1.2 云计算的概念

有观点认为，云计算是并行计算、网格计算和效用计算等既有理论的延续和发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现，其定义如下文所述。

1.2.1 什么是云计算

美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）对云计算的定义是：云计算是一种模型，能支持用户便捷地按需通过网络访问一个可配置的共享计算资源池（包括网络、服务器、存储、应用程序、服务），共享计算资源池中的资源能够以最少的用户管理投入或最少的云服务提供商介入来实现快速供给和回收。

另外，还可以从用户、云服务提供商、产业、技术、影响五个不同的角度来解读云计算。

（1）从用户的角度来看，云计算是一种新的使用模式。其主要功能是将购买产品转换为租赁服务，即用户不需要购买软硬件产品，而是按需租赁提供商的IT设施和应用程序服务。

（2）从提供商的角度来看，云计算是一种信息系统架构和操作模式。其主要功能是通过Internet向很多用户提供第三方集中式的IT设施与应用程序服务。

（3）从产业的角度来看，云计算产业是一种新兴的信息产业，包括硬件、软件和信息服务，是网络计算系统与应用发展的新阶段。

（4）从技术的角度来看，云计算是大规模信息系统的革命化进步，云计算技术带来了更大规模、更高效率（运行更快、更稳定）的新一代信息系统，实现了更灵活的系统架构、更精细的系统运营、更贴近用户的使用环境。

（5）从影响的角度来看，云计算是大数据、物联网、人工智能等新兴技术的信息基础设施，云计算以其低成本、便捷化、可扩展性高等特征，为大数据、物联网、人工智能的发展提供了切实的技术保障。

1.2.2 云计算的特征

根据NIST给出的云计算定义^[11]，云计算模型包含以下五个基本特征：

（1）按需自助服务。云计算按需自助服务的特征使用户可以根据自己的需要直接使用云计算的各种资源，而无须与云服务提供商进行人工交互。用户可以根据自己的实际需求来规划云计算的使用方案。如果云服务提供商的自助服务界面友好、方便、易用，并且能够有效管理所提供的服务，则会使服务模式更加有效，用户更容易接受和使用。

（2）泛在的网络访问。云计算通过互联网提供服务，用户可以在任何网络覆盖的地方，通过各种统一的标准机制，使用各种不同的客户端平台（如手机、笔记本电脑、平板电脑和工作站等）快速地连接到云服务，增加了服务的可用性。

（3）位置无关资源池。NIST指出：云计算的资源与位置没有直接关系。用户通常无法掌控或知悉所提供资源的详细位置，但他们可以在一个较高抽象级别（如国家、州或数据中心）上指定资源的位置。即云计算资源可以在物理上分布于多个位置，它们通过虚拟化技术被抽象为虚拟的资源，并可以在需要时以虚拟组件的形式进行分配。

（4）快速伸缩能力。为了满足按需自助服务的要求，云计算的资源必须具备快速、有效增加或缩减的能力。这样的快速可扩展性使用户可以在需要时立即获得更多的资源，确保重要应用程序的高响应速度；也可以在应用结束后使用户尽快地释放资源，从而减少支出，降低成本。

（5）可被测量的服务。云计算具有面向服务的特征，可以动态、自动地分配和监控用户使用的云计算资源的数量，以便用户可以根据某种度量方式为其使用的云计算资源付费，例如按照所租用资源的成本支付相应费用。

1.2.3 云计算的优势

云计算作为一种新型的计算模式，具有的优势如下：

（1）灵活性。云计算所拥有的一个重要优势就是灵活性。在云计算中，用户可以按照自身喜好、需要或喜好定制相应的资源、应用及服务，云服务提供商可以按照用户的需求来提供相应的资源、计算能力、服务及应用。

（2）可靠性。云计算具有完备的容灾备份机制，通过多次冗余存储，确保数据的高可靠性。即使发生硬件故障或不小心删除数据，存储在云中的数据也不会受到影响，保证用户数据能从灾难中快速恢复，保持业务的连续性。

（3）可扩展性。云计算具有高可扩展性，可以动态地满足用户在不同场景下、不同时间段对资源的需求。即使在很难事先估算所需系统容量的情况下，也可以动态地平滑扩展资源以满足用户的不同要求。

（4）数据集中存储。相比于用户本地计算平台，云计算能够提供更大规模的数据存储资源，这种集中式的存储基础设施使得用户在厂房置备、设备管理和专业人才需求等方面的成本变得更低。同时，相比于大量分布于不同地域、不同部门的计算平台，在集中式的系统上实现数据防护和监控将会更加容易。然而，将大量敏感数据存储在一个集中式的系统中也会有风险，可能会引起黑客和犯罪组织的关注，进而遭受攻击和窃取。这就需要云服务提供商采用足够可靠的安全机制和监控方法来保障存储数据的安全性。

（5）部署周期短。云服务提供商通常采用大型数据中心，其硬件资源数量庞大、可靠性高，软件资源种类齐全、功能强大，管理团队具有丰富的知识和经验。一个新兴的企业仅需向云服务提供商支付相对较低的成本，便可快速获得和使用强大的计算资源、大量的存储资源以及先进的技术。通过这样的方式，新兴企业可以缩短自身的部署周期，集中精力快速地进行应用和服务的研发，从而提高自己的竞争力。

（6）成本低。云计算主要从减少初期投资和降低运营开销两个方面为用户降低成本。在减少初期投资方面，在硬件方面，用户无须进行一次性投入，包括数据中心的营建、硬件设备的购置和定期更换等，而是直接使用云计算中的计算资源；在软件方面，云计算提供的“按使用付费”的计价模式能降低企业的成本，并提供有效的服务。在降低运营开销方面，云计算不仅可以省去用户对硬件资源的长期运营成本，还可以帮助用户实现对应用的动态管理和自动化管理，减少用户的运营开销，从而获得更高的灵活性和效率。