云计算的前世今生

值此硕士论文提交之际，正好看到了这篇文章，感觉说的不错。那就借CSDN这篇文章也谈谈学术吧。纵然学位论文一波三折，写作也是受到诸多因素困扰，没有达到自己理想的高度，但是毕竟还是以云计算这个自己入学时就想好的主题完成的。那我就说说关于云计算方面自己的理解吧，说的不对的方面，大家多多批评指正。

《云计算的前世今生》

云计算的“云”字来及网络的形状，画网络拓扑图时，人们习惯将接入互联网画成电脑连上云彩的形状，故得此名。

在一开始，很多大型IT产商，尤其是做互联网的，比如电商网站、门户网站这些，由于访问量很多，数据量也很大，不得不使用很多的计算机来缓解压力（这些计算机学名叫“物理服务器”，区别于个人电脑，物理服务器不是给个人用来看的、听的，因此没有多媒体输入输出设备，比如显卡声卡什么的，仅仅提供运算、存储等功能，也可以叫计算资源）。这些IT厂商好比是一个个大商场，来的顾客多了，面积就不够用了，因此需要不停地扩建来满足需求，这就好比是不停地购买物理服务器。但是人并不是什么时候都多，在“五一”、“十一”节假日来逛商场的人很多，但上班时间就明显少了，整个商场空荡荡的，利用率很低，可是又不能拆了这些用不上的部分，因为人还会多起来。因此对这些大型IT厂商来说，在很多时候这些物理服务器都派不上用场，成了冗余的计算资源，却又不能卖。出于企业的角度考虑，他们当然想最大化资源的利用，因此他们想出了一个办法，那就是在闲着的时候，把这些计算资源出租出去，给别人用。好比是商场顾客少了，那我就把商场租给别人做生产鞋子的工厂，等我人多了再要回来用。

“出租计算资源”就成了这些厂商的共识。怎么出租呢？那就是用互联网，你把你要运算的东西放到我这里来，或者通过网络输入到我的计算资源来。原来的时候，我们都是靠本地的计算机来计算，现在通过网络传输，那就是连接到“云彩”里了，这也就是一开始说云计算名字的由来。所以云计算依赖于互联网，也正是互利网的发展，网速越来越快，云计算才得以随之高速发展。现在很多的产品和技术名字里都带个“云”，其实只是把用户的数据放到了互利网的远程服务器里，用户需要连到云彩里去存取数据。当然，这样起名字也符合云的特征，没有问题。

谁最需要出租这些资源呢？从前文可以看出，是那些访问量很大的企业，一般来说，都是做电商或者门户网站的，比如亚马逊、阿里巴巴、百度等，因此他们就成了云计算提供商里主要成员。

当出租这些资源的时候，有一个问题需要解决，就是租户们需要的面积都不一样，可是我的商场却是早就盖好了的。我要为每个租户都重新装修、盖房间、打隔断很不现实，成本也太大了，今天你租我50平米的地方，我给你垒上墙，围出50平米；明天你不租了，换了个人需要100平米，那我还得拆了重新砌墙。转换成IT领域，那就是这些物理服务器都是买好了的，一台服务器基本都是至少16个核的CPU，几十G的内存，一些人用不上，一些人又不够。那就需要一种办法，能划出一块地方，给租户用。这块地方在租户看来是一台计算机，实际可能是半台服务器或者两台服务器虚拟出来的，这种划分技术就叫“虚拟化”，划出来的假计算机就叫“虚拟机”。有了虚拟化技术，我就不用真的去垒墙了，好比是复联三里的保护场，开关一按就出来了，想变动范围也很容易。所以虚拟化技术也是云计算的核心技术之一。对计算机的虚拟化建立在硬件基础上，需要CPU等硬件的支持，支持度越高，虚拟的就越好。因此英特尔等公司在虚拟化领域也有一席之地。虚拟化基本上都是外国厂商在做，比如VMWare，虚拟化也是我国未掌握的核心技术之一。

