楼主: 小G梦
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[其他] 100个云计算基础知识 [推广有奖]

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小G梦 发表于 2025-11-14 07:42:09 |AI写论文

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云计算核心概念与特点

云计算定义:一种基于互联网的计算方式,通过这种方式,共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。

云:一种为提供自助服务而设计的虚拟环境。

按需自助服务:用户可以根据自己的需求,自主地获取计算、存储和应用程序等服务,无需依赖特定的管理员或服务提供商。

广泛的网络接入:用户可以通过互联网,通过各种客户端设备(如手机、平板电脑、笔记本)访问云服务。

资源池化:将计算、存储、网络等资源整合到一个资源池中,用户可以根据自己的需求选择相应的资源。资源池利用多租户模式为多个消费者提供服务。

快速弹性:能够迅速地、有弹性的提供各种功能,在某些情况下自动地快速扩展,接着迅速释放,再快速缩小。

可计量的服务:云系统利用一种计量功能(通常是一种按使用付费的业务模型)自动地控制和优化资源使用,测定资源和服务,如存储、处理、带宽和活跃用户账户。

虚拟化:计算组件在虚拟的基础上而不是实际的基础上运行,是云计算基础架构的核心技术,可以扩大硬件的容量,简化软件的重新配置过程。

高可靠性:通过分布式计算和冗余备份等技术,提高了系统的可靠性和稳定性。即使服务器故障也不影响计算与应用的正常运行。

高可用性:云计算服务提供商通常会提供高可用性的服务,确保用户的数据和应用程序在出现故障时仍能正常运行。

成本效益:通过集中管理和自动化管理等技术,降低了运营成本和维护成本。用户按需付费,无需大量前期投资。

灵活性强:云计算的兼容性非常强大,用户可以随时随地访问和使用计算资源,并根据需求灵活地调整资源的使用量。

云计算服务与部署模式

IaaS(基础设施即服务):向云计算提供商的个人或组织提供虚拟化计算资源,如虚拟机、存储、网络和操作系统。用户能控制操作系统、存储、部署的应用程序,也有可能选择网络组件(例如,防火墙,负载均衡器)。典型代表有Amazon Web Services (AWS),提供EC2(弹性计算云)和S3(简单存储服务)等服务。

PaaS(平台即服务):为开发人员提供通过全球互联网构建应用程序和服务的平台,为开发、测试和管理软件应用程序提供按需开发环境。典型代表有Google App Engine (GAE)。

SaaS(软件即服务):通过互联网提供按需付费使用的软件应用程序,云计算提供商托管和管理软件应用程序,并允许其用户连接到应用程序并通过全球互联网访问应用程序。用户通常通过Web浏览器访问。

BaaS(后端即服务):提供了一系列后端服务,如用户管理、数据存储、身份验证等,使开发人员可以更加专注于应用程序的业务逻辑实现。

FaaS(功能即服务):一种新型的云计算服务模型,将应用程序拆分成一系列微服务(功能),每个微服务都可以独立部署和运行,常用于无服务器计算架构。

公有云:由第三方提供商提供的公共计算资源和服务,放在互联网上,只要是注册用户、付费用户都可以使用。

私有云:由企业或组织内部管理和维护的云基础设施,只供内部用户使用,为企业提供对数据、安全性和服务质量的有效控制。

混合云:结合了公有云和私有云的一种方式,可以满足用户对安全性和灵活性的需求。当私有云资源不足时,可以动态地申请公有云作为补充。

社区云:由有着类似需求并打算共享基础设施的组织共同创立的云,目的是实现云计算的一些优势。其隐私、安全和政策遵从性通常比公有云高。

核心技术与发展背景

分布式计算:一门计算机科学,研究如何将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,然后把这些部分分配给多台计算机进行处理,最后把这些计算结果综合起来攻克大问题。

虚拟化技术:可以扩大硬件的容量,简化软件的重新配置过程,允许一个平台同时运行多个操作系统,并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响,从而显著提高计算机的工作效率。

