个人用云计算学习笔记 --27 云基础介绍

文章目录

云基础介绍

一、云计算基础理论

1. 云计算产生背景与时代变革

(1)技术演进驱动
  • 网络时代迭代:从 PC 时代(x86 架构、Windows/Linux 系统)→ 移动互联网时代(ARM 架构、Android/iOS 系统)→ 物联网时代(x86/ARM/DSP/MIPS/FPGA 等多架构终端、物联网操作系统)。
  • 数据增长挑战:全联接时代终端设备爆发式增长,产生海量数据,传统 ICT 基础设施难以应对存储、计算与访问需求。
(2)传统 IT 架构的痛点
  • 资源利用率低:服务器资源占用率不均衡,普遍在 10%-40% 之间,资源浪费严重。
  • 成本高昂:前期硬件(服务器、存储、网络设备)与后期运维(风火水电、人力)投入巨大,业务递增时成本同步攀升。
  • 可扩展性差:架构升级 / 降级需消耗大量时间与资源,无法快速响应业务变化。
  • 业务上线慢:新业务部署周期长,从数月到数年不等。
  • 维护复杂:故障恢复周期长,人力维护成本高。
(3)企业 IT 架构演进路径
架构类型 核心特征 优势
传统企业 IT 架构 物理服务器直接部署 OS 与应用,资源独占 架构简单,无虚拟化开销
虚拟化架构 物理服务器通过虚拟化软件划分多个虚拟机,共享硬件资源 提高资源利用率,降低硬件投入
企业云化 IT 架构 基于 Cloud OS 实现资源池化管理,按需分配、弹性伸缩 资源利用率最大化,支持快速业务迭代

2. 云计算定义与核心特征

(1)定义

云计算是一种按使用量付费的模式,通过便捷、按需的网络访问,进入可配置的计算资源共享池(含网络、服务器、存储、应用软件、服务),资源可快速部署,仅需少量管理工作或与服务供应商交互。

(2)五大核心特征
  • 按需自助服务(On demand self-service):用户无需人工干预,自主申请、配置资源。
  • 广泛的网络访问(Broad network access):通过网络即可访问,支持各类终端设备(移动设备、笔记本、服务器等)。
  • 资源池化(Resource pooling):供应商将计算、存储、网络等资源集中形成资源池,按用户需求动态分配,多租户共享。
  • 快速伸缩性(Rapid elasticity or expansion):资源可根据业务需求快速扩容或释放,弹性适配业务波动。
  • 按使用付费(Measured service):基于实际使用的资源量计费,降低资源浪费。
(3)八大通用特性
  • 大规模(Massive Scale):支持海量用户与海量数据的并发处理。
  • 同质化(Homogeneity):底层硬件与软件架构标准化,便于资源池化管理。
  • 虚拟化(Virtualization):核心技术基础,实现硬件资源的抽象与隔离。
  • 弹性计算(Resilient Computing):具备故障自动恢复、负载均衡能力,保障服务连续性。
  • 低成本软件(Low Cost Software):采用开源软件或标准化商业软件,降低软件授权成本。
  • 地理分布(Geographic Distribution):资源节点分布式部署,覆盖广泛地理区域。
  • 面向服务(Service Orientation):以服务形式提供资源与功能,支持按需组合与调用。
  • 先进安全技术(Advanced Security Technologies):集成多层次安全防护机制,保障数据与服务安全。

3. 云计算关键技术

(1)虚拟化技术
  • 核心作用:云计算底层架构基石,实现硬件抽象、资源分配、调度与管理。
  • 应用场景:服务器虚拟化(将物理服务器虚拟为多个虚拟机)、存储虚拟化(将分散存储资源整合为存储池)、网络虚拟化(虚拟交换机、虚拟路由器等)。
(2)数据存储技术
  • 核心要求:分布式架构、高吞吐率、高传输率,满足多用户并行访问需求。
  • 典型方案:对象存储、分布式块存储、分布式文件存储。
(3)海量数据管理技术
  • 核心挑战:解决海量数据的存储、读取、分析效率问题,提升数据更新速率与随机读速率。
  • 应用方向:大数据分析、数据挖掘、实时数据处理。

4. 云计算部署模式

部署模式 定义 核心特征 适用场景
私有云(Private cloud) 基础设施由单一组织拥有,仅为该组织运营 数据安全性高,资源独占,可定制化程度高 大型企业、政府机构、金融行业等对数据安全要求极高的场景
公有云(Public cloud) 云服务运营商拥有基础设施,向公众或企业用户提供服务 按需付费,无需前期硬件投入,弹性伸缩能力强 中小企业、初创企业、个人用户,以及业务波动大的场景
混合云(Hybrid cloud) 由两种或多种云(私有云 + 公有云)组成,对外表现为统一整体 兼顾数据安全与弹性扩展,可将核心业务部署在私有云,非核心业务部署在公有云 大型企业数字化转型过渡期、业务场景复杂的组织

