摘要：2007年后，云計(jì)算的名詞可謂不絕于耳。不過根據(jù)筆者與不同行業(yè)的從業(yè)人員共事的經(jīng)驗(yàn)來看，多數(shù)人對(duì)于云計(jì)算這個(gè)術(shù)語到底是什么含義還是一頭霧水。2008年，亞馬遜在線推出了自己的云計(jì)算版本進(jìn)軍云計(jì)算市場(chǎng)。本文意在向大家展示亞馬遜的云計(jì)算之路。
2007年后，云計(jì)算的名詞可謂不絕于耳。不過根據(jù)筆者與不同行業(yè)的從業(yè)人員共事的經(jīng)驗(yàn)來看，多數(shù)人對(duì)于云計(jì)算這個(gè)術(shù)語到底是什么含義還是一頭霧水。
2008年，亞馬遜在線推出了自己的云計(jì)算版本進(jìn)軍云計(jì)算市場(chǎng)。本文意在向大家展示亞馬遜的云計(jì)算之路。
首先我們需要了解的是：為什么是亞馬遜?
亞馬遜并非我們認(rèn)為最可能進(jìn)軍云計(jì)算業(yè)務(wù)的公司。多數(shù)人認(rèn)為這種業(yè)務(wù)應(yīng)該是IBM和甲骨文這樣的廠商來做才對(duì)。
讓我們先看看亞馬遜是如何進(jìn)入這個(gè)領(lǐng)域的。當(dāng)用戶訪問亞馬遜網(wǎng)站時(shí)需要注冊(cè)登錄，用戶將看到他可以自己定制的店面。這些推薦出于某種原因不會(huì)儲(chǔ)存在收藏夾里，也不會(huì)通過用戶的瀏覽器體現(xiàn)出來;他們完全是通過亞馬遜服務(wù)器來決定的。
對(duì)于一名網(wǎng)絡(luò)開發(fā)者來說，匯總這些推薦信息是很容易的：當(dāng)用戶登錄時(shí)，最新的采購信息會(huì)展現(xiàn)在你眼前，類似條目的數(shù)據(jù)庫查詢也準(zhǔn)備就緒并且顯示在主頁上。除了這個(gè)問題外：你會(huì)為數(shù)百萬在線用戶同時(shí)發(fā)生的幾行代碼花費(fèi)幾分鐘或者幾小時(shí)做這種統(tǒng)計(jì)嗎?
多數(shù)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器盡管功能強(qiáng)大，但都不具備這種能力。因此亞馬遜的工程師們就被迫要想出新的辦法來應(yīng)對(duì)如此繁雜的數(shù)據(jù)庫交易和實(shí)現(xiàn)軟件的快速計(jì)算。他們的解決方案是使用一組由多重計(jì)算機(jī)組成的分布式計(jì)算環(huán)境，每臺(tái)計(jì)算機(jī)都專門執(zhí)行一項(xiàng)任務(wù)，這些計(jì)算機(jī)都互相通信協(xié)同工作。
對(duì)于一名軟件研發(fā)人員來說，多數(shù)時(shí)間所處的環(huán)境都是要向人們不停的解釋，盡管很多人都能編譯代碼，但要完美的執(zhí)行軟件研發(fā)任務(wù)通常需要整個(gè)團(tuán)隊(duì)的協(xié)同工作，甚至可能是整個(gè)公司。舉例來說，這就是為什么你會(huì)發(fā)現(xiàn)，高度專業(yè)的軟件公司都是專門向某一特定行業(yè)供應(yīng)軟件。為什么企業(yè)不能只研發(fā)他們自己的軟件?因?yàn)樗麄儾粡氖逻@樣的業(yè)務(wù)。事實(shí)上，多數(shù)經(jīng)濟(jì)實(shí)用的解決方案通常是從其他專門致力于此類軟件開發(fā)的公司購買軟件。
不過這種情況也有例外。有時(shí)一家公司所需的軟件并不存在。看看亞馬遜的發(fā)展就是這樣。他們最初的業(yè)務(wù)是在線銷售書籍，但現(xiàn)在他們發(fā)展成了百貨紛陳的在線商店。為了跟上用戶規(guī)模的發(fā)展速度，亞馬遜需要能適應(yīng)他們運(yùn)營(yíng)模式的硬件設(shè)備和軟件系統(tǒng)。但不幸的是，在亞馬遜發(fā)展的初期階段，這種系統(tǒng)還沒有誕生。亞馬遜的工程師除了自己研發(fā)以外別無選擇。
