云计算板块-云计算基础介绍

一、云计算的背景和历史

云计算是一种通过网络统一组织和灵活调用各种信息资源，实现大规模计算的信息处理方式，云计算发明的初衷是希望能如果今天的电力、水资源一样客户让用户按需、便捷的享受算力及衍生的云服务。

云计算提出的背景和发展历史

云计算的历史最远可追溯到 1965 年，Christopher Strachey 发表了一篇论文，论文中正式提出了「虚拟化」的概念。而虚拟化正是云计算基础架构的核心，是云计算发展的基础。
在上世纪的 90 年代，计算机出现了爆炸式的增长，以思科为代表的一系列公司也应势蓬勃发展。在这一阶段，让更多的用户方便快捷地使用网络服务成为互联网发展带来的好处，与此同时，一些大型公司也开始致力于开发大型计算能力的技术，为用户提供了更加强大的计算处理服务。
2006 年，这是云计算发展史中的一个重要事件点。在 2006 年 8 月 9 日，Google首席执行官埃里克·施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎大会（SESSanJose2006）首次提出「云计算」（Cloud Computing）的概念。而亚马逊正是那年推出了 IaaS 服务平台 AWS。
在 2006 年虽然是AWS首次提出了「云计算」的概念，但直到 2008 年，整个行业才迎来了正式的「万家灯火」，而国内云计算标杆 阿里云 也是从 2008 年开始筹办和起步的。但仅仅是两年的时间差，也让率先探索这片蛮荒之地的亚马逊具有天然的优势。其 AWS 毫不费力地把旗帜插上了新大陆 — 2009 年年初，金融危机最严重的时候，美国 Salesforce 公司公布了 2008 财年年度报告，数据显示公司云服务收入超过了 10 亿美元，从这以后开始，云计算才正式成为了计算机领域最令人关注的话题之一，同时也成为了互联网公司的发展研究的重要方向。
随后几年间，世界级的供应商都无一例外地参与了云市场的竞争中，出现了IBM、VMWare、微软和AT&T等第二梯队。其中，微软在2010年前后加入，但掌门人鲍尔默（Steve Ballmer）仍显迟钝；谷歌则在2011年宣布转型推出GCP，开始了公有云市场中的同台竞技。
在竞争日益惨烈的 2016―2017 年，微软云服务与企业部执行副总裁 Scott Guthrie和GCP客户总裁Tariq Shaukat先后表示过：“价格战”已成过去，未来的重头戏是“价值战”。另一方面，鲸吞小型势力以壮大自身也成为丛林生存法则。特别是在经济动荡的2018年里，云领域更是迎来了无数的合纵连横。其中，IBM以340亿美元的价格拿下了红帽（Redhat），CEO罗睿兰（Ginni Rometty）高调宣称，收购红帽可以打破现在格局，改变云市场的一切；微软以75亿美元的价格买下了GitHub，并将这一开源方面的优势接入微软的IaaS领域；Salesforce则斥资65亿美元收购了云服务公司Mulesoft，拥有超过1200家客户，其中45%是全球500强企业。
其中根据艾瑞咨询给出的报告来看，2023年涉及云服务的国内厂商已经有很多了，如下图所示：

据调查机构Synergy Research Group数据显示，2022年第二季度全球的云计算市场份额达到了547亿美元。 市场份额占比前三的是亚马逊AWS、微软Azure和谷歌云，三者合计占据了全球市场份额的65%，仅AWS就占到近34%，紧随其后的则是阿里云和IBM。而国内云计算市场份也可以根据IDC的报告看到一个趋势：

不难从图中可以看到，随着数字化时代的到来，今天企业IT业务升级改造上云已成了发展趋势。

二、云计算的服务模式形成

1、云计算的服务模式的概念

云计算的服务模式是指云计算提供商向用户提供的不同层次和类型的服务，通常分为三种：基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）和软件即服务（SaaS）。
IaaS 是最基础和最灵活的一种模式，提供虚拟化后的硬件资源（如主机、存储、网络等），用户可以自由选择操作系统和应用软件；
PaaS 是在 IaaS 的基础上提供开发、测试、部署和运维等环境和工具，供用户开发和运行自己的应用；
SaaS 是直接向用户提供可用和可访问的应用软件，用户无需安装和维护，只需按需使用。

