第二节　不同的云计算技术流派

云计算的典型分类

所谓云计算就是把全社会的计算资源连接在一起，其中由公有云服务商运营的计算资源将占据越来越主要的份额。超大型公有云服务商，包括AWS、微软云、阿里云、谷歌云、IBM云等，将有机会发展出超大规模、跨地域互联的数据中心的“操作系统”，这就是公有云软件；而把公有云软件缩小规模运行到中小型企业私有数据中心就形成私有云软件，连接公有云和私有云并能跨两边调度计算资源的软件就是混合云软件。

公有云、私有云、混合云和传统IT是按照计算资源的所有属性进行划分的。公认的云计算系统框架分为三层：IaaS、PaaS和SaaS（见图4-1）。这三层可以理解为IaaS即底层的基础计算资源（主要包括计算、存储和网络）、PaaS即IaaS之上和应用层之下的中间层（主要包括云化数据库、云化消息列队、云化应用管理平台等）、SaaS即各类云应用（包括ERP云、CRM云、HCM云等）。这个三层的云计算系统架构，既适用于公有云，也适用于私有云和混合云。但架构仅仅具有指导性，不同云计算厂商在实现的时候各有各的侧重和实现方式，因此导致了三层之间的边界混淆，也就导致了对云计算概念理解的混乱。

10年六大技术流派

公有云软件或者“互联网操作系统”，调用资源的规模有所不同。之前的Windows、Windows Server、UNIX、Linux已经形成主流的PC和服务器的操作系统，而云计算软件则在2006年之后的10年，经历了从百花齐放到收归市场主流地位的几大流派的发展过程。

（1）全球超大规模公有云软件。其中包括微软的Azure、亚马逊的AWS、阿里巴巴的Aspara飞天、谷歌的云软件、华为的云擎天，这五种软件是经过实践检验且获得市场认可的公有云计算操作系统软件。微软提供了完整的从公有云到私有云再到混合云的微软体系软件，AWS提供了公有云和混合云的AWS体系软件，阿里云提供了公有云、专有云的阿里体系软件，谷歌主要提供公有云软件，华为提供了公有云和混合云的华为体系软件，这五种软件都是其自行研发的软件体系且均覆盖IaaS和PaaS层及有限的SaaS应用软件。在第二梯队中，还有腾讯云、紫光云、中国电子云等，第二梯队的势头相当猛烈，虽然难以在短时间内达到第一梯队的规模，但也不容小觑。

（2）OpenStack和Nutanix开源云软件。其中，OpenStack本身是适合私有云的IaaS“操作系统”，而私有云的规模要小于公有云，不过随着OpenStack技术的发展，也有公有云服务商基于OpenStack技术提供公有云服务，但规模较小。Nutanix是一套私有云操作系统软件，Nutanix自成立之初就在开源技术的基础上，向企业交付生产级的成熟私有云方案。与OpenStack一样，Nutanix面临着缺乏成熟且庞大的生态系统支持的问题。

（3）VMware源自企业级虚拟化技术，成功向云计算模式转型，推出了适合私有云系统的SDDC（Software-Defined Data Center，软件定义数据中心）系列软件产品Cloud Foundation，完全兼容传统的VMware虚拟化技术；同时也推出了多种兼容和管理主流公有云软件的技术，是私有云和混合云IaaS市场的主导软件技术。2020年，VMware完成了对Pivotal的收购，增加了PaaS私有云软件的能力。

（4）各类开源PaaS技术。其中包括著名的开源大数据技术Hadoop和Spark，也包括MongoDB、MySQL、PostgreSQL等云化和分布式数据库，分布式消息队列和应用服务器等技术，以及Docker容器和Kubernetes容器集群管理编排技术等，主流的开源PaaS技术由开源社区CNCF（云原生计算基金会）和Cloud Foundry基金会等主导。CNCF孵化出著名的Kubernetes技术及围绕Kubernetes的周边生态；Cloud Foundry主要是面向私有云的PaaS开源软件，也可以用于提供公有云服务。例如，IBM Bluemix云计算软件就基于Cloud Foundry，Cloud Foundry的主要扶持厂商为VMware、DellEMC、Microsoft、IBM等，因此更适合企业级IT环境。之前，开源社区的主要精力和热点主要集中于从2010年开始兴起的OpenStack等基础IaaS开源技术，但随着OpenStack等逐渐成熟开始转向PaaS开源技术，2019年也被视为云原生PaaS技术的商业化元年。

（5）Oracle和SAP公有云。Oracle是传统的数据库和企业级应用厂商，从2010年开始全力向云计算转型。在Oracle公有云数据中心运行的是基于Oracle技术的软件，Oracle公有云推出了面向企业本地和私有环境的软件、硬件一体机，Oracle公有云的强项在于以云数据库为核心的PaaS技术及ERP等企业级SaaS应用套件。SAP是传统的ERP厂商，在2015年2月推出了面向云计算时代的第四代ERP产品S/4 HANA，可运行在多种云环境中，SAP还收购了多种SaaS应用以补充其ERP核心。

