[人工智能]云计算概述

1、内容说明

云计算的兴起无疑是互联网发展史上最激动人心的事件之一。那么，本次课
程主要回答了下列问题:
1、云计算在互联网和信息社会的发展历程中究竟处于什么位置?

2、云计算究竟是一项什么样的技术?它与大数据、人工智能等新一代信息
技术之间是什么关系?

3、它给人类社会带来了什么变化?

4、我国的云计算领域取得了什么样的发展?未来发展的方向是什么?(如何学好它?学了它能做什么?)

2、云计算的概念

重点1:云计算的概念并不统一，有很多种说法

• 说法1：云计算(cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。

• 说法2：云计算是一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的虚拟化的资源的计算模式。

• 说法3:云计算由一系列可以动态升级和被虚拟化的资源组成，这些资源被所有云计算的用户共享并且可以方便地通过网络访问，用户无需掌握云计算的技术，只需要按照个人或者团体的需要租赁云计算的资源。

• 说法4(广义)︰云计算是指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，也可以是任意其他的服务。

• 说法5(广义)︰云计算用户能够通过网络按需获取资源，并按使用量付费，如同打开电灯用电，打开水龙头用水一样，接入即用;从后台看，云计算能够实现对各类异构软硬件基础资源的兼容，更要实现资源的动态流转，如西电东送等。将静态、固定的硬件资源进行调度，形成资源池，云计算的两大基本功能就是云计算中心操作系统实现的。

重点2:但是云计算的众多概念中，有较为公认的基本概念

美国国家标准与技术研究院(NIST)的定义——此说法最被人广为接受
云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络、服务器、存储、应用软件、服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。

难点1∶如何理解云计算概念

云计算要解决的基本问题

• 如何实现资源深度共享,高质量服务,低成本?
• 一个公共的软件系统或者服务,如何满足多客户多租户的按需服务需求?
• 如何组织服务聚合,提高服务的附加价值?
• 如何实现服务的互操作性管理和设计?
• 如何确保服务网络安全?

3、云计算的发展历史云计算产生的背景

需求推动
技术进步
商业模式转变

3.1 从计算思想的维度看云计算的发展历史

并行计算 —> 分布式计算 —> 网格计算 —> 云计算

• 云计算是分布式计算(Distributed Computing)、并行计算(Parallel Computing）和网格计算(GridComputing）等计算思想的发展、融合和商业实现

• 并行计算:指许多指令得以同时进行的计算方法在同时进行的前提下，可以将计算的过程分解成部分，之后以并发方式来加以解决。

• 分布式计算:研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果，整个处理流程是集中管理。

• 网格计算:是跨地区的，甚至跨国家、跨洲的独立管理的资源融合，这些资源并不进行统一布置、统一安排，是异构的。

  

3.2 从计算模式的维度看云计算的发展历史

2006年至今“更分散同时也更集中”

• 前端更加分散：2006年后，一方面前端更加分散，以智能手机和IPad为代表的智能移动终端，推动移动计算技术发展
  “PC太大了，每个人口袋里应该放一台!“传感网络、普适计算、物联网概念和技术“每一粒沙子都应该是一台计算机!“

• 后端更加集中：另一方面，后端更加集中，出现云计算概念和技术，让计算成为像水电一样的公共服务，便于资源共享，以及提供超大的计算能力

3.3从互联网发展的维度看云计算的发展历史

第一代互联网

• 1969年，为了能在爆发核战争时保障通信畅通，美国国防部启动了具有抗核打击能力的计算机网络ARPANET。ARPANET建立在分组交换技术之上，首批连接了美国四所大学。
• 从20世纪70年代末开始，PC兴起，各式各样的计算机网络应运而生，如MILNET、USENET、BITNET和CSNET等。由此产生了实现不同网络之间互联的需求，导致了TCP/IP协议的诞生。1982年，ARPANET开始使用IP协议。
• 1986年，美国国家科学基金会(NSF）资助建成了基于TCP/IP的主干网NSFNET，连接了主要的科研机构，第一代互联网由此诞生。

这个阶段只有极其少量的计算机实现了相互连通，能够进行数据通信，但能够支持的应用少得可怜，发挥的作用也不大。
然而，第一代互联网的意义却不可小视，它使人类社会初现信息社会的雏形，姑且称之为“信息社会0.1”。

第二代互联网

• 1989年，Tim Berners-Lee提出万维网(WWW)的设想。他发明了超文本，使用超级链接将不同服务器上的网页互相链接起来，从而使人们很容易访问相互关联的信息，并且将他的发明无偿给全世界免费使用。WWW的出现推动互联网用户数呈指数增长。从1995年到2002年，互联网用户数平均每半年翻一番。
• 2003年后，WWW从单纯通过浏览器浏览HTML网页的Web1.0模式演化到方便大量用户共同参与互联网内容编织的Web 2.0阶段。新的应用应运而生，如博客(Blog)、社会关系网络（SNS)、维基百科(Wiki)、内容聚合(RSS)、混搭编程(Mashup)等。

