云計算與人工智能

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?。慷啻蟮膬?nèi)存啊？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，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?。吭瓉碛脖P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，只要一點就有了。

所以說它就能達到兩個方面靈活性。

• 第一個方面就是想什么時候要就什么時候要，比如需要的時候一點就出來了，這個叫做時間靈活性。
• 第二個方面就是想要多少呢就有多少，比如需要一個很小很小的電腦，可以滿足，比如需要一個特別大的空間，以云盤為例，似乎云盤給每個人分配的空間動不動就就很大很大，隨時上傳隨時有空間，永遠用不完，這個叫做空間靈活性。

空間靈活性和時間靈活性，也即我們常說的云計算的彈性。

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，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，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?，基本上幾分鐘就能解決。所以在任何一個云上要創(chuàng)建一臺電腦，一點幾分鐘就出來了，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，是實現(xiàn)虛擬化技術(shù)比較早的一家公司，可以實現(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，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)無償貢獻給全世界免費使用。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操作系統(tǒng)。所以大家可以看到幾乎所有的其他手機廠商，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)母撸部梢姀?fù)雜程度。所以僅僅憑虛擬化軟件所能管理的物理機的集群規(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，這點集群規(guī)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)。通俗一點的說，就是有一個調(diào)度中心，幾千臺機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122億美元，運營利潤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。現(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，對這個云平臺進行貢獻，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。其實背后的機制是這樣的，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，這么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，就實現(xiàn)了云計算的彈性。其實有點像銀行，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，云計算基本上實現(xiàn)了時間靈活性和空間靈活性，實現(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，比如說實現(xiàn)一個電商的應(yīng)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，新創(chuàng)建九十臺機器就可以了啊。但是90臺機器創(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(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，但是維護這個數(shù)據(jù)庫，卻需要專門招一個很大的團隊，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，其實容器的思想就是要變成軟件交付的集裝箱。集裝箱的特點，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。

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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轉(zhuǎn)載源于：http://muchs.cn/news47/100247.html

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