像配電腦

什么叫計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲資源?

比如你要買臺筆記本電腦，是不是要關(guān)心這臺電腦是什么樣的CPU?多大的內(nèi)存?這兩個就被我們稱為計算資源。

這臺電腦要上網(wǎng)，就需要有個可以插網(wǎng)線的網(wǎng)口，或者有可以連接我們家路由器的無線網(wǎng)卡。您家也需要到運營商比如聯(lián)通、移動或者電信開通一個網(wǎng)絡(luò)，比如100M的帶寬。然后會有師傅弄一根網(wǎng)線到您家來，師傅可能會幫您將您的路由器和他們公司的網(wǎng)絡(luò)連接配置好。這樣您家的所有的電腦、手機、平板就都可以通過您的路由器上網(wǎng)了。這就是網(wǎng)絡(luò)資源。

您可能還會問硬盤多大?過去的硬盤都很小，大小如10G之類的;后來即使500G、1T、2T的硬盤也不新鮮了。(1T是1000G)，這就是存儲資源。

對于一臺電腦是這個樣子的，對于一個數(shù)據(jù)中心也是同樣的。想象你有一個非常非常大的機房，里面堆了很多的服務(wù)器，這些服務(wù)器也是有CPU、內(nèi)存、硬盤的，也是通過類似路由器的設(shè)備上網(wǎng)的。這時的問題就是：運營數(shù)據(jù)中心的人是怎么把這些設(shè)備統(tǒng)一的管理起來的呢?

2、靈活就是想啥時要都有，想要多少都行

管理的目標就是要達到兩個方面的靈活性。具體哪兩個方面呢?

舉個例子來理解：比如有個人需要一臺很小的電腦，只有一個CPU、1G內(nèi)存、10G的硬盤、一兆的帶寬，你能給他嗎?像這種這么小規(guī)格的電腦，現(xiàn)在隨便一個筆記本電腦都比這個配置強了，家里隨便拉一個寬帶都要100M。然而如果去一個云計算的平臺上，他要想要這個資源時，只要一點就有了。

這種情況下它就能達到兩個方面靈活性：

時間靈活性：想什么時候要就什么時候要，需要的時候一點就出來了;

空間靈活性：想要多少就有多少。需要一個太很小的電腦，可以滿足;需要一個特別大的空間例如云盤，云盤給每個人分配的空間動不動就很大很大，隨時上傳隨時有空間，永遠用不完，也是可以滿足的。

空間靈活性和時間靈活性，即我們常說的云計算的彈性。而解決這個彈性的問題，經(jīng)歷了漫長時間的發(fā)展。

3、物理設(shè)備不靈活

第一個階段是物理設(shè)備時期。這個時期客戶需要一臺電腦，我們就買一臺放在數(shù)據(jù)中心里。

物理設(shè)備當(dāng)然是越來越牛，例如服務(wù)器，內(nèi)存動不動就是百G內(nèi)存;例如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，一個端口的帶寬就能有幾十G甚至上百G;例如存儲，在數(shù)據(jù)中心至少是PB級別的(一個P是1000個T，一個T是1000個G)。

然而物理設(shè)備不能做到很好的靈活性：

首先是它缺乏時間靈活性。不能夠達到想什么時候要就什么時候要。比如買臺服務(wù)器、買個電腦，都要有采購的時間。如果突然用戶告訴某個云廠商，說想要開臺電腦，使用物理服務(wù)器，當(dāng)時去采購就很難。與供應(yīng)商關(guān)系好的可能需要一個星期，與供應(yīng)商關(guān)系一般的就可能需要采購一個月。用戶等了很久電腦才到位，這時用戶還要登錄上去慢慢開始部署自己的應(yīng)用。時間靈活性非常差。

其次是它的空間靈活性也不行。例如上述的用戶需要一個很小很小的電腦，但現(xiàn)在哪還有這么小型號的電腦?不能為了滿足用戶只要一個G的內(nèi)存是80G硬盤的，就去買一個這么小的機器。但是如果買一個大的，又會因為電腦大，需要向用戶多收錢，可用戶需要用的只有那么小一點，所以多付錢就很冤。