（6）大中小规模及在开发中的公有云软件、私有云等，包括中国的腾讯云、百度云、紫光云、网易云、浪潮云等，还有创业公司UCloud、青云、EasyStack等的云软件，这些多以开放开源软件为基础并进行了改进，其软件也可以对外向客户交付。而私有云软件主要以Linux、OpenStack、KVM、Cloud Foundry等开放开源软件为基础，为企业提供集成服务；还有以VMware为主的非开源私有云软件，主要为企业降低了更新人才及技术的成本。

开源软件和云计算DIY

开源软件为云计算带来了DIY模式。什么是云计算DIY模式？简单来说，就是提供不带任何软件的裸机服务器产品，由客户自行安装所需要的软件，思科（Cisco）高密度存储服务器就是这样的产品。除裸机服务器外，裸机交换机也开始流行起来，不仅带来成本的大幅降低，更重要的是可以把裸机交换机纳入数据中心的编排系统里，进行服务器、存储和网络的整体自动化管理。

云计算DIY模式建立在软件定义基础设施（SDI）之上，也就是把软件与硬件剥离，用通用软件管理通用硬件。比如，原先的思科交换机就是专有软件+专有硬件，而软件定义网络（SDN）则把通用X86服务器作为底层硬件，上层用软件交换实现交换机的功能。基于英特尔（Intel）处理架构的服务器、存储和网络，就是标准化、模块化和通用化的硬件资源池。

说到开源云软件，就必须提到OpenStack开源软件体系。简单来说，OpenStack是云时代的Linux。OpenStack为开源爱好者提供了一整套自由代码，可实现几乎所有IaaS类型的云环境，其目标是提供实施简单、可大规模扩展、丰富而标准统一的云计算平台（见图4-2）。OpenStack是一个由NASA（美国国家航空航天局）和Rackspace合作研发并发起的、以Apache许可证授权的自由软件与开放源代码项目。2010年7月，在NASA和Rackspace将OpenStack开源时，获得了25家企业和组织的支持。开源一年后，OpenStack就从42个组织成员和95个开发者增长到80个组织成员和1200个开发者及217个注册贡献者。得益于OpenStack的开放性，几乎所有的硬件厂商都在尝试往OpenStack中加入对自己存储或网络硬件的支持，OpenStack能支持所有的X86架构服务器。

OpenStack项目最开始的想法是要与亚马逊云AWS对抗，通过开源的方式打破亚马逊云的市场垄断。OpenStack作为全球公认的私有云技术标准，也被部分公有云服务商用于提供公有云服务。截至2020年，也就是OpenStack开源项目10周年，OpenStack已经成为全球最活跃的三大顶级开源项目之一（另两个是Linux Kernel和Chromium），全球超过75家大型公有云数据中心及数千个私有云部署都运行在OpenStack技术之上，OpenStack管理的计算内核超过了1000万个。10年来，OpenStack已经发布了21个版本，其在2020年5月发布的第21个版本Ussuri就收到了来自全球50多个国家188个不同组织的1000多开发者提交的2.4万行代码修改。

OpenStack作为一种强大的基础架构解决方案，适用于发展中公司和成熟企业，并在企业级范围内得到验证。用户选择OpenStack的原因：避免供应商锁定、标准化全球公有云、私有云网络的相同开放平台及API、提高运营效率、加快创新能力、实现安全/隐私目标、吸引顶尖技术人才等。2018年之后，OpenStack比以往任何时候都更加丰富，由互补的技术服务组成的生态系统可让用户以一种高度灵活和高效的方式管理数据中心。作为基于开源技术基础的首选IaaS环境，OpenStack已经达到企业级成熟度。

作为一个开源软件与代码集成的引擎，OpenStack为企业数据中心网络中的裸金属服务器、虚拟机和容器等计算资源提供API，这让OpenStack越来越像企业云数据中心的“操作系统”。HPE、Cisco、DellEMC、IBM、华为、联想、浪潮等国内外企业软硬件厂商，都支持OpenStack技术体系。截至2020年上半年，中国厂商占据OpenStack基金会黄金会员的半壁江山，特别是三家中国电信运营商的出现，表明OpenStack在运营商基础架构中的重要地位；加上2018年腾讯晋级白金会员，而IBM、Ubuntu等先后退出白金会员，都说明中国厂商在OpenStack基金会的规模、层级、影响力不断提升，逐步成长为全球性领导力量。

2020年10月20日，OpenStack基金会对外正式宣布更名为开源基础设施基金会（Open Infrastructure Foundation，OIF），OIF由187个国家和地区的10万余名成员组成，OpenStack则是由OIF支持的顶级开源项目。