云計算是近年來才出現的概念，但這種需求早已存在。在這個階段，人們普遍認為美國國家標準與技術研究院（NIST）定義：云計算是按使用付費模式。此模型提供可用，方便，按需網絡訪問和訪問可配置的計算資源池（資源，包括網絡，服務器，存儲，應用程序軟件，服務），可以快速配置，投資最少，管理工作少，或與服務供應商。
云計算最基本的功能是：“按使用付費”，“資源共享池”和多租戶隔離。
1.2云計算功能
超大規模
云相當大，谷歌云計算已經擁有超過100萬臺服務器，亞馬遜為云，IBM，微軟，雅虎等等。擁有數十萬臺服務器。 Enterprise Private云通常擁有數十萬臺服務器。云為用戶提供了前所未有的計算能力。
虛擬化
云計算支持用戶從任何位置和使用各種終端獲取應用程序服務。請求的資源來自云而不是固定的有形實體。該應用程序在云中運行，但實際上用戶不需要知道或擔心應用程序的運行位置。只需一臺筆記本電腦或一部手機，您就可以通過Web服務完成所需的一切，甚至可以執行超級計算等任務。
高可靠性
云使用數據多拷貝容錯，計算節點同構可互換等措施，確保服務的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機更可靠。
通用性
云計算不適用于特定應用程序，云可用于構建不斷變化的應用程序，同樣的云可以同時支持不同的應用程序。
高可擴展性
可以動態調整云比例，以滿足應用程序和用戶規模增長的需要。
按需服務
云是一個巨大的資源池，您可以按需購買;云可以像自來水，電力，煤氣一樣收費。
非常便宜
因為云的特殊容錯措施可用于形成具有極其便宜節點的云，云的自動化集中管理消除了大量企業需要承擔越來越高的數據中心管理成本，云通用性使得資源利用率遠高于傳統系統，因此用戶可以充分享受云的低成本優勢，往往只需幾百美元，幾天就可以完成前幾萬美元，完成任務幾個月。
潛在危害
云計算除了提供計算服務外，該服務還必須提供存儲服務。但是，云計算服務目前被私人機構（企業）壟斷，他們只能提供商業信貸。對于政府機構和商業組織（特別是那些擁有銀行等敏感數據的機構），應該對選擇云計算服務保持足夠的警惕。一旦商業用戶大規模使用私營部門提供的云計算服務，無論其技術優勢多么強大，這些私人組織都不可避免地要利用數據（信息）的重要性來遏制整個社會。
對于信息社會而言，信息至關重要。另一方面，云計算中的數據對于除數據所有者云計算之外的用戶保密，但對于提供云計算的商業組織來說，沒有秘密。所有這些潛在的危險都是商業組織和政府機構在選擇云計算服務時必須考慮的重要前提，特別是對于外國機構提供的云計算服務。
1.3云計算類別
公共云：只有使用權，使用時付費。但是數據被放在別人家里。數據安全性無法保證。銀行不使用公共云，金融業不使用公共云。公共云的核心屬性是共享資源服務。
私有云：由您自己的計算機房構建的云，私有云有局限性，資源是固定的;數據相對安全。私有云的核心屬性是專有資源。
混合云：主要任務是放入私有云，臨時需要時使用混合云。它將混合和匹配公共云和私有云以獲得最佳效果。這種個性化的解決方節省金錢和安全的目的。
1.4云計算分層
云計算也是分層的，可能如下：
傳統IT基本都需要自己管理，如：網絡，存儲，服務器，虛擬化，操作系統，中間件，操作環境，數據，應用程序等。
IaaS
IaaS，Infrastructure-as-a-Service中文名稱為Infrastructure as a Service。主要作用是將虛擬機或其他資源作為服務提供給用戶。
PaaS
PaaS，平臺即服務中文這個名稱是平臺即服務。如果從傳統計算機體系結構的角度來看“硬件+操作系統/開發工具+應用軟件”的觀點，那么云計算的平臺層應該提供類似的操作系統和開發工具。
