简介

云计算对行业和最终用户的影响怎么强调都不为过：在云网络上运行的软件无处不在，已经改变了日常生活的许多方面。通过利用云计算，初创企业和企业能够优化成本并增加产品，而无需自己购买和管理硬件和软件。独立开发者被授权推出全球可用的应用程序和在线服务。研究人员可以共享和分析曾经只为高资助项目保留的规模的数据。互联网用户可以快速访问软件和存储，以创建、共享和存储数量远远超出其个人设备计算能力的数字媒体。

尽管云计算的存在越来越多，但对许多人来说，它的细节仍然模糊不清。云到底是什么，人们如何使用它，它对企业、开发人员、研究人员、政府、医疗从业者和学生有什么好处？在这篇概念性的文章中，我们将提供云计算的一般概述、它的历史、交付模型、产品和风险。

在本文中，您将了解云如何帮助支持业务、研究、教育和社区基础设施，以及如何开始将云用于您自己的项目。

什么是云计算？

云计算是将计算资源作为一种服务交付，这意味着资源由云提供商而不是最终用户拥有和管理。这些资源可能包括基于浏览器的软件应用程序(如Tik Tok或Netflix)、照片和其他数字媒体的第三方数据存储(如iCloud或Dropbox)或用于支持企业、研究或个人项目的计算基础设施的第三方服务器。

在云计算广泛普及之前，企业和普通计算机用户通常必须购买和维护他们希望使用的软件和硬件。随着基于云的应用、存储、服务和机器的可用性不断提高，企业和消费者现在可以通过互联网访问服务来访问丰富的按需计算资源。从本地软件和硬件转向联网的远程和分布式资源意味着云用户不再需要投入购买和维护这些计算资源所需的人力、资金或专业知识。这种对计算资源的前所未有的访问催生了新一轮基于云的业务，改变了各行业的IT实践，并改变了许多日常计算机辅助实践。有了云，个人现在可以通过视频会议和其他协作平台与同事合作，按需访问娱乐和教育内容，与家用电器通信，使用移动设备叫出租车，以及在别人的房子里租一间度假屋。

定义云计算

美国国家标准与技术研究院（NIST)是美国商务部的一个非监管机构，其使命是推动创新，它将云计算定义为：

一种模型，用于实现对可配置计算资源(例如，网络、服务器、存储、应用程序和服务)的共享池的无处不在、方便、按需的网络访问，这些资源可以快速调配和释放，只需最少的管理工作或服务提供商交互。

NIST列出了云计算的五个基本特征：

• 按需自助 ：无需人工干预即可访问或配置云资源。有了这种模式，消费者一注册就可以立即访问云服务。组织还可以创建机制，允许员工、客户或合作伙伴根据预先确定的逻辑按需访问内部云服务，而无需通过IT服务。
• 宽带接入 ：只要有权限，用户可以通过任何设备、在任何联网位置访问云服务和资源。
• 资源池 ：云提供商资源由多个租户共享，同时对其他客户端隐藏单个客户端的数据。
• 快速弹性 ：与本地硬件和软件不同，云计算资源可以根据云用户不断变化的需求快速增加、减少或以其他方式修改。
• 计量服务 ：对云资源的使用量进行计量，企业和其他云用户只需为其在任意计费周期内使用的资源付费。

这些特性为企业和个人提供了各种各样的变革机会，我们将在后面的[云计算的好处]一节中讨论这些机会(https://andsky.com/tech/tutorials/a-general-introduction-to-cloud-computing# benefits-of-cloud-computing)。为了获得一些额外的上下文，让我们简要回顾一下云计算的出现。

云计算历史

云计算的许多方面可以追溯到20世纪50年代，当时大学和公司租用大型机上的计算时间。当时，租赁是获取计算资源的唯一方式之一，因为计算技术太大、太贵，不能由个人拥有或管理。到了20世纪60年代，斯坦福大学的约翰·麦卡锡和美国国防部高级研究计划局(ARPA)的J·C·R·利克利德(J.C.R.Licklider)等计算机科学家开始提出一些想法，这些想法预见到了云计算今天的一些主要特征，例如将计算概念化为一种公共事业，以及建立一个允许人们从世界任何地方访问数据和程序的计算机网络的可能性。