亞馬遜工程師們被迫開始研發(fā)應(yīng)對(duì)他們零售業(yè)務(wù)的大規(guī)模分布式系統(tǒng)。當(dāng)這一切完成后，亞馬遜意識(shí)到他們不僅可以自己掌握主動(dòng)權(quán)，而且研發(fā)成果還能為其他用戶所用。由此2002年亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)(AWS)誕生了。
眾所周知的亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)傘狀系統(tǒng)包含了許多不同的技術(shù)。最新的技術(shù)之一被稱為為亞馬遜彈性計(jì)算云，簡(jiǎn)稱EC2。
當(dāng)亞馬遜剛開始研發(fā)亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)時(shí)，他們決定除了要簡(jiǎn)化個(gè)體計(jì)算機(jī)工作負(fù)載的分配，還要確保個(gè)體計(jì)算機(jī)能在隨需基礎(chǔ)上提供服務(wù)。
舉例來說，如果有人登錄亞馬遜這樣的大型網(wǎng)站去瀏覽視頻，如果他們沒在使用留言板，那么處理留言板的服務(wù)器就沒理由為他留出存儲(chǔ)空間。亞馬遜研發(fā)的大型分布式系統(tǒng)能根據(jù)用戶的需求分配資源，當(dāng)用戶不需要這些資源時(shí)，亞馬遜就會(huì)將這些資源釋放。
在小型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器環(huán)境中，隨著程序員了解了如何按需分配對(duì)象，這種資源分配的應(yīng)用就越來越多。對(duì)于大型系統(tǒng)這種方式尤其的重要。這便是云計(jì)算的雛形。在云計(jì)算的世界里，大型網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的每個(gè)部分都成為了一種服務(wù)，可供執(zhí)行每項(xiàng)特別任務(wù)使用。這些服務(wù)在獨(dú)立的硬件上運(yùn)行。在其他計(jì)算機(jī)上運(yùn)行的軟件也能按需訪問服務(wù)。
這就是云計(jì)算的真實(shí)體現(xiàn)：可以互相提供服務(wù)的多重系統(tǒng)。軟件功能即服務(wù)(也被稱為軟件即服務(wù))。但是在云計(jì)算的情況下，這些獨(dú)立的系統(tǒng)通常本身就很大;他們不僅是獨(dú)立的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器，而且更像是容量巨大的數(shù)據(jù)庫。當(dāng)所有這些大型系統(tǒng)作為整體在網(wǎng)絡(luò)上鋪展開來協(xié)同工作，這樣形成的系統(tǒng)池就被稱為云。
如今這個(gè)概念進(jìn)入了新的層次：即創(chuàng)建獨(dú)立的服務(wù)這樣就可以按需使用。想象一下用戶想要將這些服務(wù)的某些部分用于他們自己的軟件開發(fā)。他們想在網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行自己的軟件，并且通過這些服務(wù)的交付來獲益。他們不需要所有可供使用的服務(wù)，只選擇自己需要的部分。
