云计算，在当前是一个炙手可热的概念，IDC(互联网数据中心)预测云计算将在未来15—20年成为影响整个IT行业的关键性技术，它将引起未来工作方式、商业模式的根本性改变”，当今时代，计算机网络与人们的工作、学习、生活密切相关，因而，云计算不仅成为IT行业的研究热点，也成为图书情报、电子商务、电子政务等IT应用行业的研究热点，而且引起广泛关注成为一个大众话题。
从2008年至今，云计算已由抽象概念发展到行业应用，已由“王谢堂前燕，飞入寻常百姓家”，对云计算，除了高深研究、应用开发外，还需要知识普及和不同层面不同视角的解析，本文拟从IT基本常识出发，基于人类认识事物的一般性思维方式，对云计算的Why，为什么，它的目标；What，它是什么，它的架构；How，它怎么样，它的实现机制等问题做一简单梳理与解析。
1 云计算的目标
为什么要实现云计算?可以简单地用一句话概括：它是信息社会发展的客观需要社会需求是云计算发展的动力，基于常识，思维与记忆是使人类区别于其他动物成为世界主宰的独有生理功能，人类发明了符号、计算、载体等使思维与记忆的功能得到无限延伸，现代信息技术更是人类历史上的一次伟大创举，计算机能按照事先存储的程序自动进行数字化信息处理，处理能力广、快、精、准；各类磁、光介质载体实现了信息的海量存储；网络打破了物理空间的障碍，将人类带入了信息时代信息时代，数字化生存、数字化工作，计算机网络是社会不可或缺的一部分，但随着时代的发展，许许多多的新矛盾随之产生，其中最突出的是信息基础设施的高投人与综合使用率低下之间的矛盾。
信息时代，信息是人们的必需品，而使用发布信息必须借助信息基础设施，传统模式下，任何一个单位实现信息化，一方面要购买服务器、存储设备、网络设备，另一方面还要购买或开发相关软件，另外还要配备专业人员进行系统维护，投人了大量的人力、物力与财力，但是实际上，一个单位需要的不是基础设施，而是基础设施所提供的信息服务，很多时候只是很小一部分服务，这样，信息化对于很多单位而言，一方面因付不起基础设施的高投入而享受不到信息服务，另一方面搭建了基础设施却得不到充分使用，计算、存储等资源大量闲置，特别是存储方面，现代社会信息爆炸，数据的产生与发展速度成为未来发展的严峻挑战，几年前，以“GB”为单位的数据被称为“海量数据”，但是今天，“GB“只是个小网站(甚至是某些个人资料)的“数据单位”，数据的增长需要基础设施的不断更新，这使得信息基础设施的高投入与综合使用率低下之间的矛盾日益尖锐。
面对日益尖锐的矛盾，电力公司的经营模式给了IT界很大的启发，许多专家构想依托互联网构建一个像电网一样的“云网”，云网由许许多多的分布式计算集群组成，计算集群承担目前由单位服务器及PC承担的数据处理过程，计算集群由实力雄厚的软硬件服务提供商、电信设备运营商、互联网公司组成大型数据处理中心管理，数据处理中心将计算、存储、网络等资源以及其上的开发平台、应用软件等信息服务，通过互联网动态提供给用户，用户依托网络按需使用与付费，这种构想逐渐变为现实，这些构想及其实现方案就是“云计算”。
因此，云计算的目标就是实现信息时代的IT资源充分有效地利用，具体地说就是单位和个人无需再投入昂贵的软硬件购置维护成本，只需要通过互联网购买或租赁需要的基础设施、开发环境平台和软件应用，“按需即用，随需应变”，“把一切交给互联网”，“一切皆服务”。
2 云计算的架构
云计算是什么?2008年至今云计算被过度炒作，大约4O多个不同的专家从不同的方面给予云计算不同的定义，一个概念的多种表述将“云计算”推向虚无缥缈，云计算是很多技术自然发展，精心优化与组合的结果，所以不能离开技术谈云计算，软件架构是一个系统的草图，描述直接构成系统的抽象组件(在实现阶段，这些抽象组件被细化为实际的组件)及其关系，因此，架构可以说是技术的中枢，是通俗理解云计算的一把钥匙。
目前，越来越多的IT厂商推出了基于自身优势的云计算解决方案，这些厂商大致可分为三个阵营：基础设施提供商，如IBM、Sun、HP、Dell等；平台提供商，如Microsoft、Google、VMware等；软件提供商，如Google、Salesforce等，虽然各类方案对云计算理解各异，技术架构各不相同，但却有相同的三个层次：资源层、平台层与应用层(如图1)。
资源层汇聚支撑云计算上层服务的各种物理设备，如服务器、网络设备、存储设备等，将这些物理设备，通过虚拟化层采用相应技术形成动态资源池，并对资源池的各种资源进行管理，通过一个网络服务界面将计算能力、存储能力、网络处理能力作为一种服务向用户提供，IT界将其称为Iaas(Infrastruct reas a Service，基础设施即服务)。
平台层在资源层之上，它把软件开发环境当做服务提供给用户，平台层主要为应用程序开发者设计，面向广大互联网应用开发者，把分布式软件开发、测试、部署、运行环境以及复杂的应用程序托管当作服务，使得开发者可以从复杂低效的环境搭建、配置和维护工作中解放出来，将精力集中在软件编写上，从而大大提高软件开发的效率，平台层是整个云计算系统的核心层，包括并行程序设计和开发环境，一些管理系统和管理工具，IT界将其称为PaaS(Platform as a Service，平台即服务)。
