云计算的十大基本知识是什么丨云计算的原理是什么呢知乎

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云计算的兴起源于互联网应用的蓬勃发展。云计算并非生来如此，而是有一个逐步发展起来的过程。下面我们从非技术角度简要回顾一下云计算的前世今生。

在商业化之前的互联网，可能只有政府、军方、科研机构、大学或者大型企业才有实力去部署，小企业根本无力涉足。在互联网初期，互联网服务提供商、数据中心服务提供商开始出现，提供互联网服务的企业可以采购服务器、网络硬件等，并将其托管在租用的数据机房里，这和过去企业动辄需要自己搭建昂贵的机房、数据专网相比，已经是很大的进步。

服务器托管方式存在的问题是，需要时常进行不定期的软硬件升级，每当系统出现故障甚至系统更新时，都需要派员工去机房处理。除了这种需要人工处理的麻烦，一个更大的问题是服务器的规模和“弹性”。众所周知，网络服务的用户人数并不是时时固定的，服务用户时多时少，那么要能提供稳定的服务，就必须按照用户规模最大时候的服务能力来部署，否则就会出现业务越繁忙，用户体验越差的情况。而对于处于初创阶段的互联网企业而言，采购多少服务器和带宽才合适，什么时候该增加服务器和带宽，都是非常令人头痛的问题。

继服务器托管模式之后，出现了一大批各种各样的Web托管提供商、虚拟主机提供商，或者类似的服务模式，其创新点主要集中在解决服务器托管方式存在的人工问题和弹性问题。比如，提供商通过提供标准化服务，使得应用方不再需要自己派遣人员去调试网络、升级机器，大部分维护可以在线远程处理，不需要到现场。再如，应用方不需要购买服务器，可以采用租用的方式，在需要的时候可以租用更多的服务器，而由服务商提供设备采购、安装、维护等服务。相比之前，这已经是巨大进步，然而这个过程仍然是人工的，只是通过集中化管理提高了效率。

在这一发展过程中，一种诞生更早的“虚拟化”（Virtualization）技术开始获得突飞猛进的发展。“虚拟化”技术这一概念最早见于克里斯托弗·斯特雷奇1959年的学术论文《大型高速计算机中的时间分享》。但在VMware公司1998年成立并首次引入x86虚拟化技术让业界惊艳之前，硬件的虚拟化和虚拟机技术并没有实现突破性的应用和发展。

硬件的虚拟化让互联网的虚拟主机托管业务看到了全新的机会。虚拟机技术可以让各个虚拟主机具有更好的隔离性（不会因为一个客户的应用故障而波及其他客户）、更好的安全性。而硬件虚拟化可以把一台强大的服务器“切割”成很多台小的服务器，分别售卖给客户，更重要的是这一切都变得可编程，也就是可以不需要人工介入，通过自动化方式就可以完成——试想一下，只需要一条命令，就可以“创建”出一台计算机，安装需要的软件，组建需要的网络，这是多么大的进步！

几种不同技术的进展在此交汇，在互联网时代大潮下聚变，从而诞生了全新的机会 ……

最早发现这一市场商机的是互联网巨头亚马逊，这其实都源自亚马逊自己切身的应用需求。亚马逊从一开始就打算成为可以售卖多种商品的网络商店，但它首先选择以网上书店作为切入点。随着业务的增长，亚马逊需要支持各种商品的电商平台以及周边的系列业务（例如评价系统、推荐系统、库存、物流等），亚马逊自己的各个业务部门更像是一个个应用公司，而其IT部门则像是提供基本网络架构的服务商。自身强烈的应用需求、对需求和市场的把握以及内部的创新精神，很可能是亚马逊早于其他IT厂商尝试云计算服务的重要原因。

亚马逊AWS于2006年正式对外部提供服务，包括最核心的EC2、S3和SQS。谷歌随即跟上，比亚马逊晚了两年，于2008年推出GAE云计算，其最初定位和亚马逊有着非常大的区别。GAE最初的设计更接近于传统的主机托管业务，时髦些来说，是类似PaaS的方式，而不同于AWS一开始就提供的IaaS方式。

自2008年起，云计算www.yuanwze.cn时代大幕逐步拉开，众多IT巨头纷纷加入云计算的竞争。目前，亚马逊AWS、微软Azure、谷歌的GAE云计算是公认的全球公有云市场的“三驾马车”，其市场占有率分别为33%、16.8% 和8.5%。阿里云和IBM云分别以4%和3.8%的市场占有率位居第四和第五。

