【年终巨献】云计算的前世今生1：从物理设备到云计算

小编点评：你真的了解云计算吗？小编可以拍胸脯保证，看文本篇年末巨献，你就能成为云计算行业老司机。

      一、云计算概述

云计算主要解决了四个方面的内容：计算，网络，存储，应用。计算就是CPU和内存，例如“1+1”这个最简单的算法就是把“1”放在内存里面，然后CPU做加法，返回的结果“2”又保存在内存里面。网络就是你插根网线能上网。存储就是你下个电影有地方放。本次讨论就是围绕这四个部分来讲的。计算、网络、存储三个是IaaS层面，应用是PaaS层面。

      二、云计算发展脉络

云计算整个发展过程，用一句来形容，就是“分久必合，合久必分”。

第一阶段：合，即物理设备

物理设备简介

在互联网发展初期，大家都爱用物理设备：

1. 服务器用物理机，像戴尔、惠普、IBM、联想等物理服务器，随着硬件设备的进步，物理服务器越来越强大了，64核128G内存都算是普通配置；

2.  网络用的是硬件交换机和路由器，例如思科的，华为的，从1GE到10GE，现在有40GE和100GE，带宽越来越牛；

3.  存储方面有的用普通的磁盘，也有了更快的SSD盘。容量从M到G，连笔记本电脑都能配置到T，更何况磁盘阵列；

物理设备的缺点

部署应用直接使用物理机，看起来很爽，有种土豪的感觉，却有大大的缺点：

1. 人工运维：如果你在一台服务器上安装软件，把系统安装坏了，怎么办？只有重装。当你想配置一下交换机的参数，需要串口连上去进行配置。当你想增加一块磁盘，要买一块插进服务器。这些都需要人工来，而且很大可能要求机房。你们公司在北五环，机房在南六环，这酸爽。

2. 浪费资源：其实你只想部署一个小小的网站，却要用128G的内存。混着部署吧，就有隔离性的问题。

3. 隔离性差：你把好多的应用部署在同一台物理机上，他们之间抢内存、抢CPU，一个写满了硬盘，另一个就没法用了，一个弄挂了内核，另一个也跟着挂了，如果部署两个相同的应用，端口还会冲突，动不动就会出错。

      第二阶段：分，即虚拟化

虚拟化简介

因为物理设备的以上缺点，就有了第一次“合久必分”的过程，叫做虚拟化。所谓虚拟化，就是把实的变成虚的。

1. 物理机变为虚拟机：CPU是虚拟的，内存是虚拟的，内核是虚拟的，硬盘是虚拟的；

2. 物理交换机变为虚拟交换机：网卡是虚拟的，交换机是虚拟的，带宽也是虚拟的；

3. 物理存储变成虚拟存储：多块硬盘虚拟成一大块；

虚拟化解决的问题

虚拟化很好的解决了上面的三个问题：

1. 人工运维：虚拟机的创建和删除都可以远程操作，虚拟机被玩坏了，删了再建一个，分钟级别的。虚拟网络的配置也可以远程操作，创建网卡，分配带宽都是调用接口就能搞定的

2. 浪费资源：虚拟化了以后，资源可以分配的很小很小，比如1个CPU，1G内存，1M带宽，1G硬盘，都可以被虚拟出来

3. 隔离性差：每个虚拟机有独立的CPU, 内存，硬盘，网卡，不同虚拟机的应用互不干扰

虚拟化时代的生态

在虚拟化阶段，领跑者是VMware，可以实现基本的计算，网络，存储的虚拟化。

如同这个世界有闭源就有开源、有Windows就有Linux、有iOS就有Android一样，有VMware，就有Xen和KVM。在开源虚拟化方面，Citrix的Xen做的不错，后来Redhat在KVM发力不少。对于网络虚拟化，有Open vSwitch，可以通过命令创建网桥、网卡、设置VLAN、设置带宽。对于存储虚拟化，本地盘有LVM，可以将多个硬盘变成一大块盘，然后在里面切出一小块给用户。

虚拟化的缺点

但是虚拟化也有缺点。通过虚拟化软件创建虚拟机，需要人工指定放在哪台机器上、硬盘放在哪个存储设备上，网络的VLAN ID、带宽具体的配置等，都需要人工指定。所以仅使用虚拟化的运维工程师往往有一个Excel表格，记录有多少台物理机，每台机器部署了哪些虚拟机。受此限制，一般虚拟化的集群规模都不是特别大。

第三阶段：合，即云计算

云计算解决的问题

      为了解决虚拟化阶段剩余的问题，于是有了分久必合的过程。这个过程我们可以形象的称为池化。虚拟化将资源分得很细，但是如此细分的资源靠Excel去管理，成本太高。池化就是将资源打成一个大的池，当需要资源的时候，帮助用户自动的选择，而非用户指定。这个阶段的关键点：调度器Scheduler。

