2021-02-10 分類: 網(wǎng)站建設(shè)
我今天要講這三個話題,一個是云計算,一個大數(shù)據(jù),一個人工智能,我為什么要講這三個東西呢?因為這三個東西現(xiàn)在非常非常的火,它們之間好像互相有關(guān)系,一般談云計算的時候也會提到大數(shù)據(jù),談人工智能的時候也會提大數(shù)據(jù),談人工智能的時候也會提云計算。所以說感覺他們又相輔相成不可分割,如果是非技術(shù)的人員來講可能比較難理解說這三個之間的相互關(guān)系,所以有必要解釋一下。
一、云計算最初是實(shí)現(xiàn)資源管理的靈活性
我們首先來說云計算,云計算最初的目標(biāo)是對資源的管理,管理的主要是計算資源,網(wǎng)絡(luò)資源,存儲資源三個方面。
1.1 管數(shù)據(jù)中心就像配電腦
什么叫計算,網(wǎng)絡(luò),存儲資源呢?就說你要買臺筆記本電腦吧,你是不是要關(guān)心這臺電腦什么樣的CPU啊?多大的內(nèi)存???這兩個我們稱為計算資源。
這臺電腦要能上網(wǎng)吧,需要有個網(wǎng)口可以插網(wǎng)線,或者有無線網(wǎng)卡可以連接我們家的路由器,您家也需要到運(yùn)營商比如聯(lián)通,移動,電信開通一個網(wǎng)絡(luò),比如100M的帶寬,然后會有師傅弄一根網(wǎng)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(wǎng)絡(luò)連接配置好,這樣您家的所有的電腦,手機(jī),平板就都可以通過您的路由器上網(wǎng)了。這就是網(wǎng)絡(luò)。
您可能還會問硬盤多大???原來硬盤都很小,10G之類的,后來500G,1T,2T的硬盤也不新鮮了。(1T是1000G),這就是存儲。
對于一臺電腦是這個樣子的,對于一個數(shù)據(jù)中心也是同樣的。想象你有一個非常非常大的機(jī)房,里面堆了很多的服務(wù)器,這些服務(wù)器也是有CPU,內(nèi)存,硬盤的,也是通過類似路由器的設(shè)備上網(wǎng)的。這個時候的一個問題就是,運(yùn)營數(shù)據(jù)中心的人是怎么把這些設(shè)備統(tǒng)一的管理起來的呢?
1.2 靈活就是想啥時要都有,想要多少都行
管理的目標(biāo)就是要達(dá)到兩個方面的靈活性。哪兩個方面呢?比如有個人需要一臺很小很小的電腦,只有一個CPU,1G內(nèi)存,10G的硬盤,一兆的帶寬,你能給他嗎?像這種這么小規(guī)格的電腦,現(xiàn)在隨便一個筆記本電腦都比這個配置強(qiáng)了,家里隨便拉一個寬帶都要100M。然而如果去一個云計算的平臺上,他要想要這個資源的時候,只要一點(diǎn)就有了。
所以說它就能達(dá)到兩個方面靈活性。
為了解決這個彈性的問題,經(jīng)歷了漫長時間的發(fā)展。
1.3 物理設(shè)備不靈活
首先第一個階段就是物理機(jī),或者說物理設(shè)備時期。這個時期相當(dāng)于客戶需要一臺電腦,我們就買一臺放在數(shù)據(jù)中心里。物理設(shè)備當(dāng)然是越來越牛,例如服務(wù)器,內(nèi)存動不動就是百G內(nèi)存,例如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,一個端口的帶寬就能有幾十G甚至上百G,例如存儲,在數(shù)據(jù)中心至少是PB級別的(一個P是1000個T,一個T是1000個G)。
然而物理設(shè)備不能做到很好的靈活性。首先它不能夠達(dá)到想什么時候要就什么時候要、比如買臺服務(wù)器,哪怕買個電腦,都有采購的時間。突然用戶告訴某個云廠商,說想要開臺電腦,如果使用物理服務(wù)器,當(dāng)時去采購啊就很難,如果說供應(yīng)商啊關(guān)系一般,可能采購一個月,供應(yīng)商關(guān)系好的話也需要一個星期。用戶等了一個星期后,這時候電腦才到位,用戶還要登錄上去開始慢慢部署自己的應(yīng)用,時間靈活性非常差。第二是空間靈活性也不行,例如上述的用戶,要一個很小很小的電腦,現(xiàn)在哪還有這么小型號的電腦啊。不能為了滿足用戶只要一個G的內(nèi)存是80G硬盤的,就去買一個這么小的機(jī)器。但是如果買一個大的呢,因為電腦大,就向用戶多收錢,用戶說他只用這么小的一點(diǎn),如果讓用戶多付錢就很冤。
1.4 虛擬化靈活多了
