科普|什么是云计算？云计算的云是啥意思
新鲜枣教室 | 来源
相信大家对于“云计算”这个词都非常熟悉。
作为IT行业的热门技术，它频繁出现在各大媒体的新闻报道中，BAT等互联网公司也经常提及它。
相信很多人都想学习云计算，跟上技术潮流，如果对云计算有一定的了解，应该或多或少听过这些名词——OpenStack、Hypervisor、KVM、Docker、K8S……
所有这些术语都属于云计算类别。
对于自学的初学者来说，了解这些名词的具体含义以及它们之间的关系并不容易。
网络上的资料虽然很多，但是杂乱无章，晦涩难懂，对于新手来说很不友好，容易让人头晕目眩，甚至放弃。
因此本文作为云计算的第一堂入门课，给大家做一个通俗易懂的宏观介绍，重点讲解最重要的几个名词以及它们之间的关系，希望对大家的入门有所帮助。
什么是云计算
在介绍那些奇怪的术语之前，我先来简单介绍一下云计算。
当计算机被发明的时候，还没有互联网，每台计算机（PC）都是一台独立的机器。
这个单机里面包含了CPU、内存、硬盘、显卡等硬件，用户在单机上安装操作系统和应用软件来完成工作。
后来，随着互联网的出现，独立的机器之间可以交换信息，协同工作。
后来随着单机的性能越来越强，服务器就应运而生了，人们发现可以把一些服务器集中起来放在一个机房里，然后让用户通过互联网来访问和使用机房里的计算机资源。
后来小网络变成了大网络，互联网诞生了；小机房变成了大机房，IDC（互联网数据中心）诞生了。
当越来越多的计算机资源和应用服务（比如浏览网页、下载电影）集中起来，就变成了“云计算”，无数个大型机房就变成了“云”。
云计算
是不是觉得太简单了？别担心，我们开始探索吧。
云计算的原理很简单，简单来说就是把计算机资源集中起来，放到互联网上，但是云计算的实现却比较复杂。
比如你只是在公司的小型机房里架设一台服务器，开通一个FTP下载服务，然后利用它在几个同事之间共享电影，这当然是非常简单的。
如是“双11”淘宝购物节，全球数十亿用户访问阿里巴巴的淘宝网站，每天有几十PB（1PB=1024TB=1024×1024GB）的访问量，每秒几百GB的流量……这不是几条网线、几台服务器就能解决的。
需要设计超大容量、超高并发（同时访问）、超快速度、超强安全性的云计算系统，满足业务流畅运行的要求。
这就是云计算的复杂性。
我刚才说了，我们把计算机资源放到云端，其实这些计算机资源分为几个层级：
第一级是最低级别的硬件资源，主要包括CPU（计算资源）、硬盘（存储资源）、网卡（网络资源）。
第二个层次比较高级，我不打算直接用CPU、硬盘、网卡，希望大家在我使用之前先安装好操作系统（比如Windows、Linux）和数据库软件。
第三级就比较高级了，你不但要安装操作系统等基础软件，还要安装具体的应用软件，比如FTP服务器软件，在线。。服务器软件等等，我才能直接使用服务。
这三个层次就是我们经常听到的IaaS、Paas、SaaS。
SaaS：软件即服务
PaaS：平台即服务
IaaS：基础设施即服务
再来一张图，可能更直观一些：
目前主流的云计算服务商，比如亚马逊AWS、阿里云、华为云等，简单来说都是提供以上三个层次的云资源，你想要什么他们就提供什么。
继续前进。
阿里巴巴和华为如何提供如此多样化、多层次的云计算服务？
难道这是人为安排的？
如果你想要一台八核CPU，16GB内存，500GB硬盘的服务器，阿里会安排工程师帮你组装吗？如果你要安装CentOS 7.2（类Linux操作系统）和MySQL 5.5.60（数据库系统），阿里会安排工程师帮你安装配置吗？
这显然是不可能的，耗费人力和时间。
因此，有各种负责调用和管理资源的软件和平台。
什么是虚拟化
如果要管理物理资源，第一步就是“虚拟化”。
虚拟化是云计算的基础，简单来说，虚拟化就是在一台物理服务器上运行多个“虚拟服务器”，这种虚拟服务器又称为虚拟机（VM）。
从表面上看，这些虚拟机是独立的服务器，但实际上，它们共享物理服务器的CPU、内存、硬件、网卡等资源。