事實上，PaaS確實位于互聯網上，為用戶提供了一整套用于開發，運行和運行應用程序的支持平臺。與PC軟件開發模型一樣，程序員可能會使用開發工具在具有Windows或Linux操作系統的計算機上開發和部署應用程序。 PaaS有時被稱為中間件，其主要作用是為用戶提供開發和運行時平臺。
SaaS
SaaS，軟件即服務中文名稱為軟件即服務。簡而言之，它是一種通過Internet提供軟件服務的軟件應用程序模型。在這種模式下，用戶無需在硬件，軟件和開發團隊的建設上投入大量資金。他們只需支付一定的租金，他們就可以通過互聯網享受相應的服務，整個系統的維護也由制造商提供。對.負責任。
如果您想用一句話概括IaaS，PaaS和SaaS，那就是：如果您將云計算與手機進行比較，那么IaaS就是硬件，您必須編寫自己的代碼開發系統才能使用它; PaaS是手機系統，你想要實現或安裝各種軟件的功能; SaaS是硬件+系統+軟件，你可以用一個詞來解決。
什么是虛擬化？
2.1虛擬化概念 ;
虛擬化是一種通過軟件方式集成管理和重新分配計算機硬件資源的技術，常用的基于虛擬機的虛擬化和基于容器的虛擬化。
2.2虛擬化技術分類
2.2.1按應用場景分類
操作系統虛擬化
Application Virtualization;桌面應用程序虛擬化nbsp Storage Virtualization ;網絡虛擬化; 2.2.2按應用程序模式分類
一對多：其中一臺物理服務器分為多個虛擬服務器，這是典型的服務器整合模式。
多對一：它集成了多個虛擬服務器，并將它們用作資源池，這是一種典型的網格計算模型。
多對多：結合前兩種模式。
2.2.3按硬件資源調用模式分類
完全虛擬化，虛擬化操作系統與底層硬件完全隔離。中間管理程序層從虛擬客戶機操作系統轉換底層硬件的調用代碼。完全虛擬化不需要更改客戶端操作系統和兼容性。典型的代表是：VMware Workstation，KVM。
半虛擬化
半虛擬化，向虛擬客戶機操作系統添加特定的虛擬化指令。這些指令可以通過管理程序層直接調用硬件資源，從而無需Hypervisor層轉換指令。性能開銷。典型的半虛擬化代表Microsoft Hyper-V，VMware的vSphere。
注意：IO級別的半虛擬化優于完全虛擬化，因為一層磁盤IO必須更慢。一般來說，IO是網絡IO和磁盤IO，因為這兩者相對較慢。
2.3基于虛擬機管理程序的虛擬化
它通過軟件層封裝提供與物理硬件相同的輸入和輸出性能。操作系統和計算機硬件的分離已經將操作系統和計算機之間的關系從一對一改為多對多（實際上是一對多）。該軟件層稱為虛擬機管理器（VMM/Hypervisor），它可以直接在裸機（Xen，VMware EXSi）上運行，也可以在操作系統（KVM，VMware Workstation）上運行。這項技術非常成熟（已開發超過40年），但仍有幾個問題：
在虛擬機上運行完整的操作系統（GuestOS），并在其下執行它有虛擬化層和主機操作系統，必須比直接在物理機上運行相同的服務更糟糕;
使用GuestOS，虛擬機映像通常具有幾G到幾十G，這占用了大量存儲空間。便攜性差;
要使用更多硬件資源，您需要啟動一個新的虛擬機。等待GuesOS啟動可能需要幾十秒到幾分鐘。
在實際使用場景中，我們使用虛擬化技術按需分配資源，以完成服務的部署和使用，并隔離服務所依賴的環境，而不會被其他服務感知或干擾。沒有必要為此目的啟動GuestOS。為什么不考慮讓多個虛擬機共享操作系統內核，并且只在控制服務使用的系統資源的同時隔離服務運行環境？基于容器的虛擬化就是這樣一種技術。
2.4基于容器的虛擬化 ;
Container是一個沒有GuestOS的輕量級虛擬機，多個容器共享一個OS內核，容器包含要部署的應用程序以及它所依賴的系統環境容器的大小通常只有幾十到幾百兆字節。由于共享操作系統內核，容器依賴于底層操作系統，每個操作系統都有自己的容器技術和容器工具。
