我們首先來說雲端計算。雲端計算最初的目標是對資源的管理，管理的主要是計算資源、網路資源、儲存資源三個方面。

什麼叫計算、網路、儲存資源？

比如你要買檯筆記本電腦，是不是要關心這臺電腦是什麼樣的CPU？多大的記憶體？這兩個就被我們稱為計算資源。

這臺電腦要上網，就需要有個可以插網線的網口，或者有可以連線我們家路由器的無線網絡卡。您家也需要到運營商比如聯通、移動或者電信開通一個網路，比如100M的頻寬。然後會有師傅弄一根網線到您家來，師傅可能會幫您將您的路由器和他們公司的網路連線配置好。這樣您家的所有的電腦、手機、平板就都可以通過您的路由器上網了。這就是網路資源。

您可能還會問硬碟多大？過去的硬碟都很小，大小如10G之類的；後來即使500G、1T、2T的硬碟也不新鮮了。(1T是1000G)，這就是儲存資源。

對於一臺電腦是這個樣子的，對於一個數據中心也是同樣的。想象你有一個非常非常大的機房，裡面堆了很多的伺服器，這些伺服器也是有CPU、記憶體、硬碟的，也是通過類似路由器的裝置上網的。這時的問題就是：運營資料中心的人是怎麼把這些裝置統一的管理起來的呢？

管理的目標就是要達到兩個方面的靈活性。具體哪兩個方面呢？

舉個例子來理解：比如有個人需要一臺很小的電腦，只有一個CPU、1G記憶體、10G的硬碟、一兆的頻寬，你能給他嗎？像這種這麼小規格的電腦，現在隨便一個膝上型電腦都比這個配置強了，家裡隨便拉一個寬頻都要100M。然而如果去一個雲端計算的平臺上，他要想要這個資源時，只要一點就有了。

這種情況下它就能達到兩個方面靈活性：

• 時間靈活性：想什麼時候要就什麼時候要，需要的時候一點就出來了；

• 空間靈活性：想要多少就有多少。需要一個太很小的電腦，可以滿足；需要一個特別大的空間例如雲盤，雲盤給每個人分配的空間動不動就很大很大，隨時上傳隨時有空間，永遠用不完，也是可以滿足的。

空間靈活性和時間靈活性，即我們常說的雲端計算的彈性。而解決這個彈性的問題，經歷了漫長時間的發展。

第一個階段是物理裝置時期。這個時期客戶需要一臺電腦，我們就買一臺放在資料中心裡。

物理裝置當然是越來越牛，例如伺服器，記憶體動不動就是百G記憶體；例如網路裝置，一個埠的頻寬就能有幾十G甚至上百G；例如儲存，在資料中心至少是PB級別的(一個P是1000個T，一個T是1000個G)。

然而物理裝置不能做到很好的靈活性：

• 首先是它缺乏時間靈活性。不能夠達到想什麼時候要就什麼時候要。比如買臺伺服器、買個電腦，都要有采購的時間。如果突然使用者告訴某個雲廠商，說想要開臺電腦，使用物理伺服器，當時去採購就很難。與供應商關係好的可能需要一個星期，與供應商關係一般的就可能需要採購一個月。使用者等了很久電腦才到位，這時使用者還要登入上去慢慢開始部署自己的應用。時間靈活性非常差。

• 其次是它的空間靈活性也不行。例如上述的使用者需要一個很小很小的電腦，但現在哪還有這麼小型號的電腦？不能為了滿足使用者只要一個G的記憶體是80G硬碟的，就去買一個這麼小的機器。但是如果買一個大的，又會因為電腦大，需要向用戶多收錢，可使用者需要用的只有那麼小一點，所以多付錢就很冤。

有人就想辦法了。第一個辦法就是虛擬化。使用者不是隻要一個很小的電腦麼？資料中心的物理裝置都很強大，我可以從物理的CPU、記憶體、硬碟中虛擬出一小塊來給客戶，同時也可以虛擬出一小塊來給其他客戶。每個客戶只能看到自己的那一小塊，但其實每個客戶用的是整個大的裝置上的一小塊。