应用层面向用户提供软件服务和用户交互接口，它为用户搭建信息化所需要的所有网络基础设施及软硬件运作平台，负责所有前期的实施、后期的维护等一系列工作，用户可随意根据自己的需要租赁软件服务，不必再购买软硬件、建设机房及配备维护人员，IT界将其称为SaaS(Software as a Service，软件即服务)。
资源层、平台层与应用层是云计算体系结构的主要组成部分，基于这三个层次，不但整体实现了信息应用服务的定制化，而且实现了底层逻辑基础资源、基础软件和应用的一体化，即信息服务以一个整体的形式出现，颠覆性地改变了传统IT服务的商业模式，“按需即用，随需应变”，使人们使用信息服务像使用水电一样的方便、快捷、廉价。
3 云计算的实现机制
如今，云计算已由概念构想实现了行业应用，所实现的行业应用的看得见的形式就是构建了云计算平台，形成一个云计算环境，在现有互联网的基础上把所有硬件、软件结合起来构架一个新的系统结构，向用户提供IaaS、PaaS、SaaS，而能实现这一切则依赖一系列IT技术实现机制。
首先是虚拟化机制，它通过对物理资源抽象、映射和展现，将实际物理资源隐藏在其后，为上层系统提供统一的设备使用形式，关于虚拟化机制的作用，可以从IT基本常识出发来理解，计算机运行的实质是程序指令的执行，应用程序安装并运行在操作系统上，而操作系统运行在计算机硬件上，应用程序对具体的软硬件环境有直接的依赖，目前，许许多多的软硬件互不兼容，是实现云计算资源共享的最大障碍，虚拟化机制将具体的计算特性加以封装隐藏，对外提供统一逻辑接口，从而屏蔽物理设备多样性带来的差异，实现了计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化、应用虚拟化和桌面虚拟化，虚拟化是实现云计算的最重要的技术基础。
其次是海量数据分布式存储管理机制，云计算系统由大量服务器组成，同时为大量用户服务，为保证高可用、高可靠和经济性，云计算采用分布式存储的方式来存储数据，用冗余存储(即给同一数据存储多个副本)的方式保证数据的可靠性，当前云计算系统中常用的是Google的GFS和Hadoop团队开发的HDFS，云计算需要对海量的数据存储、读取后进行大量的分析，数据的读操作频率远大于数据的更新频率，对此，一般数据库管理系统是力难胜任的，为此，云计算采用了数据库领域中列存储的数据管理机制，即将表按列划分后存储，目前云计算海量数据管理系统中最著名的是Google的BigTable，BigTable是一种为了管理结构化数据而设计的分布式存储系统，这些数据可以扩展到非常大的规模。
再次是分布式计算机制，所谓分布式计算就是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，交给许多相互独立的计算机协同处理，实现云计算，特别是PaaS服务，所产生海量的数据能够并行处理，就是靠分布式计算机制把一个大的应用程序分解成若干可以并行处理的子程序，基于互联网由许多计算机分别计算，然后对结果进行组合得出数据结论，在云计算领域被广泛采用的是Google开发的Map—reduce编程模型，Map—reduce既是一种简化的分布式编程模型，又是高效的任务调度模型，它一方面能够有效应对海量数据分析的需求，另一方面模型简单易于开发者掌握，是目前平台层实现的核心技术。
最后是Web 2．0界面交互机制，web2．0也是目前互联网的热门词汇之一，它相对于传统Web 1．0，基于XML、A2JAX等技术，更注重用户的交互作用，用户既是网站内容的浏览者，也是网站内容的制造者，用户由被动地接收互联网信息向主动创造互联网信息发展，在Web 2．0网站中，用户不仅可以参与网站建设，而且由于web 2．0版权开放、软件代码免费提供，用户可以直接参与到软件产品的合作开发中，目前Web 2.0是云计算应用层的核心技术，很好地实现了SaaS界面层的功能。
云计算的实现机制还有基于计算资源使用量付费的效用计算机制、用一个实例可以同时处理多个用户请求的多租户软件开发架构等等，正是这许许多多的IT新技术及实现机制托起了云计算这朵“瑞彩祥云”。
4 结语
云计算在当前炙手可热，回首2010，微软Azure平台正式商用并开始收费，Intel全面涉足云计算，中国云计算技术与产业联盟正式成立，工信部启动五城市云计算创新试点示范工作，北京建成国内最大工业云计算平台，云计算之热仍在不断升温。
也有许多人对云计算不以为然，他们指出，云计算的标准很难达成共识，云计算的安全问题不容忽视，当前云计算被夸大宣传，实际上仍在测试阶段，结果并不可靠，最重要的，云计算将引发人类历史上最严重的隐私难题。
但是，云计算是继PC、互联网后的第三次革新浪潮，它是信息技术和信息社会发展到一定阶段的必然结果，它将给社会和经济发展带来深刻的影响。因而，云计算“即便是泡沫，也要踩破了向前走”。
本文作者:魏建琳 来源:网络
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