這就是亞馬遜彈性計(jì)算云的使用原理：即用戶租用亞馬遜云上的空間，只需為他們需要和使用的部分付費(fèi)。軟件也是在運(yùn)行的時(shí)候分配使用空間(甚至是計(jì)算機(jī)新增虛擬機(jī)亦是如此)。云的每個(gè)部分都能提供給用戶使用，他們都是按需付費(fèi)。
對(duì)于用戶來說無疑是好處多多。因?yàn)橥ㄟ^云的方式，他們的軟件就可以在大型系統(tǒng)上運(yùn)行，這種系統(tǒng)功能強(qiáng)大，每天處理的交易量可以達(dá)到數(shù)百萬;這樣用戶就不必非要購買屬于自己的物理硬件。他們也不必訂購在數(shù)據(jù)中心的物理臺(tái)式機(jī)中擁有一個(gè)虛擬區(qū)域的托管服務(wù)。而結(jié)果就是他們的軟件功能可以和大型廠商的一樣強(qiáng)大。
這種云計(jì)算的方式并非亞馬遜所獨(dú)有的。不過亞馬遜自己的系統(tǒng)被稱為彈性計(jì)算云，因?yàn)閬嗰R遜的工程師認(rèn)為它有具有彈性的。用戶的軟件能向閑置的服務(wù)提出請(qǐng)求，在軟件運(yùn)行時(shí)按照需求相應(yīng)增長(zhǎng)，當(dāng)需求減少時(shí)資源也會(huì)隨之逐漸釋放。換句話說，軟件是很靈活的，在需求的基礎(chǔ)上發(fā)展，用戶按照使用的服務(wù)進(jìn)行付費(fèi)。這種方式與傳統(tǒng)的托管服務(wù)是有所不同的，傳統(tǒng)的托管服務(wù)通常都是用戶對(duì)固定限度的資源每月按照固定費(fèi)用支付。
不過亞馬遜的彈性計(jì)算云與傳統(tǒng)的托管服務(wù)也有類似之處。當(dāng)用戶在彈性計(jì)算云上運(yùn)行應(yīng)用軟件時(shí)，他們創(chuàng)建的虛擬機(jī)與小型托管提供商的虛擬服務(wù)器十分相似。從這里可以看出，他們的系統(tǒng)能隨著新增虛擬機(jī)需求時(shí)一同成長(zhǎng)。這些虛擬服務(wù)器就是云服務(wù)提供的最小的原子單元。
接下來隨著用戶軟件的運(yùn)行，他們可能要對(duì)軟件的代碼進(jìn)行編譯來決定是否需要增加額外的虛擬機(jī)。他們的軟件可能需要處理一些復(fù)雜的數(shù)字運(yùn)算，但他們又不想將目前使用的虛擬機(jī)供這個(gè)運(yùn)算過程使用。此時(shí)他們可以分配第二個(gè)虛擬機(jī)給這個(gè)運(yùn)算過程，這個(gè)虛擬機(jī)擁有與一臺(tái)獨(dú)立的單機(jī)系統(tǒng)同樣的能力。當(dāng)數(shù)字運(yùn)算過程完成后，第二個(gè)虛擬機(jī)可以將運(yùn)算的結(jié)果返回給第一個(gè)虛擬機(jī)，然后關(guān)機(jī)，這樣亞馬遜其他的用戶就能使用這段處理時(shí)間了。
創(chuàng)建這樣的彈性計(jì)算環(huán)境需要精密的計(jì)算能力，比如一座由專門執(zhí)行這些任務(wù)的很多計(jì)算機(jī)組成的服務(wù)器機(jī)房。有了這些計(jì)算機(jī)，工程師可能會(huì)有額外的需求，讓系統(tǒng)具備按照需求分配多重虛擬機(jī)的能力，以便系統(tǒng)更加高效。
有時(shí)一個(gè)小型項(xiàng)目可能會(huì)會(huì)變得復(fù)雜。程序員可能對(duì)創(chuàng)建這種的系統(tǒng)充滿雄心。但謹(jǐn)記我之前所說的。你在什么樣的企業(yè)里?他們想要?jiǎng)?chuàng)建的系統(tǒng)并非是微不足道的，也不是一個(gè)獨(dú)立的程序員花費(fèi)幾個(gè)周末就能完成的。