虛擬化的技術使得不同客戶的電腦看起來是隔離的。也就是我看著好像這塊盤就是我的，你看著這塊盤就是你的，但實際情況可能我的這個10G和你的這個10G是落在同樣一個很大很大的儲存上。而且如果事先物理裝置都準備好，虛擬化軟體虛擬出一個電腦是非常快的，基本上幾分鐘就能解決。所以在任何一個雲上要建立一臺電腦，一點幾分鐘就出來了，就是這個道理。

這樣空間靈活性和時間靈活性就基本解決了。

在虛擬化階段，最牛的公司是VMware。它是實現虛擬化技術比較早的一家公司，可以實現計算、網路、儲存的虛擬化。這家公司很牛，效能做得非常好，虛擬化軟體賣得也非常好，賺了好多的錢，後來讓EMC(世界五百強，儲存廠商第一品牌)給收購了。

但這個世界上還是有很多有情懷的人的，尤其是程式設計師裡面。有情懷的人喜歡做什麼事情？開源。

這個世界上很多軟體都是有閉源就有開源，源就是原始碼。也就是說，某個軟體做的好，所有人都愛用，但這個軟體的程式碼被我封閉起來，只有我公司知道，其他人不知道。如果其他人想用這個軟體，就要向我付錢，這就叫閉源。

但世界上總有一些大牛看不慣錢都讓一家賺了去的情況。大牛們覺得，這個技術你會我也會；你能開發出來，我也能。我開發出來就是不收錢，把程式碼拿出來分享給大家，全世界誰用都可以，所有的人都可以享受到好處，這個叫做開源。

比如最近的蒂姆·伯納斯·李就是個非常有情懷的人。2017年，他因“發明全球資訊網、第一個瀏覽器和使全球資訊網得以擴充套件的基本協議和演算法”而獲得2016年度的圖靈獎。圖靈獎就是計算機界的諾貝爾獎。然而他最令人敬佩的是，他將全球資訊網，也就是我們常見的WWW技術無償貢獻給全世界免費使用。我們現在在網上的所有行為都應該感謝他的功勞，如果他將這個技術拿來收錢，應該和比爾蓋茨差不多有錢。

開源和閉源的例子有很多：

在虛擬化軟體也一樣，有了VMware，這個軟體非常貴。那就有大牛寫了兩個開源的虛擬化軟體，一個叫做Xen，一個叫做KVM，如果不做技術的，可以不用管這兩個名字，但是後面還是會提到。

要說虛擬化軟體解決了靈活性問題，其實並不全對。因為虛擬化軟體一般建立一臺虛擬的電腦，是需要人工指定這臺虛擬電腦放在哪臺物理機上的。這一過程可能還需要比較複雜的人工配置。所以使用VMware的虛擬化軟體，需要考一個很牛的證書，而能拿到這個證書的人，薪資是相當高，也可見覆雜程度。

所以僅僅憑虛擬化軟體所能管理的物理機的叢集規模都不是特別大，一般在十幾臺、幾十臺、最多百臺這麼一個規模。

這一方面會影響時間靈活性：雖然虛擬出一臺電腦的時間很短，但是隨著叢集規模的擴大，人工配置的過程越來越複雜，越來越耗時。另一方面也影響空間靈活性：當用戶數量多時，這點叢集規模，還遠達不到想要多少要多少的程度，很可能這點資源很快就用完了，還得去採購。

所以隨著叢集的規模越來越大，基本都是千臺起步，動輒上萬臺、甚至幾十上百萬臺。如果去查一下BAT，包括網易、谷歌、亞馬遜，伺服器數目都大的嚇人。這麼多機器要靠人去選一個位置放這臺虛擬化的電腦並做相應的配置，幾乎是不可能的事情，還是需要機器去做這個事情。

人們發明了各種各樣的演算法來做這個事情，演算法的名字叫做排程(Scheduler)。通俗一點說，就是有一個排程中心，幾千臺機器都在一個池子裡面，無論使用者需要多少CPU、記憶體、硬碟的虛擬電腦，排程中心會自動在大池子裡面找一個能夠滿足使用者需求的地方，把虛擬電腦啟動起來做好配置，使用者就直接能用了。這個階段我們稱為池化或者雲化。到了這個階段，才可以稱為雲端計算，在這之前都只能叫虛擬化。