存储虚拟化:将存储作为池子一样,存储空间可以根据需要任意分配。

服务器虚拟化:将服务器物理资源抽象成逻辑资源,让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器,使CPU、内存、磁盘、I/O等硬件变成可以动态管理的“资源池”。

网络虚拟化:通过软件创建虚拟网络组件(如虚拟交换机、虚拟网卡),连接虚拟机并管理网络流量。

容器化:一种将应用程序及其依赖项打包成一个独立容器的技术,可以在不同的环境中轻松地部署和运行应用程序。容器共享同一份操作系统。

容器化 vs 虚拟化:虚拟化是在物理服务器上创建多个虚拟机,每个虚拟机都有自己的操作系统和应用程序;而容器化则是在同一台物理服务器上创建多个容器,每个容器都有自己的应用程序和依赖项,但共享同一份操作系统。

微服务:一种将应用程序拆分成多个小型服务的架构风格,每个服务都运行在自己的进程中,并使用轻量级通信协议进行通信。优势包括独立性、可扩展性、灵活性、可靠性等。

DevOps:一种融合开发(Development)和运维(Operations)的软件交付方法,强调开发人员和运维人员之间的合作和交流。主要目标是提升软件交付的速度和质量,同时减少开发和运维间的沟通成本。

大数据:一个规模巨大且类型繁多的数据集,这类数据集无法使用传统数据库工具进行有效抓取、管理和处理。通常用4V概括:Volume(体量庞大)、Variety(多样性丰富)、Value(价值密度低)、Velocity(处理速度快)。

Hadoop:一种分布式系统架构,使用户无需深入了解底层分布细节即可开发分布式程序。充分利用集群的高性能计算和存储能力。具备扩展性强、成本低廉、效率高、可靠性高等特点。

发展背景:云计算是在1980年代大型计算机向客户端-服务器模式转变之后的又一次重大变革。其理念源自20世纪60年代麦卡锡提出的将计算能力作为类似水电的公共设施提供的概念。

演化阶段:经历了四个主要阶段才达到当前较为成熟的水平,这四个阶段分别是电厂模型、效用计算、网格计算和云计算。

概念提出:大约在2006年,Google首席执行官埃里克·施密特在搜索引擎大会上首次提出了“云计算”的概念。

自动化计算:指计算系统能够自我管理的能力。

超大规模:“云”具有相当大的规模,例如,Google的云计算已拥有超过100万台服务器。企业私有云通常也具备数百到数千台服务器。“云”为用户提供了前所未有的计算能力。