然而，直到21世纪的第一个十年，云计算才成为主流现实和流行术语。这十年见证了云服务的推出，如2006年亚马逊的弹性计算（EC2)和简单存储服务（S3)，2007年的Heroku，2008年的Google Cloud Platform，2009年的阿里云，2010年的Windows Azure（现在的Microsoft Azure)，2011年的IBM SmartCloud和2011年的DigitalOcean。这些服务允许现有企业通过将其内部IT基础设施迁移到基于云的资源来优化成本，并为独立开发人员和小型开发人员团队提供创建和部署应用程序的资源。基于云的应用程序，称为_软件即服务（SasS)_ -我们将在 云交付模型 部分中更详细地讨论-也在这段时间内变得流行起来。与内部部署软件或用户需要在其机器上物理安装和维护的软件不同，SaaS通过允许用户按需从各种设备访问应用程序来提高应用程序的可用性。

其中一些基于云的应用程序，如谷歌的生产力应用程序(Gmail、Drive和Docs)和Microsoft 365(基于云的Microsoft Office Suite版本)，都是由推出云基础设施服务的公司提供的，而其他先前存在的软件产品，如Adobe Creative Cloud，则是作为基于云的应用程序推出的，使用云提供商的服务。基于这些云提供商的新机遇，新的SaaS产品和业务也应运而生，例如2007年Netflix的流媒体服务，2008年的音乐平台Spotify，2009年的文件托管服务Dropbox，2012年的视频会议服务Zoom，以及2013年的通信工具Slack。如今，基于云的IT基础设施和基于云的应用已成为企业和个人用户的热门选择，其市场份额预计将会增长。

云交付模式

云资源以各种不同的交付模式提供，为客户提供不同级别的支持和灵活性。

基础设施即服务(IaaS)

_IaaS_是计算基础设施的按需交付，包括操作系统、网络、存储和其他基础设施组件。IaaS的作用非常类似于物理服务器，使云用户无需购买和维护物理服务器，同时还提供了根据需要扩展和支付资源的灵活性。对于希望利用云优势并拥有可以监督操作系统、开发工具和其他底层基础设施的安装、配置和管理的系统管理员的企业来说，IaaS是一个很受欢迎的选择。但是，开发人员、研究人员和其他希望定制其计算环境的底层基础设施的人员也使用IaaS。鉴于其灵活性，IaaS可以支持从公司的计算基础设施到网络托管再到大数据分析的一切。

平台即服务(PaaS)

_PaaS_提供由提供商安装、配置和维护底层基础设施(如操作系统和其他软件)的计算平台，使用户能够在经过测试和标准化的环境中集中精力开发和部署应用程序。PaaS通常被软件开发人员和开发团队使用，因为它降低了设置和维护计算机基础设施的复杂性，同时还支持分布式团队之间的协作。对于不需要定制底层基础设施的开发人员，或者希望将注意力集中在开发而不是DevOps和系统管理上的开发人员来说，PaaS是一个很好的选择。

软件即服务(SaaS)

_SaaS_Provider是基于云的应用程序，用户无需安装或维护软件即可从互联网按需访问。例如GitHub、Google Docs、Slack和Adobe Creative Cloud。SaaS应用程序在企业和普通用户中很受欢迎，因为它们通常易于采用，可以从任何设备访问，并且有其应用程序的免费、高级和企业版本。与PaaS一样，SaaS抽象了软件应用程序的底层基础设施，以便用户只接触到他们与之交互的界面。

云环境

云服务可以作为公共资源或私有资源提供，每种资源都可以满足不同的需求。

公有云

公有云是指商业提供商向企业和个人公开提供的云服务(如虚拟机、存储或应用程序)。公共云资源托管在商业提供商的硬件上，用户可以通过互联网访问。它们并不总是适合医疗保健或金融等高度监管行业的组织，因为公共云环境可能不符合有关客户数据的行业法规。

私有云

私有云是指由使用它们的组织拥有和管理的云服务，并且仅对该组织的员工和客户可用。私有云使组织能够更好地控制其计算环境和存储的数据，这对于监管严格的行业中的组织来说可能是必要的。私有云有时被视为比公共云更安全，因为它们可以通过专用网络访问，并使组织能够直接监督其云安全。公共云提供商有时将其服务作为可以安装在私有云上的应用程序提供，从而使组织能够在利用公共云的最新创新的同时，将其基础设施和数据保留在本地。

混合云和多云

许多组织使用混合云环境，该环境将公共云资源和私有云资源相结合，以支持组织的计算需求，同时保持行业法规的合规性。_多云_环境也很常见，这需要使用多个公共云提供商(例如，结合Amazon Web Services和DigitalOcean)。

