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零基础读懂云计算 [:1700425325]
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零基础读懂云计算 第六章 用例模式（一）IaaS与PaaS
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在开头的两章中，我们讨论了服务模型中的抽象层级。本章会在此基础上讨论IaaS和PaaS抽象层的一般用法、优缺点以及最适合的价格模型。具体而言，我们会论及：
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采用IaaS和PaaS部署模型的各类商业案例;
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对案例进行道斯矩阵分析;
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购买基于IaaS和PaaS的云服务时需要提出的问题。
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一个典型的用例是用于明确需求及互动事件序列，以服务、功能或应用软件的形式提供解决方案。而当多个用例具有共同之处，并能通过一个特定解决方案来实现时，就被称为用例模式。这些用例模式可以通过微服务实现，而以云形式标准化后，就称为云单元。也就是说，云单元是用例模式的实现方式。本章涵盖IaaS与PaaS的用例模式，而接下来的章节中会覆盖其他云部署模型。
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“向云计算转型”一章中提供的清单与本章关系密切，其中概览式地提出了很多在考虑云计算时可能会提出的问题。请注意，本章中的商业案例较为简化，仅用于说明展示之目的。
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IaaS和PaaS的用例
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在信息技术中，基础设施包含用于运行软件的计算设备，包括智能手机、iPad之类的平板电脑、手提电脑或台式电脑等，以及所有为计算设备提供支持的组件。以电子邮件为例，要向计算设备发送电子邮件，就得在数据中心设置邮件服务器；邮件服务器是托管在服务器设备上的一类应用程序，它从互联网接收邮件，并通过局域网转递给你。服务器服务于平板电脑、手提电脑等客户端设备，这一架构称为客户端-服务器模型。服务器和客户端需要通过网络连接，因此网络也是IT基础设施的一部分，防火墙、转换器等网络设备亦然。你的邮件存储在数据中心的硬盘中，这些硬盘互相串联成组，以极快的速度同时服务于多个电子邮件账户。硬盘组一般被配置为存储区域网络（Storage Area Network, SAN）设备或网络存储（NAS）设备，不过无须对这些设备过多关注，只需统称为存储设备即可，这也构成IT基础设施的一部分。因此IT基础设施包括终端计算设备（手提电脑、智能手机等）、服务于终端设备的数据中心服务器、存储设备、网络、网络设备。进行发送邮件等日常操作的应用程序也是IT基础设施的一部分，这类应用处于操作系统之上、软件层之下，形成操作系统与其他应用程序之间的集成层，并作为应用程序之间的“胶合剂”，提供通信和数据管理服务，这些集成应用一般被归为中间件，从而也属于IT基础设施的组成部分。
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在云计算中，IT基础设施按不同数据粒度被归为两类，所有物理设备被称为“基础设施”，如服务器、网络、存储、计算设备等，而当这些服务器与计算设备由操作系统及中间件相连时，则被称为“平台”。因此，基础设施即服务（IaaS）与平台即服务（PaaS）都是由IT基础设施堆叠成的部分。接下来我们会讨论这两个抽象层的主要用例。之前曾经提过，你可以在PaaS之上写入具有多租户的应用程序，从而构成SaaS，同样也可以在PaaS和SaaS之上加入信息或业务流程，分别构建出信息服务（INaaS）或业务流程服务（BPaaS）。在IaaS之上构建PaaS也是同理，在硬件基础上加入操作系统及中间件即可。
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图21展示了基础设施即服务的主要用例，其中一部分会在本章中详细讲解。阅读这些用例时，你会发现它们具有共同主线：IaaS和PaaS对于计算密集型的任务较为理想，如存储、备份（其实就是在另一位置或媒介中的存储）、软件运行、网络主机服务等，这些服务的用户数量存在较大波动，同时需要通用性的后台服务。IaaS和PaaS的这一模式适用于多类用户，业已经成立的学校可以从社区云中受益，而创业企业亦可以采用灵活方式快速走向市场。
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计算
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假设一个大学院系想要在短时间内解决一个问题，其中包含大量需要运算的方程，比如要对人类基因组进行定位或测序。为完成这一任务，该院系可以建立一个社区云，吸收全球各类大学加入，并让每个成员都为其贡献一份计算资源。由于世界上总有某个地区正处于夜晚，那里闲置的电脑就可以用于处理这个问题，加上云计算的弹性特点，就能保证在任何时间都有稳定的计算资源供给。这类云不受限于单一的数据中心，而是随着计算资源的位置不断旋转，跨越国境，更换多个数据中心。其优点十分明显：通过分享降低计算资源成本，减少计算时间，提高IT基础设施使用效率。不利之处主要在于技术与商业方面：由于网络压力加大，可能需要对网络设备进行更为频率的升级，同时，需要有法律制度来明确社区云中知识产权与数据的所有权。
