1 引言
2006年底，谷歌高级软件工程师比希利亚利用谷歌特有的“20%自由时间”在母校华盛顿大学启动了一个代号为“Google 101”的项目，购买了40台普通的服务器组成了一个集群，利用谷歌数据计算的核心软件MapReduce将每个任务分解为成百上千块小任务，然后发送到计算机集群中，由每台计算机传送回自己的那部分信息，MapReduce将其整合并形成答案，这其实就是云计算的雏形。美国eWeek网站评选出2009年IT业五大科技发展趋势，云计算居首。
云计算是一个新兴的商业计算模型。云计算有可能颠覆软件产业，应用和许可被随时购买和生效，应用在网络上而不是本机上运行。这种转变将数据中心放在网络的核心位置，而所有的应用所需要的计算能力、存储和带宽都由数据中心提供。云计算不仅影响商业模式，还影响开发、部署、运行、交付应用的方式。简而言之，有了云计算之后，用户不再需要部署计算能力很强的客户端，而是可以直接从“云”里（服务器端）获得计算能力，并按照使用情况付费。这种特性经常被比喻为像水电一样使用硬件资源，按需购买和使用。
2 云计算的关联概念
2.1 定义
云计算是一种资源交付和使用模式，指通过网络获得应用所需的资源（硬件、平台、软件）。提供资源的网络被称为“云”，“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取。云计算将计算从用户终端集中到“云端”，作为应用通过互联网提供给用户，计算通过分布式计算等技术由多台计算机共同完成。用户只关心应用的功能，而不关心应用的实现方式，应用的实现和维护只由其提供商完成，用户根据自己的需要选择相应的应用。云计算不是一个工具、平台或者架构，而是一种计算的方式。
云计算服务层次的划分与相关云产品如图1、表1所示。
图1 云计算服务层次划分
表1 云计算服务与企业产品对应示例
2.2 关联概念
云计算正成为行业中的热点概念。云计算集成了现有的虚拟化、网格计算和效用计算的技术，并基于此建立了云。为了更好地理解云计算的概念，有必要将与之关联的概念做一阐述。
2.2.1 效用计算
效用计算（utility computing）是一种提供计算资源的商业模式，用户从计算资源供应商获取和使用计算资源，并基于实际使用的资源付费。效用计算主要给用户带来经济效益，是一种分发应用所需资源的计费模式。相对而言，云计算是一种计算模式。它代表了在某种程度上共享资源进行设计、开发、部署、运行应用，以及资源的可扩展收缩和对应用连续性的支持。
2.2.2 分布式计算
分布式计算（distributed computing）是指在一个松散或严格约束条件下使用一个硬件和软件系统处理任务，这个系统包含多个处理器单元或存储单元、多个并发的过程、多个程序。一个程序被分成多个部分，同时在通过网络连接起来的计算机上运行。分布式计算类似于并行计算，但并行计算通常指一个程序的多个部分同时运行于某台计算机上的多个处理器上。所以，分布式计算通常必须处理异构环境、多样化的网络连接、不可预知的网络或计算机错误。
2.2.3 网格计算
网格计算（grid computing）是指分布式计算中两类比较广泛使用的子类型：一类是在分布式的计算资源支持下作为服务被提供的在线计算或存储；另一类是由一个松散连接的计算机网络构成的一个虚拟超级计算机，可以用来执行大规模任务，如图2所示。
图2 网格计算示意
网格计算强调资源共享，任何人都可以作为请求者使用其他节点的资源，任何人都需要贡献一定资源给其他节点。网格计算强调将工作量转移到远程的可用计算资源上；云计算强调专有，任何人都可以获取自己的专有资源，并且这些资源是由少数团体提供的，使用者不需要贡献自己的资源。在云计算中，计算资源被转换形式去适应工作负载，它支持网格类型应用，也支持非网格环境，比如运行传统或Web 2.0应用的三层网络架构。网格计算侧重并行的计算集中性需求，并且难以自动扩展；云计算侧重事务性应用，大量的单独的请求，可以实现自动或半自动的扩展。表2对网格计算和云计算进行了对比。
表2 网格计算和云计算的对比
2.2.4 服务器集群
服务器集群是指将一组服务器关联起来，使它们在外界从很多方面看起来如同一台服务器。集群内的服务器之间一般通过局域网连接，通常用来改善性能和可用性，但一般而言比具有同等性能/功能/可用性的单台主机具有更低的成本。网格通常更加松散连接、异构、地理位置分散，主机之间信任度更低。
2.2.5 虚拟化
虚拟化指对计算资源进行抽象的一个广义概念。虚拟化对上层应用或用户隐藏了计算资源的底层属性。既包括将单个的资源（如一个服务器、一个操作系统、一个应用程序、一个存储设备）划分成多个虚拟资源，也包括将多个资源整合成一个虚拟资源。虚拟化是云的一个组成部分。云比虚拟化先进的是可以为最终用户在虚拟机上直接部署用户定制的IT环境。
3 功能特性
云计算的内涵非常丰富，不同行业的人从不同的角度结合自身的业务方向和现实利益给予了它不同的解释。它的基本原理是能将动态、可伸缩的IT计算资源以服务方式通过Internet提供给用户。具体来说，就是把计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将与互联网更加相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。云计算可提供一种标准的、简化的、集中式的按需使用平台，具有自助服务、快速反应、弹性和可伸缩等特点。真正的云计算平台应该能实现以下5个特性[1]：