物理机通常称为宿主机，虚拟机称为客户机。
谁来完成物理资源虚拟化的工作？
它就是大名鼎鼎的Hypervisor。
Hypervisor，中文翻译为“监控器”，又叫VMM（Virtual Machine Monitor），它并不是一种具体的软件，而是一类软件的统称。
虚拟机管理程序分为两类：
第一类是Hypervisor直接运行在物理机上，虚拟机在Hypervisor上运行；第二类是在物理机上安装普通操作系统（比如Linux或者Windows），然后在普通操作系统上安装Hypervisor来生成和管理虚拟机。
VMware、KVM、Xen 和 Virtual Box 都是虚拟机管理程序。
VMware大家应该很熟悉了，也就是VMware Workstation，很多人在学习Linux的时候，都是在Windows系统下安装WMware，然后创建一个Linux虚拟机。
不过真正强大的还是KVM（基于内核的虚拟机），它是目前最流行、最受追捧的虚拟化解决方案。
KVM 等 Hypervisor 软件其实提供的是模拟 CPU 运行的虚拟化能力，更加底层，但其用户交互性不佳，使用起来也不太方便。
因此，为了更好地管理虚拟机，需要OpenStack这样的云管理平台。
OpenStack 之前介绍过（）。它有点像一个商店，负责管理产品（计算资源、存储资源、网络资源等）并销售给用户，但它自己并不制造产品（它没有虚拟化能力）。它的产品来自于 KVM。当然，如果你不使用 KVM，也可以使用其他的 hypervisor，比如 Xen。
OpenStack的管理界面比命令行好多了，对吧？
请记住，上面提到的概念，包括VM、KVM、OpenStack等，主要都是IaaS（Infrastructure as a Service，基础设施即服务）。这个不难理解吧？
容器与虚拟机
继续。
那么，什么是容器、Docker 和 K8S？
针对上面提到的虚拟化方法，人们使用了一段时间之后，发现了一些问题：
有时候不同的用户只是想运行一些简单的程序或者小的进程，为了避免互相干扰，就需要创建虚拟机，如果创建虚拟机显然有些浪费，而且操作也比较复杂，耗时。
而且有时候，如果你要迁移你的服务程序，你就得迁移整个虚拟机，显然这个迁移过程也会很复杂。
有没有什么办法可以更加灵活和快捷呢？
是的，这介绍了“容器”。
容器也是一种虚拟化，不过是“轻量级”的虚拟化，其目的和虚拟机一样，都是为了打造一个“隔离环境”。不过，容器和虚拟机又有很大的不同——虚拟机是操作系统级别的资源隔离，而容器本质上是进程级别的资源隔离。
大家经常听到的Docker是一个创建容器的工具，也是一个应用程序容器引擎。
Docker的中文意思为码头工人，它的标志是一头背着很多集装箱的鲸鱼。
相比传统的虚拟机，Docker 的优势非常明显，启动速度非常快，秒级即可启动，资源利用率高（一台主机可以同时运行上千个 Docker 容器），占用空间非常小，虚拟机一般占用几 GB 到几十 GB，而容器仅占用几 MB 甚至几 KB。
除了Docker创建容器之外，我们还需要一个工具来编排容器。
这个工具就是K8S。
K8S 即 Kubernetes，中文意思为舵手或者领航员。Kubernetes 这个单词很长，所以人们就把中间的八个字母缩写为 8，就变成了 K8S。
K8S是一个容器集群管理系统，主要职责是容器编排——启动容器，自动化部署、扩展和管理容器应用，以及回收容器。
简单来说，K8S有点像容器的保姆，负责管理容器运行在哪台机器上、监控容器有没有问题、控制容器与外界的通信等等。
从下面的K8S体系结构图可以看出K8S与容器的关系。
除了K8S之外，还有很多其他的容器管理平台，比如Compose、Marathon、Swarm、Mesos等等。
Docker、K8S不再关注基础设施和物理资源，而是关注应用层，所以属于PaaS，明白了吗？
不管怎样，理清最关键的术语和概念，对云计算有一个框架性的理解，是学好云计算的第一步，祝大家好运！