有人就想辦法了。第一個辦法就是虛擬化。用戶不是只要一個很小的電腦么?數(shù)據(jù)中心的物理設(shè)備都很強(qiáng)大,我可以從物理的CPU,內(nèi)存,硬盤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,每個客戶都只能看到自己虛的那一小塊,其實(shí)每個客戶用的是整個大的設(shè)備上其中的一小塊。虛擬化的技術(shù)能使得不同的客戶的電腦看起來是隔離的,我看著好像這塊盤就是我的,你看這呢這塊盤就是你的,實(shí)際情況可能我這個10G和您這個10G是落在同樣一個很大很大的這個存儲上的。
而且如果事先物理設(shè)備都準(zhǔn)備好,虛擬化軟件虛擬出一個電腦是非??斓模旧蠋追昼娋湍芙鉀Q。所以在任何一個云上要創(chuàng)建一臺電腦,一點(diǎn)幾分鐘就出來了,就是這個道理。
這個空間靈活性和時間靈活性就基本解決了。
1.5 虛擬世界的賺錢與情懷
在虛擬化階段,最牛的公司是Vmware,是實(shí)現(xiàn)虛擬化技術(shù)比較早的一家公司,可以實(shí)現(xiàn)計算,網(wǎng)絡(luò),存儲的虛擬化,這家公司很牛,性能也做得非常好,然后虛擬化軟件賣的也非常好,賺了好多的錢,后來讓EMC(世界五百強(qiáng),存儲廠商第一品牌)給收購了。
但是這個世界上還是有很多有情懷的人的,尤其是程序員里面,有情懷的人喜歡做一件什么事情呢?開源。這個世界上很多軟件都是有閉源就有開源,源就是源代碼。就是說某個軟件做的好,所有人都愛用,這個軟件的代碼呢,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件,就要付我錢,這就叫閉源。但是世界上總有一些大??床粦T錢都讓一家賺了去。大牛們覺得,這個技術(shù)你會我也會,你能開發(fā)出來,我也能,我開發(fā)出來就是不收錢,把代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。
比如最近蒂姆·伯納斯·李就是個非常有情懷的人,2017年,他因“發(fā)明萬維網(wǎng)、第一個瀏覽器和使萬維網(wǎng)得以擴(kuò)展的基本協(xié)議和算法”而獲得2016年度的圖靈獎。圖靈獎就是計算機(jī)界的諾貝爾獎。然而他最令人敬佩的是,他將萬維網(wǎng),也就是我們常見的www的技術(shù)無償貢獻(xiàn)給全世界免費(fèi)使用。我們現(xiàn)在在網(wǎng)上的所有行為都應(yīng)該感謝他的功勞,如果他將這個技術(shù)拿來收錢,應(yīng)該和比爾蓋茨差不多有錢。
例如在閉源的世界里有windows,大家用windows都得給微軟付錢,開源的世界里面就出現(xiàn)了Linux。比爾蓋茨靠windows,Office這些閉源的軟件賺了很多錢,稱為世界首富,就有大牛開發(fā)了另外一種操作系統(tǒng)Linux。很多人可能沒有聽說過Linux,很多后臺的服務(wù)器上跑的程序都是Linux上的,比如大家享受雙十一,支撐雙十一搶購的系統(tǒng),無論是淘寶,京東,考拉,都是跑在Linux上的。
再如有apple就有安卓。apple市值很高,但是蘋果系統(tǒng)的代碼我們是看不到的。于是就有大牛寫了安卓手機(jī)操作系統(tǒng)。所以大家可以看到幾乎所有的其他手機(jī)廠商,里面都裝安卓系統(tǒng),因為蘋果系統(tǒng)不開源,而安卓系統(tǒng)大家都可以用。
在虛擬化軟件也一樣,有了Vmware,這個軟件非常非常的貴。那就有大牛寫了兩個開源的虛擬化軟件,一個叫做Xen,一個叫做KVM,如果不做技術(shù)的,可以不用管這兩個名字,但是后面還是會提到。
1.6 虛擬化的半自動和云計算的全自動
虛擬化軟件似乎解決了靈活性問題,其實(shí)不全對。因為虛擬化軟件一般創(chuàng)建一臺虛擬的電腦,是需要人工指定這臺虛擬電腦放在哪臺物理機(jī)上的,可能還需要比較復(fù)雜的人工配置,所以使用Vmware的虛擬化軟件,需要考一個很牛的證書,能拿到這個證書的人,薪資是相當(dāng)?shù)母?,也可見?fù)雜程度。所以僅僅憑虛擬化軟件所能管理的物理機(jī)的集群規(guī)模都不是特別的大,一般在十幾臺,幾十臺,最多百臺這么一個規(guī)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,但是隨著集群規(guī)模的擴(kuò)大,人工配置的過程越來越復(fù)雜,越來越耗時。