现在我们作为IT厂商，要做的就是在几百台计算机里虚拟地划出一块地方给租户住。那我是在第一台里划呢，还是第100台里划呢？我们要想到，租户们都是挤在一起的，就像北漂的苦逼程序员们，晚上都是和别人挤在合租房。所以你把苦逼程序员A放到5个人的房间和8个人的房间，租户的舒适度和对我们这些房东的收益是不一样的，也就是在这些计算机里，我们要考虑怎么放置租户A的虚拟机。这就是学界在云计算领域讨论最火热的话题。它有一个高大上的名字叫做“云计算调度问题”。学过计算机算法的都知道，有一个算法叫做“背包问题”，就是你有一个背包，还有很多体积不同的物品，怎么把物品往包里放，使得背包里的东西价值最高。云计算的调度问题就是我们有很多个背包，考虑把租户放到哪个背包里的问题。这个看似简单，实则是一个大难题，学名叫做“NP完全问题”，是世界数学七大难题之一。对于这个问题，计算机界的大牛们想了很多方法，比如大名鼎鼎的遗传算法、蚁群优化算法、模拟退火算法、神经网络算法等。对于云计算调度问题，大多数研究也是依靠应用或者改进求解NP完全问题的算法来解决。

云计算还有一个热点问题，就是能耗。我们的商场面积很大，很占地方很费电，租不出去的地方要尽量关停，给我们省点钱。云计算中心的服务器往往都是几百台乃至几千台，上万台也有可能，耗电量非常多。另外，服务器发热量很大，需要空调什么的来降温，因为温度一高机器就不工作了。所以这些机房都要装空调，而且一年四季开着，又是一大笔电费。所以很多厂商想办法用物理方法来降温，比如阿里巴巴把机房建到海边，用海水水冷降温；微软最近有个新闻，就是它把机房建到了海底，也是这个路子。还有一些地方一年四季温度都不高，电费也便宜，那就太适合不过了，比如贵州的大山里。所以贵州现在搞云计算、大数据风生水起，腾讯什么的都把机房建到了贵州。

云计算还有一个热点问题，有些租户可能需要租很多小房间来用，为什么要这样呢，因为一旦某个房间出了问题罢工了，别的不会受到影响或者影响很小。而且很关键的是，只用一个大房间麻烦在组建新部门的时候就要变动所有人，换成好多小房间，只需要再租一个就行。这些属于一个公司的茫茫多小房间是分布在不同地方的，就起了个高大上的名字叫“分布式”。怎么管理这些小房间呢？这些管理方案就叫计算机界就叫“分布式架构”。大名鼎鼎的SOA、微服务还有我论文里的Serverless都属于分布式架构。不同的小房间怎么联络呢？就需要分布式通信解决方案，大名鼎鼎的PRC、Web Service、消息队列都属于这种。

说到了WebService，就有必要提提REST，REST全名叫Representation State Transfer，中文名字非常高大上，叫“表现层状态转移”，这套理论是Roy Fielding博士在2000年他的博士论文中提出来的一种软件架构风格，很屌。我觉得这种论文才是我这种软件工程专业的学生应该研究的。他的这篇博士论文一出道就名扬服务计算界，成为了当今Web Service的工业标准。但是我觉得啊，如果我写的硕士论文是这个，都不一定能通过我们学校的内审，呵呵。

再往下说的话，我们就要想一想，划分房间的时候怎么去做隔断，刚才说了，隔断如果是垒墙成本就太大了，虚拟化技术让我们可以用木板来做隔断，拆装木板很简单，让我们划房间的时候很轻松。可是有没有比木板更轻松地东西呢？有，比如帘子。近几年在云计算界超火热的容器就是帘子。容器是比虚拟机更容器搭建的虚拟化空间，启动只需要几秒。也就是说，有个单身苦逼程序员租了20平米的房子自己住，突然他交了个女朋友，需要租50平米的房子，我们几秒的时间就可以给他改成50平米。但是缺点也很明显，你和对象一起租房，用帘子隔开空间你乐意吗？很明显，安全性、私密性都不行，发出什么声音别人都能听见，嘿嘿。所以对于提高容器的安全性，也是学界探讨比较多的话题。

就写到这把，去吃饭了，一不小心写了好多，感谢大家的观看！