云计算概念、模型和关键技术

的更新换代，而且也带来ICT应用实现和商用模式的创新。这种变化的影响是如此巨大而鲜明，以至于人们可以从多个角度和视角来描述这些新的特征和现象。尽管云计算的概念和定义很多，但究其本质还是为了满足ICT应用和业务的网络实现。为了理论和讨论的严谨性，本文给云计算更为明确而严格的定义：云计算是在整合的架构之下，基于IP网络的虚拟化资源平台，提供规模化ICT应用的实现方式。

云计算的实质是网络下的应用，是由IP和IT技术共同构建的。从发展的角度来看，“云”的技术和目标是一个逐步演化的过程。比如，Web技术出现时，就具备了云计算的应用特征有了统一界面的雏形。随着服务器应用平台上的虚拟化技术的成熟和Web统一界面的推出，虚拟化和Web走向结合，使得云计算可以在一个整合的架构上统一实现。

2 云计算的实现模型

如果说“云”的本质就是业务实现的方式，那么云计算有哪些新的业务模型呢？

比较熟悉的早期云计算实践来之于国际上以亚马逊、谷歌(Google)和Saleforces.com为代表的公司，并且都提供了具有显著特征，但又代表着不同模式的成功云业务。

基云系指将IT的基础设施作为业务平台，直接按资源占用的时长和多少，通过公共互联网进行业务实现的“云”。基云的用户可以是个人，也可以是企业、集体和行政单位。基云在英文里是IaaS，也称基础设施即服务。亚马逊(Amazon)是业界通过其弹性计算云(EC2)最早实施基云的运营商。基云的IT业务将计算、存储、网络、安全等原始IT资源以出租形式租给用户。用户可以通过操作系统和应用软件(如数据库和Web服务软件)使用租来的IT资源。

平云系指将应用开发环境作为业务平台，将应用开发的接口和工具提供给用户用于创造新的应用，并利用互联网和提供商来进行业务实现的“云”。平云可以利用其他基云平台，也可以用平云运营商自己的基云平台。平云在英文里是PaaS，也称平台即服务。谷歌(Google)通过其AppEngine软件环境向应用开发者提供平云业务，应用开发者必须采用AppEngine应用接口来开发应用。

软云系指基于基云或平云开发的软件。与传统的套装软件不同，软云是通过互联网的应用来进行业务的实现。软云业务可以利用其他的基云和平云平台，也可以利用软云运营商自己的基云和平云环境。软云在英文里是SaaS，也称软件即服务。Saleforces.com是最著名的软云运营商之一，提供企业资源规划(ERP)应用服务。软云为用户省去了套装软件安装、维护、升级和管理造成的麻烦，因为应用程序完全由软云运营商集中管理。

云计算按照层次可将业务模式划分为3层，最顶层是软云，中间层是平云，底层是基云。在基云之下是构建云计算的基础技术。

基于云计算的实践与运营案例，可以总结出云计算的基本特征：

(1)动态的高可扩展性

云技术使用户可以随时随地根据应用的需求动态地增减IT资源。由于应用运行在虚拟平台上，没有事先预订的固定资源被锁定，所以云业务量的规模可以动态伸缩，以满足特定时期、特定应用及用户规模变化的需要。

(2)虚拟化的超大规模

云业务的需求和使用与具体的物理资源无关，IT应用和业务运行在虚拟平台之上。云计算支持用户在任何有互联网的地方、使用任何上网终端获取应用服务。用户所请求的资源来自于规模巨大的云平台。

(3)高可用性

云平台使用数据多副本拷贝容错、计算节点同构可互换技术来保障服务的高可用性。任何单点物理故障发生，应用都会在用户完全不知情的情况下，转移到其他物理资源上继续运行，使用云计算比使用其他计算手段的可用性更高。

(4)按需使用，按用付费

云业务是一个庞大的资源池，用户按需购买，如同像自来水、电、煤气那样计费。无论是短期还是长期，云计算的商业模型都按使用量付费。

(5)资源复用，成本廉价

由于云计算采用资源的统计复用技术，所以IT物理资源的利用率大为提高，从而使云的业务成本大大降低。

早期云计算的业务模式都有一个共同特点，那就是采用共有云(Public cloud)的架构提供单云(Stand-Alone Cloud)业务。共有云系指云业务的创立、拥有和提供由同一云运营商通过公众的互联网对所有公众开放的“云”。而单云系指提供相对单一功能应用的云实现，如搜索应用、IT资源应用。

早期云计算采用的技术理念是将分布在不同物理地点低廉的计算资源通过互联网联系在一起，形成巨大的虚拟资源池来提供单云业务。云计算可以充分利用闲置的资源进行大量运算，同时能够快速调度资源使用量的增减，灵活应变资源用量的迁移和调配，从而极大地提高计算资源的可用性和利用率，提升应用功能实