另一方面也影響空間靈活性,當(dāng)用戶數(shù)量多的時候,這點(diǎn)集群規(guī)模,還遠(yuǎn)達(dá)不到想要多少要多少的程度,很可能這點(diǎn)資源很快就用完了,還得去采購。所以隨著集群的規(guī)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(wǎng)易,包括谷歌,亞馬遜,服務(wù)器數(shù)目都大的嚇人。這么多機(jī)器要靠人去選一個位置放這臺虛擬化的電腦并做相應(yīng)的配置,幾乎是不可能的事情,還是需要機(jī)器去做這個事情。
人們發(fā)明了各種各樣的算法來做這個事情,算法的名字叫做調(diào)度(Scheduler)。通俗一點(diǎn)的說,就是有一個調(diào)度中心,幾千臺機(jī)器都在一個池子里面,無論用戶需要多少CPU,內(nèi)存,硬盤的虛擬電腦,調(diào)度中心會自動在大池子里面找一個能夠滿足用戶需求的地方,把虛擬電腦啟動起來做好配置,用戶就直接能用了。這個階段,我們稱為池化,或者云化,到了這個階段,才可以稱為云計算,在這之前都只能叫虛擬化。
1.7 云計算的私有與公有
云計算大致分兩種,一個是私有云,一個是公有云,還有人把私有云和公有云連接起來稱為混合云,我們暫且不說這個。私有云就是把虛擬化和云化的這套軟件部署在別人的數(shù)據(jù)中心里面,使用私有云的用戶往往很有錢,自己買地建機(jī)房,自己買服務(wù)器,然后讓云廠商部署在自己這里,Vmware后來除了虛擬化,也推出了云計算的產(chǎn)品,并且在私有云市場賺的盆滿缽滿。所謂公有云就是虛擬化和云化軟件部署在云廠商自己數(shù)據(jù)中心里面的,用戶不需要很大的投入,只要注冊一個賬號,就能在一個網(wǎng)頁上點(diǎn)一下創(chuàng)建一臺虛擬電腦,例如AWS也即亞馬遜的公有云,例如國內(nèi)的阿里云,騰訊云,網(wǎng)易云等。
亞馬遜呢為什么要做公有云呢?我們知道亞馬遜原來是國外比較大的一個電商,它做電商的時候也肯定會遇到類似雙11的場景,在某一個時刻大家都沖上來買東西。當(dāng)大家都沖上買東西的時候,就特別需要云的時間靈活性和空間靈活性。因為它不能時刻準(zhǔn)備好所有的資源,那樣太浪費(fèi)了。但也不能什么都不準(zhǔn)備,看著雙十一這么多用戶想買東西登不上去。所以需要雙十一的時候,創(chuàng)建一大批虛擬電腦來支撐電商應(yīng)用,過了雙十一再把這些資源都釋放掉去干別的。所以亞馬遜是需要一個云平臺的。
然而商用的虛擬化軟件實(shí)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吧。于是亞馬遜基于開源的虛擬化技術(shù),如上所述的Xen或者KVM,開發(fā)了一套自己的云化軟件。沒想到亞馬遜后來電商越做越牛,云平臺也越做越牛。而且由于他的云平臺需要支撐自己的電商應(yīng)用,而傳統(tǒng)的云計算廠商多為IT廠商出身,幾乎沒有自己的應(yīng)用,因而亞馬遜的云平臺對應(yīng)用更加的友好,迅速發(fā)展成為云計算的第一品牌,賺了很多錢。在亞馬遜公布其云計算平臺財報之前,人們都猜測,亞馬遜電商賺錢,云也賺錢嗎?后來一公布財報,發(fā)現(xiàn)不是一般的賺錢,僅僅去年,亞馬遜AWS年營收達(dá)122億美元,運(yùn)營利潤31億美元。
1.8 云計算的賺錢與情懷
公有云的第一名亞馬遜過得很爽,第二名Rackspace過的就一般了。沒辦法,這就是互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的殘酷性,多是贏者通吃的模式。所以第二名如果不是云計算行業(yè)的,很多人可能都沒聽過了。第二名就想,我干不過老大怎么辦呢?開源吧。如上所述,亞馬遜雖然使用了開源的虛擬化技術(shù),但是云化的代碼是閉源的,很多想做又做不了云化平臺的公司,只能眼巴巴的看著亞馬遜掙大錢。Rackspace把源代碼一公開,整個行業(yè)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。
于是Rackspace和美國航空航天局合作創(chuàng)辦了開源軟件OpenStack,如圖所示OpenStack的架構(gòu)圖,不是云計算行業(yè)的不用弄懂這個圖,但是能夠看到三個關(guān)鍵字,Compute計算,Networking網(wǎng)絡(luò),Storage存儲。還是一個計算,網(wǎng)絡(luò),存儲的云化管理平臺。