2、云计算的服务模式的演变

• 云计算的服务模式的演变是与互联网技术的发展密切相关的。早期的互联网应用主要是基于客户端/服务器（C/S）架构的，用户需要在本地安装客户端软件，与远程服务器进行交互。这种模式存在很多问题，如客户端软件更新困难、维护成本高、安全性低等。
• 随着网页技术和浏览器的发展，出现了基于浏览器/服务器（B/S）架构的应用，用户只需要通过浏览器访问网页，就可以使用远程服务器上的应用软件。这种模式降低了用户端的要求，提高了应用软件的可用性和可扩展性。这也是 SaaS 模式的雏形。
• 随着虚拟化技术和分布式计算技术的发展，出现了基于云/端（C/E）架构的应用，用户可以通过各种终端设备（如手机、平板、电视等）访问云端上的各种资源和服务。这种模式进一步提高了应用软件的普适性和灵活性。这也是 IaaS 和 PaaS 模式的基础。

3、云计算的服务模式的优势

云计算的服务模式相比传统的 IT 服务模式有很多优势，主要体现在以下几个方面：

• 降低成本：用户无需购买和维护昂贵的硬件和软件，只需按需付费使用云计算提供商提供的资源和服务；
• 提高效率：用户无需关心底层的技术细节，只需专注于自己的业务逻辑，可以快速开发和部署应用；
• 增强可靠性：云计算提供商可以利用大规模的冗余和备份机制，保证数据和应用的安全性和可用性；
• 提升灵活性：用户可以根据自己的需求随时调整资源和服务的规模和类型，实现弹性伸缩。

三、云计算的部署演变

云计算的部署模式是指云计算的资源和服务是如何组织和提供给用户的，通常分为四种：公共云、私有云、社群云和混合云。云计算的部署模式的演变可以从以下几个方面来分析：

1、云计算的部署模式的概念

• 公共云是指由第三方服务商向所有用户开放和提供标准化服务，用户通过公共网络（如互联网）访问和使用云资源，按需付费或免费使用。公共云的优势在于规模经济、易用性和弹性，缺点在于安全性、隐私性和可控性。
• 私有云是指由特定组织或企业自建或委托建设，并只向内部用户提供专属服务，用户通过专用网络（如局域网）访问和使用云资源，按固定成本或内部结算方式支付。私有云的优势在于安全性、隐私性和可控性，缺点在于成本高、效率低和灵活性差。
• 社群云是指由多个具有相同或类似需求的组织或企业共同建设或委托建设，并只向这些组织或企业提供专属服务，用户通过专用网络或公共网络访问和使用云资源，按共享成本或协议方式支付。社群云的优势在于资源共享、协同效应和定制化，缺点在于管理复杂、责任不明和合作风险。
• 混合云是指将公共云和私有云结合起来，在保证安全性和可控性的同时利用公共资源扩展能力，用户通过专用网络或公共网络访问和使用云资源，按混合方式支付。混合云的优势在于平衡成本、效率和灵活性，缺点在于集成难度、兼容性问题和运维挑战。

2、云计算的部署模式的演变

• 云计算的部署模式的演变是与市场需求、技术进步和政策规范等因素密切相关的。早期的云计算主要是基于公共云模式的，以SaaS为主要形式，为用户提供了一些通用的应用软件服务，如电子邮件、网盘、办公软件等。
• 随着用户对于云计算的认知度提高和需求多样化，以及虚拟化技术和分布式计算技术的发展，出现了基于私有云模式的IaaS和PaaS服务，为用户提供了更多的自定义化和专业化的资源和平台服务，如主机、存储、数据库、开发工具等。
• 随着用户对于云计算的信任度提高和需求协同化，以及网络技术和标准化技术的发展，出现了基于社群云模式的行业应用服务，为用户提供了更多的行业定制化和协作化的解决方案服务，如金融、医疗、教育等。
• 随着用户对于云计算的依赖度提高和需求动态化，以及混合技术和智能技术的发展，出现了基于混合云模式的无服务器计算服务，为用户提供了更多的弹性扩展化和事件驱动化的功能服务，如函数计算、容器服务、边缘计算等。