Docker是一個Linux容器管理工具。隨著Docker的興起，Linux容器技術也是最時尚的容器虛擬化技術。有許多Linux容器工具，OpenVZ，LXC，Docker，Rocket，Lmctfy等，大多基于Linux內核提供的兩種機制：Cgroups（按需實現資源）和Namespace（實現任務隔離）。
2.5兩種虛擬化技術的區別
虛擬機技術已經開發多年，虛擬機與虛擬化層之間的接口，虛擬機映像格式等已經標準化。相應的管理工具和分布式集群管理工具具有相對完整的解決方案，容器近年來才出現，支持技術和標準仍在不斷完善;
由于GuestOS的存在，虛擬機可以存在主機運行不同的操作系統，容器只能支持與主機內核相同的操作系統;
由于VMM的存在，虛擬機在虛擬機，虛擬機和主機之間具有良好的隔離。容器之間的公共主機的內核，共享系統調用和一些底層庫，隔離相對較差;
容器明顯比虛擬機輕，對于主機操作系統，容器就像一個進程。因此，容器具有更快的啟動速度（幾秒甚至更快），更高密度的存儲和使用（小鏡像），以及更方便的集群管理。同時，由于沒有GuestOS，因此在容器中直接在主機上運行應用程序幾乎沒有性能損失，這是虛擬機的優勢。
云計算和虛擬化差異
對于云計算和虛擬化差異的描述，有一句經典的說法：虛擬化是構建云計算資源池的主要方式。只要你理解這句話，你就會知道它們之間的關系。
簡而言之，云計算是一個概念，而不是一種特定的技術。虛擬化是一種特定的技術，它指的是硬件資源的虛擬化，以實現隔離，可擴展性，安全性和資源的充分利用。
目前，云計算主要依賴于虛擬化。通過虛擬化多個服務器實體，它形成了一個資源池，以實現通用計算和共享資源。
它現在稱為云計算。事實上，在提出這個詞之前，過去的服務器集群已經實現了這些功能，但它們并不像現在這樣先進。
3.1各個領域代表的產品
云計算該體系結構的開源產品是OpenStack。 OpenStack是由NASA和Rackspace授權的免費軟件和開源軟件。代碼項目。
虛擬機虛擬化：VM商業支付的vSphere或開源KVM。
容器的虛擬化：Docker。
3.2 OpenStack
Openstack 是眾多技術的組合體，有涉及網絡組件的 Neutron，有涉及 Dashboard 的 Horizon，也有涉及計算資源分配的 Nova。
虛擬化技術只是其中一個涉及到資源池構建的方式。當然你也可以用其它方式構建資源池,比如物理機還有容器。
Openstack 經過幾年十幾個版本的更迭，已經擁有了 Keystone、Nova、Neutron、Cinder、Glance、Swift、Heat、Ceilometer 等等組件，比較完整的提供了一個云平臺應有的各個模塊。
3.3 在云計算中，不同層的選型
選取基于虛擬機的虛擬化呢，還是基于容器的虛擬化。早期由于容器技術的不完善，云計算只有虛擬機這一種選擇。
隨著現在容器技術興起，基于容器的虛擬化性能更高，交付速度快，方便管理，而且資源利用率高，看起來是比虛擬機更好的方案。但是它現有的兩個比較大的缺點(隔離性不夠強、操作系統依賴性)讓他無法完全替代 VM，對于 SaaS 用戶和部分 PaaS 用戶而言這兩個缺點可能不那么明顯，F階段 Container 和云計算主要結合的場景也是在 SaaS 和 PaaS 中，事實上大多數 SaaS 和 PaaS 服務提供商都使用了容器技術。
但是對于 IaaS 的用戶來說，他們租用的是基礎設施。上面承載著他們自己運行的系統和服務，隔離性不強意味著安全性和可信性不高。在這種情況下大客戶們，肯定是不放心的。同時操作系統依賴性也是限制 Container 在 IaaS 層應用的一個主要問題，也是絕大多數解決方案都是將Container 運行在 VM 上的原因，這樣 Container 性能好的優勢實際上在云上根本發揮不出來，優點只有啟動快了。