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大学社区云是以IaaS和PaaS解决计算密集型问题的用例之一，另一个简单些的例子是对视频的联机渲染，这类应用不必使用跨地区的社区云，但仍然需要计算密集型的IaaS服务。在这一情境中，由于只在渲染进行的时候才需要大量计算资源，使用IaaS或PaaS云服务会较为理想，这样就只需支付渲染期间的云服务费用，而无须为偶尔才用的计算资源投入购置成本。同时，由于图像渲染的性质使然，你无法评估或预测需要使用的计算量，因此需要用到云平台的弹性。主要问题是，你需要确保连接到云服务供应商的互联网带宽充足，以支持图像渲染需求。
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此类云计算的另一个简单用例是将应用程序托管在云端，从而可以通过手提电脑、智能手机等终端设备使用该应用。在这个用例中，你的终端设备应当是瘦客户端或零客户端，这类设备被盗后就毫无用处，更换起来也比台式电脑或手提电脑更为便宜简单。大型组织可以为员工提供此类“低能”设备，并通过这些设备连接到托管在云端的应用程序。这为云服务供应商开启了一种全新商业模式，他们可以免费分发零客户端，但要保证这些设备只能连接到他们的云或应用上，从而收取使用费。这就好比免费赠送剃刀，而通过刀片来收费。
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网络托管
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网站托管的部分特征如下：（1）你对数据流量情况知之甚少；（2）流量每天、每周、每月都在变化；（3）当有营销活动或产品发布时，流量会出现激增。同时，随着业务扩展，对基础设施的通用需求也同比上升。由于IaaS和PaaS云计算模型具有弹性特点与基于使用量的计费模型，能较为理想地满足此类需求。
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存储
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由IaaS或PaaS供应商提供的存储往往内置冗余备份，即使保存你数据的硬盘损坏，相应数据也能在冗余盘中找到，并不会丢失。这种存储设备由廉价磁盘冗余阵列（RAID）组成，数据被分割备份到各个驱动之中，磁盘受到持续监控，一旦发现失效，就会被另一个存有完整数据的磁盘代替。对于非技术人员或者小企业来说，在本地安装这样的系统并不太现实，因为需要具备技术能力、监控与专业配置人员。而基于IaaS的云储存能做到随时可用，按用量计价，随处接入，可使用任意设备，是理想的解决方案。你存储的数据可以是媒体文件（图片、音频、视频等）、与自己相关的信息（密码、财务信息、资产信息）、通信（电子邮件或信件）或一般文件【可移植文档格式（pdf）文件、电子表格等】——都是常用文件。主流的商业存储选择包括苹果云服务（iCloud）、Dropbox、谷歌硬盘、亚马逊s3等。
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备份与恢复
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在写作本书时，我遭遇了一次事故，由于在升级系统盘时更改了系统设置，不小心导致了数据盘无法使用。当时系统盘安装的是Windows 7，而数据盘已配置为RAID储存模式（一个磁盘是另一磁盘的镜像，其中一个损坏时，仍能从另一个中提取数据），我的手稿存在数据盘中，由于备份服务器中存有新近备份，我就重设并格式化了数据盘，然后再尝试从备份服务器将文件复制到数据盘中。这时我遇到了致命的问题：我用于恢复数据的软件只复制了一部分文件，而把所有文件都从备份服务器中删除了。我丢失了所有手稿！虽然我还能恢复部分内容（每一章都保存在单独文件中），但大部分工作都丢失了。如果我使用了云服务作为备份，就不至于落到这般田地。另外，由于我的备份服务器和电脑放在同一地点，还存在发生其他灾难性事件的风险，比如火灾，而基于云服务的备份则是异地备份。基于云服务的备份具有以下缺点：（1）存在安全泄露风险，你的数据可能被第三方获取；（2）云服务供应商的工作人员可能接触你的数据。克服这些缺点的方式之一是使用强加密机制，并将加密后的文件备份。
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换个角度说，如果你使用云服务来存储数据，那就最好使用另一个云服务供应商来进行数据备份，原因包括以下两方面：（1）备份位于另一地点；（2）如果其中一家供应商发生停机或停业，你还可以取得自己的数据。在这两个云服务供应商之间需要使用某种补全手段，或者某个简单的备份与恢复程序，来保证数据的自由流通，比如使用FreeFileSync、RSycn、BitTorrent sync等同步软件实现两个存储位置之间的数据同步。现有的商业性备份供应商包括CrashPlan、Backblaze、Spideroak、Carbonite、Bitcasa和亚马逊冰川（Glacier），后者更类似于档案管理方案，但也可以用作快速进行增量备份，前提是你得每个月创建一次，访问也并不频繁。本书结尾的附录对备份机制进行了讨论。
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