二、公有云核心理论

1. 公有云定义与核心价值

(1)定义

公有云是第三方提供商通过公共 Internet 向用户提供的云服务,用户可通过网络访问计算、存储、网络等资源,服务模式分为免费或按量付费。

(2)核心价值
  • 共享资源服务:第三方提供商整合共享资源,用户无需初始 IT 基础设施投资,降低数字化门槛。
  • 降低 TCO(总拥有成本):按需付费,业务递增时可灵活新增 / 释放资源,避免资源闲置。
  • 简化运维:无需关注基础设施维护,专注核心业务,减少运维人力投入。
  • 服务丰富:提供多样化云服务(计算、存储、网络、AI、大数据等),满足多场景需求。
  • 安全等级高:主流公有云服务商的安全防护能力远超多数企业自建数据中心。

2. 公有云架构与服务模式

(1)整体架构

公有云架构包含六大核心部分:IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)、运维平台、运营平台、安全防护,通过 Portal、market-place 等入口向用户提供服务。

(2)三大服务模式(IaaS/PaaS/SaaS)
服务模式 定义 核心提供物 目标用户 典型示例
IaaS(Infrastructure as a Service) 提供 IT 基础设施作为服务,用户自主部署 OS、中间件、应用 服务器、存储、网络、虚拟机等 企业 IT 部门、技术人员 AWS、Google Cloud、Azure、OpenStack
PaaS(Platform as a Service) 提供云端软件平台,用户无需关注底层基础设施,专注应用开发 操作系统、数据库、中间件、运行库等 开发人员 CloudFoundry、OpenShift、华为云 DevCloud
SaaS(Software as a Service) 提供云端部署完成的软件应用,用户通过浏览器或轻客户端访问 各类应用软件(办公、邮件、CRM 等) 企业用户、个人用户 企业邮箱、IM 工具、微博、SaaS 型 CRM
(3)服务模式关系
  • 面向用户群体独立:IaaS 面向 IT 运维人员,PaaS 面向开发人员,SaaS 面向终端用户。
  • 技术层面递进:SaaS 基于 PaaS 构建,PaaS 基于 IaaS 构建,形成分层架构。

3. 公有云市场规模与发展趋势

(1)全球市场
  • 2021 年规模:以 IaaS、PaaS、SaaS 为代表的全球公有云市场规模达 3307 亿美元,增速 32.5%。
(2)中国市场
  • 2021 年规模:云计算总体市场规模 3229 亿元,同比增长 54.4%;其中公有云市场规模 2180 亿元,增速 70.3%。
  • 细分市场占比:IaaS 市场规模 1600 亿元(占比 73.4%,同比增长 77.7%),SaaS 市场 365 亿元(占比 16.7%,同比增长 32.1%),PaaS 市场 215 亿元(占比 9.9%,同比增长 106.7%)。
  • 预测:2023 年中国公有云市场规模将超过 4000 亿元,成为云计算市场增长核心动力。

4. 公有云与传统 IT 系统的优势对比

对比维度 传统 IT 系统 公有云
资源利用率 低(10%-40%) 高(按需选择规格,资源充分利用)
成本投入 高昂(硬件 + 运维 + 场地) 节省(按需计费 / 包年包月,弹性伸缩降低闲置成本)
可扩展性 差(架构调整周期长) 好(随时升级 / 降级计算、存储容量)
业务上线时长 长(数月 - 数年) 快(界面操作,资源快速购买、启动、更新)
维护周期 长(故障恢复慢,人力成本高) 短(一键升级,多渠道售后保障)
安全防护 依赖企业自身能力,普遍较弱 主流服务商安全等级高,具备多层次防护