當(dāng)然第二名的技術(shù)也是非常棒的,有了OpenStack之后,果真像Rackspace想象的一樣,所有想做云的大企業(yè)都瘋了,你能想象到的所有如雷貫耳的大型IT企業(yè),IBM,惠普,戴爾,華為,聯(lián)想等等,都瘋了。原來云平臺大家都想做,看著亞馬遜和Vmware賺了這么多錢,眼巴巴看著沒辦法,想自己做一個好像難度還挺大?,F(xiàn)在好了,有了這樣一個開源的云平臺OpenStack,所有的IT廠商都加入到這個社區(qū)中來,對這個云平臺進(jìn)行貢獻(xiàn),包裝成自己的產(chǎn)品,連同自己的硬件設(shè)備一起賣。有的做了私有云,有的做了公有云,OpenStack已經(jīng)成為開源云平臺的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn)。
1.9 IaaS, 資源層面的靈活性
隨著OpenStack的技術(shù)越來越成熟,可以管理的規(guī)模也越來越大,并且可以有多個OpenStack集群部署多套,比如北京部署一套,杭州部署兩套,廣州部署一套,然后進(jìn)行統(tǒng)一的管理。這樣整個規(guī)模就更大了。在這個規(guī)模下,對于普通用戶的感知來講,基本能夠做到想什么時候要就什么什么藥,想要多少就要多少。還是拿云盤舉例子,每個用戶云盤都分配了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(shí)背后的機(jī)制是這樣的,分配你的空間,你可能只用了其中很少一點(diǎn),比如說它分配給你了5個T,這么大的空間僅僅是你看到的,而不是真的就給你了,你其實(shí)只用了50個G,則真實(shí)給你的就是50個G,隨著你文件的不斷上傳,分給你的空間會越來越多。當(dāng)大家都上傳,云平臺發(fā)現(xiàn)快滿了的時候(例如用了70%),會采購更多的服務(wù)器,擴(kuò)充背后的資源,這個對用戶是透明的,看不到的,從感覺上來講,就實(shí)現(xiàn)了云計算的彈性。其實(shí)有點(diǎn)像銀行,給儲戶的感覺是什么時候取錢都有,只要不同時擠兌,銀行就不會垮。
這里做一個簡單的總結(jié),到了這個階段,云計算基本上實(shí)現(xiàn)了時間靈活性和空間靈活性,實(shí)現(xiàn)了計算,網(wǎng)絡(luò),存儲資源的彈性。計算,網(wǎng)絡(luò),存儲我們常稱為基礎(chǔ)設(shè)施Infranstracture, 因而這個階段的彈性稱為資源層面的彈性,管理資源的云平臺,我們稱為基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù),就是我們常聽到的IaaS,Infranstracture As A Service。
二、云計算不光管資源,也要管應(yīng)用
有了IaaS,實(shí)現(xiàn)了資源層面的彈性就夠了嗎?顯然不是。還有應(yīng)用層面的彈性。這里舉個例子,比如說實(shí)現(xiàn)一個電商的應(yīng)用,平時十臺機(jī)器就夠了,雙十一需要一百臺。你可能覺得很好辦啊,有了IaaS,新創(chuàng)建九十臺機(jī)器就可以了啊。但是90臺機(jī)器創(chuàng)建出來是空的啊,電商應(yīng)用并沒有放上去啊,只能你公司的運(yùn)維人員一臺一臺的弄,還是需要很長時間才能安裝好的。雖然資源層面實(shí)現(xiàn)了彈性,但是沒有應(yīng)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?于是人們在IaaS平臺之上又加了一層,用于管理資源以上的應(yīng)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,其實(shí)大致分兩部分,一部分我稱為你自己的應(yīng)用自動安裝,一部分我稱為通用的應(yīng)用不用安裝。