私有云、公有云的两极分化

于是VMware有了自己的vCloud。于是有了基于Xen和KVM的私有云平台CloudStack，后来Citrix将其收购后开源。当这些私有云平台在用户的数据中心里面卖的其贵无比，赚的盆满钵满的时候，有其他的公司开始了另外的选择，这就是AWS和Google，他们开始了公有云领域的探索。

AWS最初就是基于Xen技术进行虚拟化的，并且最终形成了公有云平台。也许AWS最初只是不想让自己的电商领域的利润全部交给私有云厂商吧，所以自己的云平台首先支撑起了自己的业务。在这个过程中，AWS自己严肃的使用了自己的云计算平台，使得公有云平台不是对于资源的配置更加友好，而是对于应用的部署更加友好，最终大放异彩。

私有云厂商、公有云厂商的联系与区别

如果我们仔细观察就会发现，私有云和公有云使用的是类似的技术，却在产品设计上是完全不同的两种生物。私有云厂商和公有云厂商也拥有类似的技术，却在产品运营上呈现出完全不同的基因。

私有云厂商都是卖资源的，所以往往在卖私有云平台的时候往往伴随着卖计算、网络、存储设备。在产品设计上，私有云厂商往往强调又长又详尽，但是客户几乎不会使用的计算、网络、存储的技术参数，因为这些参数可以用来和友商对标的过程中占尽优势。私有云的厂商几乎没有自己的大规模应用，所以私有云厂商的平台做出来是给别人用的，自己不会大规模使用，于是产品往往围绕资源展开，而不会对应用的部署友好。

公有云的厂商往往都是有自己的大规模应用需要部署的，所以其产品的设计，可以将常见的应用部署所需要的模块作为组件提供出来，用户可以像拼积木一样，拼接一个适用于自己应用的架构。公有云厂商不必要关心各种技术参数的PK，不必关心是否开源，是否兼容各种虚拟化平台，兼容各种服务器设备、网络设备、存储设备。你管我用什么，客户部署应用方便就好。

公有云生态及老二的逆袭

当然公有云的第一名AWS活的很爽，第二名Rackspace就不太爽了。没错，互联网行业嘛，基本上就是一家独大。第二名如何逆袭呢？开源是很好的办法，让整个行业大家一起为这个云平台出力。兄弟们，大家一起上！于是Rackspace与美国航空航天局（NASA）合作创始了开源云平台OpenStack。OpenStack现在发展的和AWS有点像了，所以从OpenStack的模块组成，可以看到云计算池化的方法。

OpenStack的组件

1.计算池化模块Nova：OpenStack的计算虚拟化主要使用KVM，然而到底在那个物理机上开虚拟机呢，这要靠nova-scheduler；

2.网络池化模块Neutron：OpenStack的网络虚拟化主要使用Open vSwitch，然而对于每一个Open vSwitch的虚拟网络，虚拟网卡，VLAN，带宽的配置，不需要登录到集群上配置，Neutron可以通过SDN的方式进行配置；

3.存储池化模块Cinder: OpenStack的存储虚拟化，如果使用本地盘，则基于LVM，使用哪个LVM上分配的盘，也是用过scheduler来的。后来就有了将多台机器的硬盘打成一个池的方式Ceph，则调度的过程，则在Ceph层完成。

OpenStack带来私有云市场的红海

有了OpenStack，所有的私有云厂商都疯了，原来VMware在私有云市场实在赚的太多了，眼巴巴的看着，没有对应的平台可以和他抗衡。现在有了现成的框架，再加上自己的硬件设备，你可以想象到的所有的IT厂商的巨头，全部加入到社区里面来，将OpenStack开发为自己的产品，连同硬件设备一起，杀入私有云市场。

网易云的选择

网易云当然也没有错过这次风口，上线了自己的OpenStack集群，网易云基础服务基于OpenStack自主研发了IaaS服务，在计算虚拟化方面，通过裁剪KVM镜像，优化虚拟机启动流程等改进，实现了虚拟机的秒级别启动。在网络虚拟化方面，通过SDN和OpenvSwitch技术，实现了虚拟机之间的高性能互访。在存储虚拟化方面，通过优化Ceph存储，实现高性能云盘。

网易云使用OpenStack支撑起了自己的应用，这是互联网的思维。仅仅是资源层面弹性是不够的，还需要开发出对应用部署友好的组件。例如数据库，负载均衡，缓存等，这些都是应用部署必不可少的，也是网易云在大规模应用实践中，千锤百炼过的，这些组件称为PaaS。

（本文作者网易云首席解决方案架构师 刘超 ）

未完待续，下一篇《云计算的前世今生2：容器的诞生》