云计算的优势

云计算为个人、企业、开发人员和其他组织提供了各种好处。这些优势因云用户的目标和活动而异。

适用于工商业

在云计算普及之前，大多数企业和组织都需要购买和维护支持其计算活动的软件和硬件。随着云计算资源变得可用，许多企业开始使用它们来存储数据、提供企业软件以及部署在线产品和服务。其中一些基于云的采用和创新是特定于行业的。在医疗保健领域，许多提供商使用专为存储和共享患者数据或与患者通信而设计的云服务。在学术界，教育工作者和研究人员使用基于云的教学和研究应用。但也有大量通用的基于云的工具被跨行业采用，例如用于工作效率、消息传递、费用管理、视频会议、项目管理、时事通讯、调查、客户关系管理、身份管理和日程安排的应用程序。基于云的商业应用和基础设施的快速增长表明，云不仅仅是在改变商业IT战略：它本身就是一项蓬勃发展的业务。

基于云的技术为企业提供了几个关键优势。首先，它们可以帮助优化IT成本。随着企业转向租用计算资源，他们不再需要在购买和维护本地IT基础设施方面投入那么多资金。云计算也非常灵活，允许企业快速扩展(并且只为他们实际使用的计算资源付费)。然而，成本并不是推动企业采用云的唯一考虑因素。基于云的技术有助于提高内部IT流程的效率，因为员工可以按需访问这些流程，而无需通过IT审批流程。基于云的应用程序可以改善整个企业的协作，因为它们允许实时通信和数据共享。

面向独立开发者

曾经只有大公司和组织才能负担得起的计算资源现在可以通过互联网连接按需获得，而且成本只有以前的一小部分。实际上，独立开发人员可以快速部署和试验基于云的应用程序。基于云的代码共享应用程序(如GitHub)也让开发人员更容易在开源软件项目上进行构建和协作。此外，基于云的教育平台和交互式编程教程扩大了开发人员教育的渠道，使未经正式技术培训的个人能够在自己的时间学习编程。

总之，这些基于云的计算和教育资源帮助降低了学习开发人员技能和部署基于云的应用程序的障碍。正式的培训、公司支持和大量的启动资金不再是个人尝试创建和部署应用程序所必需的，这允许更多的个人参与云开发，与成熟的行业参与者竞争，并作为副项目创建和共享应用程序。

面向研究人员

随着Machine learning]方法在科学研究中变得越来越重要，云计算已经成为许多科学领域的必备条件，包括天文学、物理学、基因组学和人工智能。在机器学习和其他数据密集型研究项目中收集和分析的海量数据通常需要计算资源，这些资源往往超出单个研究人员拥有的或大学提供的硬件的能力。云计算允许研究人员在工作负荷需要时访问(并且只支付)计算资源，并允许与全球各地的研究合作伙伴进行实时协作。如果没有商业云提供商，大部分学术机器学习研究将仅限于能够访问大学提供的高性能计算资源的个人。

面向教育工作者和学生

云计算还为学生提供了补充教育的工具，并提供了在学习过程中将技术技能付诸实践的机会。用于代码和数据的共享、教学和协作的基于云的应用程序(如GitHub和Jupyter Notebooks))使学生能够通过学习、部署、并为与其领域或专业抱负相关的开源软件和研究项目做出贡献。就像独立的开发人员一样，学生们能够利用云计算资源与公众分享他们的代码和应用程序，并从了解他们的技能在现实世界中的应用中获得满足感。

学生、研究人员和教育工作者还可以利用云计算资源来支持个性化的学术基础设施，并实践对其计算环境的更好控制。一些学者更喜欢这种方法，因为它允许他们选择使用哪些应用程序，定制这些工具的功能和设计，并限制或禁止数据收集。也有越来越多的专门为学术目的开发的基于云的应用程序，它们补充或提供传统学术IT产品的替代方案。Voyant Tools为学生和研究人员提供了一种对他们选择的文件进行文本分析的免码方法，The HathiTrust提供了对其数以百万计的数字收藏的访问。回收托管，盒子里的公地，)现代语言人文公地，和流形)提供专门为学术社区设计的教育、出版和网络工具。

社区基础设施

一些个人和社区选择安装和管理他们自己的基于云的软件，以满足社区需求和价值、定制功能、保护用户数据并更好地控制其计算环境。开源软件，如社交媒体工具Mastodon，视频会议软件，如Jitsi，协作文本编辑器，如EtherPad，)和网络聊天工具，如Rocket Chat，提供SaaS平台的替代方案，这些平台通常会限制用户对其计算环境的控制、隐私和监督。虽然通常需要比SaaS应用程序或社交媒体平台更多的管理工作，但考虑到在流行平台和SaaS应用程序中使用个人数据和公司实践的伦理问题，一些社区更喜欢这些选项。