4、虛擬化靈活多了

有人就想辦法了。第一個辦法就是虛擬化。用戶不是只要一個很小的電腦么?數(shù)據(jù)中心的物理設(shè)備都很強大，我可以從物理的CPU、內(nèi)存、硬盤中虛擬出一小塊來給客戶，同時也可以虛擬出一小塊來給其他客戶。每個客戶只能看到自己的那一小塊，但其實每個客戶用的是整個大的設(shè)備上的一小塊。

虛擬化的技術(shù)使得不同客戶的電腦看起來是隔離的。也就是我看著好像這塊盤就是我的，你看著這塊盤就是你的，但實際情況可能我的這個10G和你的這個10G是落在同樣一個很大很大的存儲上。而且如果事先物理設(shè)備都準備好，虛擬化軟件虛擬出一個電腦是非常快的，基本上幾分鐘就能解決。所以在任何一個云上要創(chuàng)建一臺電腦，一點幾分鐘就出來了，就是這個道理。

這樣空間靈活性和時間靈活性就基本解決了。

5、虛擬世界的賺錢與情懷

在虛擬化階段，最牛的公司是VMware。它是實現(xiàn)虛擬化技術(shù)比較早的一家公司，可以實現(xiàn)計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲的虛擬化。這家公司很牛，性能做得非常好，虛擬化軟件賣得也非常好，賺了好多的錢，后來讓EMC(世界五百強，存儲廠商第一品牌)給收購了。

但這個世界上還是有很多有情懷的人的，尤其是程序員里面。有情懷的人喜歡做什么事情?開源。

這個世界上很多軟件都是有閉源就有開源，源就是源代碼。也就是說，某個軟件做的好，所有人都愛用，但這個軟件的代碼被我封閉起來，只有我公司知道，其他人不知道。如果其他人想用這個軟件，就要向我付錢，這就叫閉源。

但世界上總有一些大?？床粦T錢都讓一家賺了去的情況。大牛們覺得，這個技術(shù)你會我也會;你能開發(fā)出來，我也能。我開發(fā)出來就是不收錢，把代碼拿出來分享給大家，全世界誰用都可以，所有的人都可以享受到好處，這個叫做開源。

比如最近的蒂姆·伯納斯·李就是個非常有情懷的人。2017年，他因“發(fā)明萬維網(wǎng)、第一個瀏覽器和使萬維網(wǎng)得以擴展的基本協(xié)議和算法”而獲得2016年度的圖靈獎。圖靈獎就是計算機界的諾貝爾獎。然而他最令人敬佩的是，他將萬維網(wǎng)，也就是我們常見的WWW技術(shù)無償貢獻給全世界免費使用。我們現(xiàn)在在網(wǎng)上的所有行為都應(yīng)該感謝他的功勞，如果他將這個技術(shù)拿來收錢，應(yīng)該和比爾蓋茨差不多有錢。

開源和閉源的例子有很多：

例如在閉源的世界里有Windows，大家用Windows都得給微軟付錢;開源的世界里面就出現(xiàn)了Linux。比爾蓋茨靠Windows、Office這些閉源的軟件賺了很多錢，稱為世界首富，就有大牛開發(fā)了另外一種操作系統(tǒng)Linux。很多人可能沒有聽說過Linux，很多后臺的服務(wù)器上跑的程序都是Linux上的，比如大家享受雙十一，無論是淘寶、京東、考拉……支撐雙十一搶購的系統(tǒng)都是跑在Linux上的。

再如有Apple就有安卓。Apple市值很高，但是蘋果系統(tǒng)的代碼我們是看不到的。于是就有大牛寫了安卓手機操作系統(tǒng)。所以大家可以看到幾乎所有的其他手機廠商，里面都裝安卓系統(tǒng)。原因就是蘋果系統(tǒng)不開源，而安卓系統(tǒng)大家都可以用。

在虛擬化軟件也一樣，有了VMware，這個軟件非常貴。那就有大牛寫了兩個開源的虛擬化軟件，一個叫做Xen，一個叫做KVM，如果不做技術(shù)的，可以不用管這兩個名字，但是后面還是會提到。