這就是為什么很多公司對(duì)亞馬遜提供的產(chǎn)品感興趣的原因：允許用戶的應(yīng)用軟件隨需升級(jí)的大容量并行基礎(chǔ)架構(gòu)，所有人都必須考慮執(zhí)行這項(xiàng)任務(wù)的具體細(xì)節(jié)或者維護(hù)他們自己的數(shù)據(jù)中心所需的財(cái)力狀況。
在構(gòu)思這篇文章時(shí)，筆者參閱了許多來自亞馬遜的正式文檔，包括對(duì)這種體系架構(gòu)的描述文件。這篇文章提供了一些實(shí)例來闡述彈性計(jì)算云體系架構(gòu)和亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的其他方面是如何體現(xiàn)他們的優(yōu)勢(shì)的;吸引我們注意力的是我們需要將數(shù)百萬頁的文檔從微軟的Word格式轉(zhuǎn)換為PDF格式。
有許多桌面系統(tǒng)應(yīng)用軟件能實(shí)現(xiàn)這種轉(zhuǎn)換，也有一些可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器供用戶使用。用戶可以從網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器上上傳這份文檔然后轉(zhuǎn)換為PDF文件。
不過想象一下用戶通過網(wǎng)站托管平臺(tái)來上傳文檔，此時(shí)有數(shù)萬文檔在排隊(duì)等待。這樣的工作無異于夢(mèng)魘。我可能會(huì)退出這項(xiàng)作業(yè)然后轉(zhuǎn)移到其他的方式。
不過在云環(huán)境下從事這項(xiàng)作業(yè)就不同了。大容量的并行云環(huán)境能輕松的讓系統(tǒng)處理這些任務(wù)，我可能根本不需要打開手機(jī)，甚至放心的去睡大覺。
彈性計(jì)算云環(huán)境是在某些經(jīng)過驗(yàn)證的技術(shù)上創(chuàng)建的，包括用JAVA語言編寫的，用于開發(fā)分布式應(yīng)用軟件的開源框架Hadoop。
我曾經(jīng)提到亞馬遜能提供虛擬機(jī)。當(dāng)創(chuàng)建虛擬機(jī)時(shí)，用戶能根據(jù)詳細(xì)說明和AMI來選擇應(yīng)該怎么做。舉例來說，他們可以在2007 32位至強(qiáng)處理器基礎(chǔ)上創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)化Linux分布式虛擬機(jī)，這個(gè)虛擬機(jī)可以擁有1.7GB內(nèi)存和16GB存儲(chǔ)容量。用戶還可以根據(jù)需要建立其他的虛擬機(jī)。目前創(chuàng)建虛擬機(jī)的數(shù)量上限為20，不過大客戶可以和亞馬遜合作要求更多虛擬機(jī)。
亞馬遜還提供給研發(fā)人員大量的資源，包括使用指南，正式文檔和工具。亞馬遜還創(chuàng)建了幾個(gè)工具來幫助研發(fā)人員，包括能夠配置系統(tǒng)的命令行工具。還有注冊(cè)工具等。研發(fā)人員還能從亞馬遜云上找到更多的工具來設(shè)置虛擬機(jī)。亞馬遜還提供了供用戶交流和解決問題的大型論壇。
結(jié)論
在云計(jì)算之初，筆者也對(duì)亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的出現(xiàn)，特別是亞馬遜進(jìn)軍云計(jì)算領(lǐng)域的行動(dòng)心存疑慮。確實(shí)它看起來如此與眾不同，如今想象一下我們可以通過云服務(wù)輕松創(chuàng)建和升級(jí)網(wǎng)絡(luò)軟件，這多么令人振奮。還會(huì)有像EC2這樣的云服務(wù)接踵而至，我知道迎接它們的時(shí)候到了。