四、云计算的关键技术介绍

云计算的关键技术的发展是指云计算的基础和支撑技术在不断地创新和完善，以适应云计算的需求和挑战。云计算的关键技术的发展可以从以下几个方面来概述：

1、云计算的关键技术的概念

云计算的关键技术主要包括虚拟化技术、分布式计算技术、网络存储技术、负载均衡技术、并行计算技术、热备份冗余技术等。

• 虚拟化技术是指通过软件或硬件的方式，将物理资源抽象为逻辑资源，实现资源的池化和弹性扩展。虚拟化技术可以分为服务器虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、桌面虚拟化等，主流的虚拟化平台有KVM、Xen、VMware、Hyper-V等。
• 分布式计算技术是指将一个大规模的计算任务划分为多个子任务，分配给多个计算节点并行执行，最后将结果汇总和整合。分布式计算技术可以提高计算效率和可靠性，主流的分布式计算框架有Hadoop、Spark、Storm等。
• 网络存储技术是指通过网络将存储设备连接起来，形成一个统一的存储空间，供用户按需访问和使用。网络存储技术可以提高存储容量和性能，主流的网络存储协议有NFS、iSCSI、CIFS等。
• 负载均衡技术是指通过软件或硬件的方式，将用户的请求均匀地分配给多个服务器或应用，实现负载的平衡和优化。负载均衡技术可以提高服务的可用性和响应速度，主流的负载均衡设备或软件有F5、LVS、Nginx等。
• 并行计算技术是指利用多个处理器或多核处理器同时执行多个子任务，实现任务的并行化。并行计算技术可以提高计算速度和效率，主流的并行计算语言或库有MPI、OpenMP、CUDA等。
• 热备份冗余技术是指通过数据或服务的多副本备份，实现数据或服务的容错和恢复。热备份冗余技术可以提高数据或服务的安全性和可靠性，主流的热备份冗余协议或机制有RAID、Rsync、Zookeeper等。

2、云计算的关键技术的发展的原因

• 云计算的关键技术的发展是与云计算的发展历程密切相关的。早期的云计算主要是基于虚拟化技术和分布式计算技术，以IaaS为主要形式，为用户提供了基础设施服务，如服务器、存储、网络等。
• 随着用户对于云计算的认知度提高和需求多样化，以及网络存储技术和负载均衡技术的发展，出现了基于PaaS和SaaS服务，为用户提供了更多的平台服务和应用服务，如数据库、开发工具、办公软件等。
• 随着用户对于云计算的信任度提高和需求协同化，以及并行计算技术和热备份冗余技术的发展，出现了基于大数据和人工智能服务，为用户提供了更多的数据分析服务和智能决策服务，如数据挖掘、机器学习、图像识别等。
• 随着用户对于云计算的依赖度提高和需求动态化，以及边缘计算技术和无服务器计算技术（Serverless）的发展，出现了基于物联网和移动互联网服务，为用户提供了更多的设备连接服务和事件驱动服务，如物联网平台、函数计算、消息队列等。

五、目前全球云厂商的分析

全球的云服务厂商是指在全球范围内提供云计算服务的企业，包括公有云、私有云、混合云等不同类型的云服务。根据IDC的数据，2019年全球公有云服务市场的前五大厂商分别是：

1、亚马逊AWS

• 亚马逊AWS是全球最大的公有云服务提供商，占据了全球46.8%的市场份额。
• AWS于2002年推出，是最早进入云计算领域的企业之一，提供了超过200种的云服务，包括计算、存储、数据库、网络、分析、机器学习、物联网等。
• AWS在全球拥有69个区域性数据中心，1700多个网络节点，覆盖22个国家和地区，并计划在未来新增5个区域和16个可用区（2020年数据）。
• AWS在2020年实现了454亿美元的营收，135亿美元的运营利润，占亚马逊总利润的63%。
• AWS也是Gartner历年云服务市场报告的领导者，其在云计算领域的领先为全球顶尖，但其在国内的运营主要为光环新网和西云数据公司，AWS在国内的行业和方向主要为互联网客户和出海、跨国企业、IT建设中有全球领先云服务需求的公司客户等。

2、微软Azure

• 微软Azure是全球第二大的公有云服务提供商，占据了全球14.2%的市场份额。
• Azure于2008年提出，2010年正式上线，是一个开放的云平台，支持多种编程语言和操作系统，提供了超过210种的云服务，包括计算、存储、网络、人工智能、物联网等。
• Azure在全球拥有58个已开通区域，超过140个国家和地区可用，领先于其他云提供商（2020）。
• Azure在2020年实现了130亿美元的营收，是微软智能云业务中增速最快的板块。
• 分析微软目前的云服务，其主要的营收模式为SAAS服务为主，如Office365全家桶产品和其他SAAS产品，这是其一特点。

3、阿里云

• 阿里云是全球第三大的公有云服务提供商，也是中国最大的公有云服务提供商，占据了全球7.6%的市场份额。
• 阿里云于2009年成立，是阿里巴巴集团旗下的云计算品牌，提供了超过200种的云服务，包括计算、存储、数据库、网络、安全、大数据、人工智能等。
• 阿里云在全球拥有63个可用区，覆盖21个国家和地区，并计划在未来新增5个可用区。
• 阿里云在2020年实现了556亿元人民币的营收，同比增长62%（2020）。
• 阿里云作为全球最早发展云计算服务的公司，其在云计算领域的积累是国内最顶尖的，同时其云服务的成熟度和技术能力目前来看仍然是国内第一，在国内市场的用户需求来看，阿里云比AWS更适用于国内企业的使用，但国内的云市场并不像海外的运营模式，目前国内云厂商众多，云服务商在通用云服务产品上大程度上主打性价比和定制化，因此实际的营收增长比较缓慢和困难。