我們先來說第一部分,自己的應(yīng)用自動安裝。比如電商應(yīng)用是你自己開發(fā)的,除了你自己,其他人是不知道怎么安裝的,比如電商應(yīng)用,安裝的時候需要配置支付寶或者微信的賬號,才能別人在你的電商上買東西的時候,付的錢是打到你的賬戶里面的,除了你,誰也不知道,所以安裝的過程平臺幫不了忙,但是能夠幫你做的自動化,你需要做一些工作,將自己的配置信息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(chuàng)建出來的90臺機(jī)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(jī)器上將電商應(yīng)用安裝好,就能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用層面的真正彈性。例如Puppet, Chef, Ansible, Cloud Foundary都可以干這件事情,最新的容器技術(shù)Docker能更好的干這件事情,不做技術(shù)的可以不用管這些詞。
第二部分,通用的應(yīng)用不用安裝。所謂通用的應(yīng)用,一般指一些復(fù)雜性比較高,但是大家都在用的,例如數(shù)據(jù)庫。幾乎所有的應(yīng)用都會用數(shù)據(jù)庫,但是數(shù)據(jù)庫軟件是標(biāo)準(zhǔn)的,雖然安裝和維護(hù)比較復(fù)雜,但是無論誰安裝都是一樣。這樣的應(yīng)用可以變成標(biāo)準(zhǔn)的PaaS層的應(yīng)用放在云平臺的界面上。當(dāng)用戶需要一個數(shù)據(jù)庫的時候,一點(diǎn)就出來了,用戶就可以直接用了。有人問,既然誰安裝都一個樣,那我自己來好了,不需要花錢在云平臺上買。當(dāng)然不是,數(shù)據(jù)庫是一個非常難的東西,光Oracle這家公司,靠數(shù)據(jù)庫就能賺這么多錢。買Oracle也是要花很多很多錢的。然而大多數(shù)云平臺會提供Mysql這樣的開源數(shù)據(jù)庫,又是開源,錢不需要花這么多了,但是維護(hù)這個數(shù)據(jù)庫,卻需要專門招一個很大的團(tuán)隊,如果這個數(shù)據(jù)庫能夠優(yōu)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(dāng)然沒必要招一個非常大的數(shù)據(jù)庫團(tuán)隊來干這件事情,成本太高了,應(yīng)該交給云平臺來做這件事情,專業(yè)的事情專業(yè)的人來自,云平臺專門養(yǎng)了幾百人維護(hù)這套系統(tǒng),您只要專注于您的單車應(yīng)用就可以了。
要么是自動部署,要么是不用部署,總的來說就是應(yīng)用層你也要少操心,這就是PaaS層的重要作用。
雖說腳本的方式能夠解決自己的應(yīng)用的部署問題,然而不同的環(huán)境千差萬別,一個腳本往往在一個環(huán)境上運(yùn)行正確,到另一個環(huán)境就不正確了。
而容器是能更好的解決這個問題的。
容器是 Container,Container另一個意思是集裝箱,其實(shí)容器的思想就是要變成軟件交付的集裝箱。集裝箱的特點(diǎn),一是封裝,二是標(biāo)準(zhǔn)。
在沒有集裝箱的時代,假設(shè)將貨物從 A運(yùn)到 B,中間要經(jīng)過三個碼頭、換三次船。每次都要將貨物卸下船來,擺的七零八落,然后搬上船重新整齊擺好。因此在沒有集裝箱的時候,每次換船,船員們都要在岸上待幾天才能走。
有了集裝箱以后,所有的貨物都打包在一起了,并且集裝箱的尺寸全部一致,所以每次換船的時候,一個箱子整體搬過去就行了,小時級別就能完成,船員再也不用上岸長時間耽擱了。
這是集裝箱“封裝”、“標(biāo)準(zhǔn)”兩大特點(diǎn)在生活中的應(yīng)用。
那么容器如何對應(yīng)用打包呢?還是要學(xué)習(xí)集裝箱,首先要有個封閉的環(huán)境,將貨物封裝起來,讓貨物之間互不干擾,互相隔離,這樣裝貨卸貨才方便。好在 Ubuntu中的LXC技術(shù)早就能做到這一點(diǎn)。
封閉的環(huán)境主要使用了兩種技術(shù),一種是看起來是隔離的技術(shù),稱為 Namespace,也即每個 Namespace中的應(yīng)用看到的是不同的 IP地址、用戶空間、程號等。另一種是用起來是隔離的技術(shù),稱為 Cgroups,也即明明整臺機(jī)器有很多的 CPU、內(nèi)存,而一個應(yīng)用只能用其中的一部分。
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