6、虛擬化的半自動和云計算的全自動

要說虛擬化軟件解決了靈活性問題，其實并不全對。因為虛擬化軟件一般創(chuàng)建一臺虛擬的電腦，是需要人工指定這臺虛擬電腦放在哪臺物理機上的。這一過程可能還需要比較復(fù)雜的人工配置。所以使用VMware的虛擬化軟件，需要考一個很牛的證書，而能拿到這個證書的人，薪資是相當(dāng)高，也可見復(fù)雜程度。

所以僅僅憑虛擬化軟件所能管理的物理機的集群規(guī)模都不是特別大，一般在十幾臺、幾十臺、最多百臺這么一個規(guī)模。

這一方面會影響時間靈活性：雖然虛擬出一臺電腦的時間很短，但是隨著集群規(guī)模的擴大，人工配置的過程越來越復(fù)雜，越來越耗時。另一方面也影響空間靈活性：當(dāng)用戶數(shù)量多時，這點集群規(guī)模，還遠達不到想要多少要多少的程度，很可能這點資源很快就用完了，還得去采購。

所以隨著集群的規(guī)模越來越大，基本都是千臺起步，動輒上萬臺、甚至幾十上百萬臺。如果去查一下BAT，包括網(wǎng)易、谷歌、亞馬遜，服務(wù)器數(shù)目都大的嚇人。這么多機器要靠人去選一個位置放這臺虛擬化的電腦并做相應(yīng)的配置，幾乎是不可能的事情，還是需要機器去做這個事情。

人們發(fā)明了各種各樣的算法來做這個事情，算法的名字叫做調(diào)度(Scheduler)。通俗一點說，就是有一個調(diào)度中心，幾千臺機器都在一個池子里面，無論用戶需要多少CPU、內(nèi)存、硬盤的虛擬電腦，調(diào)度中心會自動在大池子里面找一個能夠滿足用戶需求的地方，把虛擬電腦啟動起來做好配置，用戶就直接能用了。這個階段我們稱為池化或者云化。到了這個階段，才可以稱為云計算，在這之前都只能叫虛擬化。

7、云計算的私有與公有

云計算大致分兩種：一個是私有云，一個是公有云，還有人把私有云和公有云連接起來稱為混合云，這里暫且不說這個。

私有云：把虛擬化和云化的這套軟件部署在別人的數(shù)據(jù)中心里面。使用私有云的用戶往往很有錢，自己買地建機房、自己買服務(wù)器，然后讓云廠商部署在自己這里。VMware后來除了虛擬化，也推出了云計算的產(chǎn)品，并且在私有云市場賺的盆滿缽滿。

公有云：把虛擬化和云化軟件部署在云廠商自己數(shù)據(jù)中心里面的，用戶不需要很大的投入，只要注冊一個賬號，就能在一個網(wǎng)頁上點一下創(chuàng)建一臺虛擬電腦。例如AWS即亞馬遜的公有云;例如國內(nèi)的阿里云、騰訊云、網(wǎng)易云等。

亞馬遜為什么要做公有云呢?我們知道亞馬遜原來是國外比較大的一個電商，它做電商時也肯定會遇到類似雙十一的場景：在某一個時刻大家都沖上來買東西。當(dāng)大家都沖上買東西時，就特別需要云的時間靈活性和空間靈活性。因為它不能時刻準備好所有的資源，那樣太浪費了。但也不能什么都不準備，看著雙十一這么多用戶想買東西登不上去。所以需要雙十一時，就創(chuàng)建一大批虛擬電腦來支撐電商應(yīng)用，過了雙十一再把這些資源都釋放掉去干別的。因此亞馬遜是需要一個云平臺的。

然而商用的虛擬化軟件實在是太貴了，亞馬遜總不能把自己在電商賺的錢全部給了虛擬化廠商。于是亞馬遜基于開源的虛擬化技術(shù)，如上所述的Xen或者KVM，開發(fā)了一套自己的云化軟件。沒想到亞馬遜后來電商越做越牛，云平臺也越做越牛。