4、谷歌Cloud

• 谷歌Cloud是全球第四大的公有云服务提供商，占据了全球4.8%的市场份额。
• 谷歌Cloud于2006年推出，是谷歌旗下的云计算品牌，提供了包括Google Cloud Platform和Google Workspace在内的一系列云服务和解决方案，涵盖计算、存储、数据库、网络、分析、人工智能等。
• 谷歌Cloud在全球拥有24个区域性数据中心，73个可用区，并计划在未来新增4个区域和12个可用区。
• 谷歌Cloud在2020年实现了130亿美元的营收，同比增长46%。
• 谷歌的搜寻引擎拥有来自世界各地使用者的大量浏览网页行为资料，并且谷歌有自建的机房、资料储存跟资料分析方法，谷歌拥有将近二十年的大数据资料处理经验，Google宣传的话语：使用者在GCP中，也同时能享有与Google相同人工智能、机器学习服务；另外人工智能（AI）工具的选择上，谷歌也有针对不同程度的使用者提供相对应的服务。比方说：从简单可以直接拿来侦测图像内容的CloudVision API，亦或是自行部署机器学习模型的AI 平台、AutoML；又或是提供各种机器学习演算法给开发者撰写程式的Tensorflow（出名），都能让使用者依照各自需求建立自己的AI流程，让本来复杂的程序变得更简单；还有包括云原生K8S等。

5、IBM

• IBM是全球第五大的公有云服务提供商，占据了全球3.7%的市场份额。
• IBM于2007年开始布局云计算领域，提供了包括IBM Cloud和IBM Cloud Private在内的一系列云服务和解决方案，涵盖基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS）等。
• IBM在全球拥有60多个数据中心，并与Red Hat合作推出了混合多云平台OpenShift。
  IBM在2020年实现了251亿美元的营收，占总营收的三分之一以上。
• 目前来看IBM做云的思路还是以MSP业务最为全球知名、其大型机、小型机服务器有着世界上最好的稳定性和可用性，服务诸多关键基础设施行业。

6、其他云服务厂商

• 目前国内云计算服务厂商已经很多了，排在前列的厂商还包括华为云、天翼云、腾讯云、UCloud、京东云、网易云、百度云等，各家有各自的云的特色服务和特定的行业属性。

六、云服务的发展

1、云计算的发展趋势

• 混合云将成为主流。混合云是指将公有云和私有云结合起来，实现资源和服务的优化配置和管理。混合云可以满足企业对于安全、性能、成本和灵活性的不同需求，同时也可以促进云服务商之间的竞争和合作。
• 多云将成为常态。多云是指企业同时使用多个公有云服务商或平台，以获取更多的功能、服务和优势。多云可以帮助企业避免供应商锁定，提高业务连续性，降低风险，增加创新能力。
• 边缘计算将成为重要补充。边缘计算是指将数据处理和分析从中心化的云端转移到靠近数据源的网络边缘，以减少网络延迟，提高用户体验，保护数据隐私，支持离线场景等。边缘计算可以与云计算协同工作，为物联网、人工智能、5G等应用提供更高效的解决方案。

2、云计算的未来展望

• 面对多云的趋势，云原生将成为主导范式。云原生是指一种基于微服务、容器、服务网格等技术构建和运行应用程序的方法，它可以充分利用云计算的弹性、可扩展性和自动化特性。云原生可以帮助企业实现更快速的交付，更高质量的产品，更低成本的运营。
• 无服务器（如AWS的lambda等）将成为主流模式。无服务器是指一种基于事件驱动和按执行时间付费的计算服务模式，它可以让开发者无需关心底层基础设施和运维管理，只需专注于业务逻辑。无服务器可以帮助企业实现更灵活的开发，更高效的资源利用，更低廉的成本支出。
• 人工智能将成为核心驱动。人工智能是指一种基于数据分析和机器学习等技术实现智能化决策和行为的技术领域，它可以让计算机具有感知、理解、推理、学习等能力。人工智能可以帮助企业实现更精准的预测，更优化的决策，更创新的产品。（各家云厂商已经陆续推出各自的大模型）