在20年的时间里，wWW给全球信息交流和传播带来了革命性的变化，改变了商业运作模式，改变了人类生活方式，改变了知识的获取和形成模式，缔造了许多伟大的公司，如Google、eBay、Amazon、Facebook、腾讯、阿里巴巴等。这个阶段，姑且称之为“信息社会1.0”

第三代互联网

• 对于第三代互联网的呼声从上世纪90年代末就有了，当时以网格技术、Web Services.IPv6等为代表的新技术不断涌现，让人们看到了将网上所有信息资源融为一体的希望。
• 然而，十多年的发展证明，当时人们过于乐观了。网络资源的融合，除了存在技术上的障碍外(如互操作技术标准体系、信息安全等问题)，还有许多非技术因素（如政策因素、商业模式、利益冲突等问题)。

但是，信息系统高度一体化的这一天迟早会到来。云计算技术从2007年第3季度突然兴起，且迅速形成盈利模式，正式掀开了第三代互联网的面纱，实际上是偶然中的必然——云计算只是众多下一代互联网技术中率先突围的一个。

• 第三代互联网将实现信息节点之间的大协作，实现信息系统之间的互操作，实现信息平台一体化,从而构成紧密星球(Compact Planet)。第三代互联网的基础是无处不在的宽带网络、终端泛化、全民上网。
• 第三代互联网的信息将以富媒体（RichMedia)的形式存在。它是由各种方式产生的多种媒体的有机集成，支持非特定人员的动态参与和协作，并可自适应地呈现在各种终端上和各种应用系统中。人类的所有信息将朝着被有序管理的方向迈进。代表性的Google公司终极目标是管理全世界的所有信息。

这些特征都离不开云计算、大数据等新一代信息技术的支撑，而第三代互联网的时代，我们称之为“信息社会2.0”。

4、云计算的主要模式

4.1云计算的部署模式

4.2云计算的商业模式（难点2:云计算的三种模式)\

基础设施即服务（IaaS）

• laaS提供硬件基础设施部署服务，为用户按需提供实体或虚拟的计算、存储和网络等资源。
• 实现模式：完全操作系统（软硬件）接入、防火墙、路由器、负载平衡
• 优势：节省费用/所付及所用、即时升级、安全、可靠
• 实例
  • 当你想运行成批的程序组，但是没有合适的软硬
    件环境，可使用Amazon的EC2、阿里云、华为云等虚拟主机
  • 当你想在网络上发布一个短期(几天到几个月)
    的网站，可使用Flexiscale

平台即服务（PaaS）

• PaaS提供应用程序部署与管理服务。
• 实现模式：平台价格昂贵、需求估算不科学、平台管理复杂麻烦!
• 流行的服务：存储、数据库、扩展性
• 优势：节省费用/所付及所用即时升级、安全、可靠APIs
• 实例
  • 当你想把一个大容量的文件上传到网络上，允许
    35000个用户使用2个月的时间，可使用Amazon的Cloud Front
  • 当你想在网络上存储大量的文档，但是你没有足
    够的存储空间，可使用Amazon的S3

软件即服务（SaaS）

• SaaS是基于云计算基础平台所开发的应用程序，已软件的形式提供服务。

• 实现模式：在中小企业盛行、无需管理软硬件、服务通过浏览器实现

• 流行的服务：CRM财务计划、HR、文字处理、Email

• 优势：无浪费费用、即时扩展、安全可靠

5、云计算的关键特征

5.1 重点4:云计算的5个关键特征

1、按需自助服务（On-demand Self-service)︰消费者可以按需部署处理能力，如服务器和网络存储而不需要与每个服务供应商进行人工交互。

2、无处不在的网络接入(Ubiquitous network access):通过互联网获取各种能力,并可以通过标准方式访问，以通过各种客户端接入使用（例如移动电话，笔记本电脑，PDA等)。

3、与位置无关的资源池(Location independent resource pooling)(虚拟化)︰供应商的计算资源被集中，以便通过多用户租用模式给客户提供服务，同时不同的物理和虚拟资源可根据客户需求动态分配。客户一般无法控制或知道资源的确切位置。这些资源包括存储、处理器、内存、网络带宽和虚拟机等。

4、快速弹性（Rapid Elastic):可以迅速、弹性地提供能力，能快速扩展，也可以快速释放实现快速缩小。对客户来说，可以租用的资源看起来似乎是无限的，并且可在任何时间购买任何数量的资源。

5、按使用付费(Pay per user):能力的收费是基于计量的一次一付，或基于广告的收费模式，以促进资源的优化利用。比如计量存储，带宽和计算资源的消耗，按月根据用户实际使用收费。在一个组织内的云可以在部门之间计算费用。