雲端計算大致分兩種：一個是私有云，一個是公有云，還有人把私有云和公有云連線起來稱為混合雲，這裡暫且不說這個。

• 私有云：把虛擬化和雲化的這套軟體部署在別人的資料中心裡面。使用私有云的使用者往往很有錢，自己買地建機房、自己買伺服器，然後讓雲廠商部署在自己這裡。VMware後來除了虛擬化，也推出了雲端計算的產品，並且在私有云市場賺的盆滿鉢滿。

• 公有云：把虛擬化和雲化軟體部署在雲廠商自己資料中心裡面的，使用者不需要很大的投入，只要註冊一個賬號，就能在一個網頁上點一下建立一臺虛擬電腦。例如AWS即亞馬遜的公有云；例如國內的阿里雲、騰訊雲、網易雲等。

亞馬遜為什麼要做公有云呢？我們知道亞馬遜原來是國外比較大的一個電商，它做電商時也肯定會遇到類似雙十一的場景：在某一個時刻大家都衝上來買東西。當大家都衝上買東西時，就特別需要雲的時間靈活性和空間靈活性。因為它不能時刻準備好所有的資源，那樣太浪費了。但也不能什麼都不準備，看著雙十一這麼多使用者想買東西登不上去。所以需要雙十一時，就建立一大批虛擬電腦來支撐電商應用，過了雙十一再把這些資源都釋放掉去幹別的。因此亞馬遜是需要一個雲平臺的。

然而商用的虛擬化軟體實在是太貴了，亞馬遜總不能把自己在電商賺的錢全部給了虛擬化廠商。於是亞馬遜基於開源的虛擬化技術，如上所述的Xen或者KVM，開發了一套自己的雲化軟體。沒想到亞馬遜後來電商越做越牛，雲平臺也越做越牛。

由於它的雲平臺需要支撐自己的電商應用；而傳統的雲端計算廠商多為IT廠商出身，幾乎沒有自己的應用，所以亞馬遜的雲平臺對應用更加友好，迅速發展成為雲端計算的第一品牌，賺了很多錢。

在亞馬遜公佈其雲端計算平臺財報之前，人們都猜測，亞馬遜電商賺錢，雲也賺錢嗎？後來一公佈財報，發現不是一般的賺錢。僅僅去年，亞馬遜AWS年營收達122億美元，運營利潤31億美元。

公有云的第一名亞馬遜過得很爽，第二名Rackspace過得就一般了。沒辦法，這就是網際網路行業的殘酷性，多是贏者通吃的模式。所以第二名如果不是雲端計算行業的，很多人可能都沒聽過了。

第二名就想，我幹不過老大怎麼辦呢？開源吧。如上所述，亞馬遜雖然使用了開源的虛擬化技術，但云化的程式碼是閉源的。很多想做又做不了雲化平臺的公司，只能眼巴巴的看著亞馬遜掙大錢。Rackspace把原始碼一公開，整個行業就可以一起把這個平臺越做越好，兄弟們大家一起上，和老大拼了。

於是Rackspace和美國航空航天局合作創辦了開源軟體OpenStack，如上圖所示OpenStack的架構圖，不是雲端計算行業的不用弄懂這個圖，但能夠看到三個關鍵字：Compute計算、Networking網路、Storage儲存。還是一個計算、網路、儲存的雲化管理平臺。

當然第二名的技術也是非常棒的，有了OpenStack之後，果真像Rackspace想的一樣，所有想做雲的大企業都瘋了，你能想象到的所有如雷貫耳的大型IT企業：IBM、惠普、戴爾、華為、聯想等都瘋了。

原來雲平臺大家都想做，看著亞馬遜和VMware賺了這麼多錢，眼巴巴看著沒辦法，想自己做一個好像難度還挺大。現在好了，有了這樣一個開源的雲平臺OpenStack，所有的IT廠商都加入到這個社群中來，對這個雲平臺進行貢獻，包裝成自己的產品，連同自己的硬體裝置一起賣。有的做了私有云，有的做了公有云，OpenStack已經成為開源雲平臺的事實標準。

隨著OpenStack的技術越來越成熟，可以管理的規模也越來越大，並且可以有多個OpenStack叢集部署多套。比如北京部署一套、杭州部署兩套、廣州部署一套，然後進行統一的管理。這樣整個規模就更大了。