5. 公有云安全相关理论

(1)核心安全担忧
  • 数据安全:数据存储在第三方服务器,存在泄露、篡改、丢失风险。
  • 性能稳定性:公共网络环境可能导致访问延迟、服务中断。
  • 数据所有权:数据存储在云端,归属权与控制权界定复杂。
  • 可靠性:依赖服务商基础设施,服务商故障影响用户业务。
  • 一致性:跨区域、跨设备访问时数据与服务一致性保障。
(2)安全威胁来源
  • 内部威胁:未知 / 未管控资产设备、数据中心自然灾害、产品设计缺陷、无效访问控制(数据泄漏、权限滥用)。
  • 外部威胁:黑客攻击、第三方供应商产品缺陷、业务流程漏洞被利用(欺诈等)。
(3)安全保障措施
  • 服务商层面:集成第三方安全服务;加强内部人员访问管理、日志审查、安全培训;强化漏洞管理与纵深防护;提升合规遵从能力。
  • 用户层面:借助服务商提供的可视化安全监控与防护能力;采用适配多场景的安全解决方案;利用丰富的云安全生态体系选择适配产品;引入安全与合规咨询、安全托管服务。

三、华为云核心理论

1. 华为云核心理念:一切皆服务

(1)三大服务方向
  • 基础设施即服务:构建全球存算一张网,布局 29 个区域(自营 + 合营)、83 个可用区,覆盖亚太、拉美、非洲、欧洲、中东等地域,提供计算、容器、存储、网络等 220 多个云服务、210 多个解决方案。
  • 技术即服务:将华为 30 多年 ICT 技术积累转化为云服务,包括 4 条 tPaaS 开发生产线(数字内容开发 MetaStudio、数据治理 DataArts Studio、软件开发 CodeArts、AI 开发 ModelArts),助力企业聚焦核心业务创新。
  • 经验即服务:通过开天 aPaaS 平台,沉淀行业经验,提供全流程一站式开放平台,涵盖基础 aPaaS(KooMessage、KooMap、KooPhone、KooSearch、EDS)与行业 aPaaS(工业、政务、电力、煤矿、公路等),支持千行百业快速创新。
(2)生态规模
  • 41000+ 合作伙伴,400 万 + 开发者,240+ 云服务,800+ 政务云客户,300+ 金融客户,覆盖 85% 中国 Top50 游戏企业、90% Top30 汽车制造商、90% Top50 电商公司、75% Top50 音视频企业。

2. 华为云基础概念体系

(1)帐号体系
帐号类型 定义 核心特征
华为帐号 在任意华为服务网站注册,可访问华为云、华为商城等所有华为服务 统一身份,跨服务登录,需开通华为云业务或绑定已有华为云帐号
华为云帐号 2020 年 12 月 30 日前在华为云注册的专属帐号 仅能登录华为云,无法访问其他华为服务
IAM 用户 由帐号在统一身份认证服务(IAM)中创建,归帐号管理 权限由帐号分配,独立身份凭证(密码 + 访问密钥),无独立计费,费用计入所属帐号
企业联邦用户 与华为云建立信任关系的第三方系统用户 通过联合认证登录,权限由华为云帐号授予
(2)帐号与 IAM 用户关系
  • 类比父子关系:帐号是资源归属与计费主体,拥有所有资源权限;IAM 用户由帐号创建,仅拥有授予的权限,帐号可随时修改 / 撤销其权限。
  • 费用归属:IAM 用户操作产生的费用统一计入所属帐号,无需单独付费。
(3)用户组
  • 定义:IAM 中用户的集合,用于批量授权。
  • 权限规则:用户加入用户组后继承该组权限;多用户组权限为全集;系统默认提供 "admin" 用户组,拥有所有云服务资源操作权限。
(4)权限管理
权限类型 定义 特点
角色 粗粒度授权能力 部分云服务不支持,无法满足精细化权限管控需求
策略 细粒度授权能力,精确到操作、资源、条件 含系统策略(预置授权项,不可修改)与自定义策略(扩展补充,支持可视化 / JSON 视图配置)
(5)委托
  • 定义:将帐号资源操作权限委托给其他主体,分为两种类型:
    • 委托其他帐号:将自身资源权限委托给专业帐号,由其代为运维。
    • 委托其他云服务:因服务间业务交互需求,授权云服务以用户身份使用其他云服务,完成资源运维。
(6)IAM 核心优势
  • 精细访问控制:为不同团队 / 应用创建 IAM 用户,授予最小必要权限,避免帐号密码共享。
  • 跨帐号授权:通过委托功能实现跨帐号资源管理。
  • 联合认证:支持企业内部认证系统与华为云建立信任关系,员工使用已有帐号单点登录。

3. 华为云安全与合规理论

(1)安全合规认证
  • 安全类:ISO 27001、ISO 27017、CSA STAR 金牌认证、中国公安部等保三级 / 四级认证、PCI DSS(支付卡行业)、NIST CSF 网络安全框架。
  • 隐私类:ISO 27018、ISO 27701、BS 10012、ISO 29151、ISO 27799。
(2)安全治理体系
  • 3CS 标准:云服务网络安全与合规标准(Cloud Service Cybersecurity & Compliance Standard),涵盖业界主流云安全标准与华为云安全管理要求。
  • DevSecOps:将安全生命周期(SDL)嵌入 DevOps 流程,实现安全研发与运维结合,保障云服务安全的同时不影响快速迭代。