软件定义技术:其核心在于“资源虚拟化”和“功能可编程”,主要任务是给硬件分配任务,并负责组织、协调和统筹,以满足云计算的基本需求。

安全、风险与合规

特权用户访问:使用云服务时,存在服务商的特权限制用户的访问风险。

法规遵从:为了遵守法律法规,用户可能需要采用社区或混合模式部署云计算,这些方式通常成本更高。

数据位置:客户可能无法明确知道自己的数据具体存储在哪一个国家的服务器上,这可能导致法律合规性问题。

数据隔离:在云环境中,多个用户的数据可能会共存。如果隔离措施不当,容易造成数据泄露。

可用性:担忧云服务的可用性水平,即是否会出现中断。

灾难恢复:发生灾难时,云服务商如何快速恢复数据和服务。

调查支持:安全事件发生后,调查取证可能更加困难。

数据丢失与泄露:如果云服务提供商的安全措施不足,数据可能被未授权的用户访问或泄露。

网络攻击:网络攻击者可能利用系统漏洞攻击云服务提供商,获取敏感信息或破坏数据。

合规性:许多国家和地区都有关于数据保护和隐私的法律法规。云服务提供商需遵守这些法规。

云安全联盟(CSA):一个非营利组织,致力于提升云计算的安全性,并发布了相关的安全指南。

服务等级协议 (SLA):网络服务供应商与客户之间的合同,定义了服务类型、质量标准和支付条款等内容。

应用场景与产品服务

云主机:是基于云基础设施即服务层的产品,通过虚拟化技术将各种基础架构资源划分成一个完全独立的主机。拥有自己的操作系统环境。

云存储:一种网络计算机数据存储模式,数据被存储在多个虚拟主机上,通常由第三方持有。用户可根据需求购买或租赁存储空间。

云备份:基于宽带互联网和大容量存储技术的一种新型备份服务,利用集群应用、网格技术或分布式文件系统等手段,将网络中各种不同类型的存储设备集合起来协同工作,共同提供数据存储备份和业务访问功能。

云杀毒:采用特征码进行病毒检测的技术,但病毒库主要存储在服务器端。扫描时与服务器交互判断是否存在威胁。能够减少升级频率并降低查杀占用资源。

云迁移:指企业从传统平台向云平台的过渡过程。

云操作系统:旨在将大规模的基础架构(CPU、存储、网络)整合为一个无缝隙、灵活且动态的操作环境进行全面管理。

云计算中心:基于超级计算机系统提供计算资源和存储服务的专业机构或单位。

政务云:由政府主导,信息化企业实施,利用云计算技术对电子政务系统进行整合并提供服务的平台。

金融云:为金融机构处理突发业务需求、加快业务上线速度提供支持的技术解决方案,例如支付宝和微信支付等应用。

工业云:通过网络向制造企业提供灵活且可共享的资源,促进工业资源和业务能力的共享及供需对接。

移动互联网:将移动通信与互联网相结合,形成统一的服务。云计算可以为其提供高效的计算和存储服务。

物联网:物联网设备产生的大量数据需要强大的计算和存储支持,云计算能够满足这一需求。

人工智能和机器学习:AI和机器学习需要大量的计算资源和存储空间,云计算能够提供高效的计算和存储解决方案。

游戏开发:游戏开发过程中需要处理大量的图形渲染和实时数据交互,云计算可以为其提供高效的计算和存储支持。

关键特性与优势价值

敏捷性:使用户能快速并以较低成本获得所需的技术架构资源。

动态可扩展:云计算拥有强大的计算能力,在原有服务器基础上增加云功能后,可以显著提升计算速度,最终实现应用的动态扩展和虚拟化层级管理。

高性价比:将资源集中管理在虚拟池中,可以在一定程度上优化物理资源。用户无需使用昂贵且存储空间大的主机,可以采用较为经济的PC组成云环境。这不仅降低了成本,而且计算性能不逊色于大型主机。