云计算的风险、成本和道德

虽然云计算提供了许多好处，但它也有自己的一系列风险，成本和道德问题。其中一些问题与所有云用户相关，而另一些问题则更适用于使用云存储客户数据的企业和组织：

所有云用户注意事项：

• 安全 ：云资源可能存在额外的安全漏洞(与传统的本地数据中心相比)，因为它们使用的API、基于云的凭据和按需服务使攻击者更容易获得未经授权的访问。

了解云服务提供商采取了哪些措施来保护客户数据免受盗窃和其他攻击，以及客户可以实施哪些做法或其他服务来保护他们的数据。

• 数据丢失 ：与物理拥有或管理的设备一样，云服务可能会因物理灾难、错误、意外同步、用户产生的错误或其他不可预见的问题而永久丢失存储的数据。在实施云服务时，找出提供商提供哪些备份服务，并注意这些服务可能不是自动或免费提供的。您也可以选择自己运行备份。
• 数据持久化 ：有些时候，云用户可能希望确保自己交给云服务商的个人数据被删除。然而，删除云资源上的数据并验证删除的过程可能很耗时、复杂，甚至是不可能的。在您允许云提供商访问您的数据之前，请了解他们删除数据的策略是什么，以防您以后想要删除数据。
• 成本 ：虽然云可以提供计算服务，但成本只有拥有成本的一小部分，但云服务的费用可能会随着使用量的增加而迅速上升。在注册云服务时，请查看计费详细信息，以了解服务是如何计量的，以及当使用量超过预期限制时是否可以设置上限或通知。同样值得研究的是如何传达账单细节，因为一些供应商的账单方法并不总是很容易理解。
• 供应商锁定 ：专有云服务的用户可能面临更大的供应商锁定风险，或者一旦计算操作被构建成适合封闭的专有系统，就很难或不可能更换供应商。使用开源云解决方案可以帮助缓解这种风险，因为它的开放标准使计算操作从一个提供商迁移到另一个提供商变得更容易。但是，云用户应该意识到，任何迁移都需要工作、规划和专业知识。
• 公司使用数据 ：云服务提供商可以使用数据来了解客户对其产品的使用、销售或个性化广告、训练机器学习算法，甚至将客户数据出售给外部实体。如果您对如何使用您或您组织的数据感到担忧，请确保了解服务提供商有关他们使用数据的政策。
• 公司伦理 ：鉴于一些云服务提供商对世界事务拥有巨大的权力，云用户可能希望考虑他们的业务所支持的公司的伦理。回顾公司在数据收集、广告、仇恨言论、政治、错误信息、环境和劳工等主题方面的做法，可能会帮助云用户选择最能反映其个人价值观的提供商。
• 用户失控和可见性丧失 ：第三方计算资源的使用使得云用户很难或不可能对其计算环境进行完全的可见性和可控性，这会产生各种技术和信任方面的担忧。其中一些技术问题可以通过使用监控和分析工具得到帮助，这些工具允许云用户随时了解其基础设施的性能，使用户能够在出现问题时快速做出反应。信任问题--例如与公司使用个人数据有关的问题--可以通过审查公司的客户数据政策和关于其数据做法的公开分析形式来解决。

其他业务注意事项：

• 监管 ：医疗、金融、教育等行业对客户数据的存储和使用有严格的规定，可能会禁止客户数据存储在公有云中。这些行业的云用户通常需要采用混合云方法和其他定制的IT解决方案，以遵守有关客户数据的法规。除了行业法规外，组织还需要遵守其服务访问地点的数据保护和隐私法律。例如，为欧盟客户提供服务的云提供商必须遵守一般数据保护条例)。
• 复杂性 ：将组织的计算资源迁移到云可能是一项极其复杂的工作，需要深入的规划、治理结构和持续的监督，以避免不兼容、数据丢失和成本优化。虽然云可以帮助组织削减计算基础设施的成本，但他们仍然需要IT专家来指导和管理基础设施。

结论

云技术为企业、独立开发人员、研究人员、教育工作者和学生提供了各种机会。通过了解云提供的不同服务、模式、收益和风险，用户可以就如何最好地利用其产品做出明智的决定。