在這個規模下，對於普通使用者的感知來講，基本能夠做到想什麼時候要就什麼什麼要，想要多少就要多少。還是拿雲盤舉例子，每個使用者雲盤都分配了5T甚至更大的空間，如果有1億人，那加起來空間多大啊。

其實背後的機制是這樣的：分配你的空間，你可能只用了其中很少一點，比如說它分配給你了5個T，這麼大的空間僅僅是你看到的，而不是真的就給你了，你其實只用了50個G，則真實給你的就是50個G，隨著你檔案的不斷上傳，分給你的空間會越來越多。

當大家都上傳，雲平臺發現快滿了的時候(例如用了70%)，會採購更多的伺服器，擴充背後的資源，這個對使用者是透明的、看不到的。從感覺上來講，就實現了雲端計算的彈性。其實有點像銀行，給儲戶的感覺是什麼時候取錢都有，只要不同時擠兌，銀行就不會垮。

到了這個階段，雲端計算基本上實現了時間靈活性和空間靈活性；實現了計算、網路、儲存資源的彈性。計算、網路、儲存我們常稱為基礎設施Infranstracture, 因而這個階段的彈性稱為資源層面的彈性。管理資源的雲平臺，我們稱為基礎設施服務，也就是我們常聽到的IaaS（Infranstracture As A Service）。

有了IaaS，實現了資源層面的彈性就夠了嗎？顯然不是，還有應用層面的彈性。

這裡舉個例子：比如說實現一個電商的應用，平時十臺機器就夠了，雙十一需要一百臺。你可能覺得很好辦啊，有了IaaS，新建立九十臺機器就可以了啊。但90臺機器創建出來是空的，電商應用並沒有放上去，只能讓公司的運維人員一臺一臺的弄，需要很長時間才能安裝好的。

雖然資源層面實現了彈性，但沒有應用層的彈性，依然靈活性是不夠的。有沒有方法解決這個問題呢？

人們在IaaS平臺之上又加了一層，用於管理資源以上的應用彈性的問題，這一層通常稱為PaaS（Platform As A Service）。這一層往往比較難理解，大致分兩部分：一部分筆者稱為“你自己的應用自動安裝”，一部分筆者稱為“通用的應用不用安裝”。

• 自己的應用自動安裝：比如電商應用是你自己開發的，除了你自己，其他人是不知道怎麼安裝的。像電商應用，安裝時需要配置支付寶或者微信的賬號，才能使別人在你的電商上買東西時，付的錢是打到你的賬戶裡面的，除了你，誰也不知道。所以安裝的過程平臺幫不了忙，但能夠幫你做得自動化，你需要做一些工作，將自己的配置資訊融入到自動化的安裝過程中方可。比如上面的例子，雙十一新創建出來的90臺機器是空的，如果能夠提供一個工具，能夠自動在這新的90臺機器上將電商應用安裝好，就能夠實現應用層面的真正彈性。例如Puppet、Chef、Ansible、Cloud Foundary都可以幹這件事情，最新的容器技術Docker能更好的幹這件事情。

• 通用的應用不用安裝：所謂通用的應用，一般指一些複雜性比較高，但大家都在用的，例如資料庫。幾乎所有的應用都會用資料庫，但資料庫軟體是標準的，雖然安裝和維護比較複雜，但無論誰安裝都是一樣。這樣的應用可以變成標準的PaaS層的應用放在雲平臺的介面上。當用戶需要一個數據庫時，一點就出來了，使用者就可以直接用了。有人問，既然誰安裝都一個樣，那我自己來好了，不需要花錢在雲平臺上買。當然不是，資料庫是一個非常難的東西，光Oracle這家公司，靠資料庫就能賺這麼多錢。買Oracle也是要花很多錢的。

然而大多數雲平臺會提供MySQL這樣的開源資料庫，又是開源，錢不需要花這麼多了。但維護這個資料庫，卻需要專門招一個很大的團隊，如果這個資料庫能夠優化到能夠支撐雙十一，也不是一年兩年能夠搞定的。

比如您是一個做單車的，當然沒必要招一個非常大的資料庫團隊來幹這件事情，成本太高了，應該交給雲平臺來做這件事情，專業的事情專業的人來做，雲平臺專門養了幾百人維護這套系統，您只要專注於您的單車應用就可以了。

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