4. 华为云解决方案体系

(1)企业上云中心解决方案
  • 定位:从企业初创到营销、管理、业务拓展的全套上云解决方案。
  • 核心场景:企业初创(定制方案 + 专属优惠)、企业建站(SparkPack、云会议)、企业管理(通用管理、跨境电商 / 游戏 / SaaS 出海)、迁移上云(灾备、网络互联、ERP 迁移、容器上云、Web 应用上云)、运输管理(网络货运平台)。
(2)行业解决方案
  • 覆盖领域:金融、电商、公路交通、物流、航空、游戏、公共事业、政务一网通、半导体、工业互联网、钢铁、汽车、电信、医疗、教育等,针对行业属性提供专属云服务组合。
(3)通用解决方案
  • 核心方向:数据安全、办公安全、容灾备份、数字化营销、SAP 上云、数据库迁移、华为云 SparkPack、视频转码、数字资产管理、AR 现场作业、数据使能、工业赋能云、KooMap 森林防火、SparkSOHO 智慧职场、区块链使能等,适用于各行业 ICT 业务上云需求。

5. 华为云生态建设理论

(1)生态理念:共创、共享、共赢
  • 共创:以华为云为底座,构筑生态发展 "黑土地",联合合作伙伴共同创新。
  • 共享:共享公有云 + 混合云 + 边缘云的创新能力与多云应用生态;通过应用使能、数据使能、AI 使能,助力企业探索解决方案。
  • 共赢:通过云市场、经销商渠道,让优秀软件服务触达更多企业;构建伙伴体系,实现商业共赢。
(2)伙伴体系
  • 1 个身份:One Partner ID,统一合作伙伴身份标识。
  • 2 个合作框架:GoCloud(技术共生)、GrowCloud(商业共赢)。
  • 6 种伙伴角色:云解决方案提供商、软件合作伙伴、服务合作伙伴(数字化转型咨询与系统集成)、硬件设备合作伙伴、学习与赋能合作伙伴、总经销商合作伙伴。
  • 支持体系:4 大伙伴支持平台,10 大类 28 个认证,商务激励政策,能力评估与成功案例沉淀。
(3)开发者生态
  • 核心支撑:极简工具(DevCloud、ModelArts、IoT Studio、AppCube 等)、使能服务(应用使能、数据使能、AI 使能)、商业孵化(SaaS 应用扶持计划、HMS 生态扶持计划)。
  • 分发平台:华为应用市场与华为云云市场,加速开发者商业价值转化。
  • 生态规模:41000+ 合作伙伴,400 万 + 开发者,10000+ 云市场商品,130+ 销售额超千万的伙伴。

四、关键术语与缩略语(理论相关核心术语)

1. 基础技术术语

  • AI(Artificial Intelligence):人工智能
  • API(Application Programming Interface):应用程序接口
  • AZ(Availability Zone):可用分区
  • CDN(Content Delivery Network):内容分发网络
  • ICT(Information and Communications Technology):信息通信技术
  • I/O(Input/Output):输入 / 输出
  • IOPS(Input/Output Operations Per Second):每秒的读写次数
  • PaaS(Platform as a Service):平台即服务
  • QoS(Quality of Service):服务质量
  • SaaS(Software as a Service):软件即服务
  • IaaS(Infrastructure as a Service):基础设施即服务
  • VPN(Virtual Private Network):虚拟私有网络
  • VPC(Virtual Private Cloud):虚拟私有云
  • VxLAN(Virtual Extensible Local Area Network):虚拟扩展局域网

2. 华为云相关术语

  • IAM(Identity and Access Management):统一身份认证服务
  • OBS(Object Storage Service):对象存储服务
  • ECS(Elastic Cloud Server):弹性云服务器
  • EVS(Elastic Volume Service):弹性云硬盘服务
  • ELB(Elastic Load Balance):弹性负载均衡
  • RDS(Relational Database Service):关系型数据库服务
  • HMS(Huawei Mobile Service):华为移动服务
  • DevOps(Development and Operations):开发即运营
  • SDK(Software Development Kit):软件开发工具包
  • SFS(Scalable File Service):弹性文件服务
  • WAF(Web Application Firewall):Web 防火墙
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