由于它的云平臺需要支撐自己的電商應(yīng)用;而傳統(tǒng)的云計算廠商多為IT廠商出身，幾乎沒有自己的應(yīng)用，所以亞馬遜的云平臺對應(yīng)用更加友好，迅速發(fā)展成為云計算的第一品牌，賺了很多錢。

在亞馬遜公布其云計算平臺財報之前，人們都猜測，亞馬遜電商賺錢，云也賺錢嗎?后來一公布財報，發(fā)現(xiàn)不是一般的賺錢。僅僅去年，亞馬遜AWS年營收達122億美元，運營利潤31億美元。

8、云計算的賺錢與情懷

公有云的第一名亞馬遜過得很爽，第二名Rackspace過得就一般了。沒辦法，這就是互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的殘酷性，多是贏者通吃的模式。所以第二名如果不是云計算行業(yè)的，很多人可能都沒聽過了。

第二名就想，我干不過老大怎么辦呢?開源吧。如上所述，亞馬遜雖然使用了開源的虛擬化技術(shù)，但云化的代碼是閉源的。很多想做又做不了云化平臺的公司，只能眼巴巴的看著亞馬遜掙大錢。Rackspace把源代碼一公開，整個行業(yè)就可以一起把這個平臺越做越好，兄弟們大家一起上，和老大拼了。

于是Rackspace和美國航空航天局合作創(chuàng)辦了開源軟件OpenStack，如上圖所示OpenStack的架構(gòu)圖，不是云計算行業(yè)的不用弄懂這個圖，但能夠看到三個關(guān)鍵字：Compute計算、Networking網(wǎng)絡(luò)、Storage存儲。還是一個計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲的云化管理平臺。

當(dāng)然第二名的技術(shù)也是非常棒的，有了OpenStack之后，果真像Rackspace想的一樣，所有想做云的大企業(yè)都瘋了，你能想象到的所有如雷貫耳的大型IT企業(yè)：IBM、惠普、戴爾、華為、聯(lián)想等都瘋了。

原來云平臺大家都想做，看著亞馬遜和VMware賺了這么多錢，眼巴巴看著沒辦法，想自己做一個好像難度還挺大?，F(xiàn)在好了，有了這樣一個開源的云平臺OpenStack，所有的IT廠商都加入到這個社區(qū)中來，對這個云平臺進行貢獻，包裝成自己的產(chǎn)品，連同自己的硬件設(shè)備一起賣。有的做了私有云，有的做了公有云，OpenStack已經(jīng)成為開源云平臺的事實標準。

9、IaaS， 資源層面的靈活性

隨著OpenStack的技術(shù)越來越成熟，可以管理的規(guī)模也越來越大，并且可以有多個OpenStack集群部署多套。比如北京部署一套、杭州部署兩套、廣州部署一套，然后進行統(tǒng)一的管理。這樣整個規(guī)模就更大了。

在這個規(guī)模下，對于普通用戶的感知來講，基本能夠做到想什么時候要就什么什么要，想要多少就要多少。還是拿云盤舉例子，每個用戶云盤都分配了5T甚至更大的空間，如果有1億人，那加起來空間多大啊。

其實背后的機制是這樣的：分配你的空間，你可能只用了其中很少一點，比如說它分配給你了5個T，這么大的空間僅僅是你看到的，而不是真的就給你了，你其實只用了50個G，則真實給你的就是50個G，隨著你文件的不斷上傳，分給你的空間會越來越多。

當(dāng)大家都上傳，云平臺發(fā)現(xiàn)快滿了的時候(例如用了70%)，會采購更多的服務(wù)器，擴充背后的資源，這個對用戶是透明的、看不到的。從感覺上來講，就實現(xiàn)了云計算的彈性。其實有點像銀行，給儲戶的感覺是什么時候取錢都有，只要不同時擠兌，銀行就不會垮。

10、總結(jié)

到了這個階段，云計算基本上實現(xiàn)了時間靈活性和空間靈活性;實現(xiàn)了計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲資源的彈性。計算、網(wǎng)絡(luò)、存儲我們常稱為基礎(chǔ)設(shè)施Infranstracture， 因而這個階段的彈性稱為資源層面的彈性。管理資源的云平臺，我們稱為基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，也就是我們常聽到的IaaS(Infranstracture As A Service)。