环保计算:云计算通常被视为“绿色计算”的一种形式,通过资源共享和提升利用率来节约能源。

云服务的实际效果:将创业成本降至最低,使创业者能够专注于创意等核心环节,运营和管理的重要性降低。这为小公司挑战大公司提供了可能。

云计算的优点总结:成本效益、灵活性、可扩展性、高可用性和安全性(在集中安全资源方面具有优势)。

相关技术的未来趋势

网格计算:这是一种分布式和并行计算的形式,通过将松散耦合网络上的计算机集群组合成一个超级虚拟机,以完成大型任务。

效用计算:此模式将计算资源(如处理能力和存储)打包为可测量的服务,类似于传统公共事业中的电力服务。

客户/服务器模型:这一术语描述了所有将服务提供者(服务器)和服务消费者(客户端)分开的分布式应用。

云计算与SOA:SOA解决了服务集成的问题。云计算可以作为独立服务的供应方,通过SOA实现这些服务的集成,并确保SOA中各服务的质量。

云计算与高性能计算:某些云计算技术(如Hadoop编程模型和虚拟化技术)可用于改进高性能计算系统的架构和方法。部分高性能计算任务可以通过云计算基础设施来执行。

云计算与物联网:云计算能够为IoT设备产生的大量数据提供高效的处理和存储服务。

云计算与人工智能:AI和机器学习需要大量的处理能力和存储空间,而云计算可以为其提供高效的支持。

开源软件与云计算:许多云计算供应商的基础来自于开源软件。

混合云技术:这种技术结合了公有云和私有云的优点,成为未来的重要发展趋势之一。

超融合技术:旨在解决传统存储设备在容量、性能和计算能力上的不匹配问题。每个单元不仅包括计算、网络和存储资源,还涵盖了缓存加速、重复数据删除等技术。

边缘计算:这是一种新的计算模型,有助于缓解中心能力不足、网络延迟高、传输能耗大以及隐私保护不足等问题。

云计算标准化:初期各厂商的产品功能差异较大,但随着产品的成熟,将朝着标准化的方向发展,以确保不同厂商的“云”之间能够互联互通。

作为第三次IT浪潮的云计算:被视为继个人电脑革命和互联网革命之后的第三次IT变革,将会带来生活方式、生产方式和商业模式的根本变化。

云计算的未来展望:随着“新基建”的推进,以云计算为代表的数字技术产业具有巨大的发展潜力,将成为我国经济转型和发展的重要推动力。

扩展知识与概念对比

三网融合:指电信网络、计算机网络和有线电视网络三大网络通过技术改造,能够提供包括语音、数据、图像在内的综合多媒体通信服务。

智慧地球:又称智能地球,即将传感器嵌入并装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑物、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中,并实现普遍连接,形成所谓的“物联网”,然后将“物联网”与现有的互联网整合起来。

云际云:指不同云计算平台相互连接形成的更大规模的云计算生态系统,是“因特网的因特网”这一概念的延伸。

云计算 vs 网格计算:云计算可以看作是网格计算的发展形式或商业实现。它不仅是一种具体技术,而是一种计算理念或模式,可以通过多种技术支持来实现。

云计算 vs 虚拟化:虚拟化是一项将物理资源抽象为逻辑资源的具体技术;而云计算则是一种服务提供和使用模式,通常依赖于虚拟化技术来实现资源池化和动态分配。

公有云 vs 私有云 vs 混合云:公有云通过互联网供付费用户访问;私有云在私有环境中运行,内外部用户无法直接访问或使用;混合云结合了公有云和私有云的优点,在私有资源不足时动态扩展到公有云。

IaaS vs PaaS vs SaaS:IaaS提供基础设施服务;PaaS提供开发与部署平台;SaaS则提供软件应用服务。这三层构成了云计算架构,从底层硬件到顶层应用,供应商管理的部分逐步增加,用户需要管理的部分逐渐减少。

云存储的优势对比传统存储:云存储具备可扩展性、高可用性和成本效益等优点,而传统的存储解决方案可能涉及大量的前期投资和维护费用。

其他要点

云原生应用:这是一种构建和运行应用程序的方法,充分利用了云计算交付模式的优势。云原生技术有助于在公有云、私有云及混合云等动态环境中构建和运行可扩展的应用程序。

无服务器计算:一种云计算模型,其中云服务提供商负责机器资源的动态管理。开发者无需关注底层服务器,只需专注于代码开发和业务逻辑,通常与FaaS(函数即服务)结合使用。

多云策略:指利用多个云服务供应商的服务,以避免对单一供应商的依赖、优化服务质量或降低成本。

数据中心网络:是实现数据中心内部及之间数据传输的核心部分,支撑着云计算的发展。

云管理平台:提供统一界面来管理和监控多云和混合云环境中的计算、存储与网络资源。

云成本优化:通过分析资源使用情况,调整资源配置并选择合适的计费模式(如预留实例或竞价实例),以实现成本的优化。

云爆发:一种应用部署方式,通常将常规任务在私有云上执行,当需求达到高峰时,自动“扩展”到公有云以利用资源。

可观测性:在云计算环境中,超越传统监控的范畴,指通过日志、指标和追踪等数据深入了解系统内部状况的能力。

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