亚马逊AWS最早的模型出现于2002年，据说当时亚马逊CEO杰夫·贝索斯下令内部技术服务实行“接口化”管理。

● 所有小组必须开放程序功能模块与数据并提供接口。

● 所有小组的模块通信必须通过这些接口。

● 所有模块间不能有其他通信形式。

● 所有模块的设计需考虑到将来可以把接口开放给全世界。

● 不这么做的就解雇走人。

这就是著名的服务导向的架构。2003年，亚马逊IT部门经理克里斯·平卡姆鼓励本杰明采用更有效率的方式对亚马逊网站的基础设施进行改进。他们讨论认为，从基础设施中提取并分离形成一种应用的形式可以更好地管理和提高应用效率。最终，他们得出一个结论：“我们可以把基础设施当作一种服务卖出去。”

贝索斯同意了这个产品方向的提议，并让克里斯带领一个团队在南非开普敦的办公室开发出了EC2——这是亚马逊AWS的第一个产品。EC2通过提供Web服务，使用户可以在这个虚拟系统上随时创建、运行、终止自己的软件或应用，按照运行时间收取费用，即EC2提供的服务是非常“弹性”的。

根据美国国家标准和技术研究院的定义，云计算是一种计算模型，它可以实现随时随地便捷地从可配置计算资源共享池中获取所需的资源（例如网络、服务器、存储、应用及服务），能够快速供应并释放资源，使管理资源的工作量和与服务提供商的交互降至最低限度。

云计算的出现和发展可以被认为是硬件和网络变得“可编程”后带来的必然发展和变革。

其实，公链在业务模式上相当接近云计算，通过上文对云计算业务的简要梳理，你可能会认同这个看法。事实上，我自己在刚刚接触以太坊概念时，第一个想法就是——这个号称“世界的计算机”的以太坊，不正是一个区块链上的云服务吗？

向缺乏技术背景的朋友解释什么是云服务时，人们常会拿日常生活中水、电、气和网络的使用来类比。家家户户每月根据自家使用的水、电、气的数量和上网流量分别付费给自来水公司、电力公司、燃气公司和电信公司，这些公司就相当于给我们提供服务的云厂商。用这一类比来理解区块链的公链业务，恰恰也是行得通的，两者只是提供的服务不同而已，例如，最主流的比特币提供的是“钱”的服务。

但是，区块链的发展轨迹一开始并没有和云计算重合。一方面可能因为2009年云计算业务本身也刚刚起步，另一方面是因为比特币矿机很快出现，其挖矿效率远远高于通用计算机的CPU（中央处理器）。

第一个区块链比特币采用的是工作量证明共识机制，其算力主要用于哈希运算。随着哈希运算难度的提升，比特币挖矿门槛越来越高，矿工必须专门研制和使用专用芯片来计算哈希，谁最快算出随机数，谁就能抢得区块记账权。而云计算服务提供的是通用计算能力，因此无法高效解决哈希运算。对于比特币区块链，我们把那些专门用于哈希运算的特殊芯片计算机称为“矿机”，把具一定规模的矿机的集合体称为“矿场”（见图1）。比特币的挖矿成本日益增加，鉴于个人挖矿者效率低下，数年也无法挖出一枚比特币，有人就集合互联网上分散的计算机、矿机，把算力合并，联合来挖矿。使用这种方法建立的挖矿网络，被称作“矿池”。这显然比个人挖矿更高效，矿池在得到出块奖励后，再把比特币按劳分配给个体矿工。

换言之，普通的计算机、服务器无法高效地进行挖矿工作，而矿机也无法被用于通用计算服务。虽然比特币网络的各个矿机、矿池、矿场不能直接用于云计算服务，但它们的分布式架构和云计算服务的架构类似，比特币的挖矿系统可以被看作是一种专门用于哈希运算的云计算服务。

图1 一个早期位于冰岛的矿场（2014年）照片

需要注意区别挖矿的节点和一个节点之间的区别。无论是比特币还是以太坊，或者其他类型的区块链上，有些节点有负责产生区块的功能，有些节点只是作为一个节点来同步区块链上的数据。目前，在比特币等区块链上，有相当大数量的节点仍然是部署在云计算资源上的，只不过它们和矿机、矿场那样的节点相比，算力微不足道，几乎永远不可能有机会成功产生区块。

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