我们需要什么样的计算

由于当时的计算机非常昂贵和复杂，这意味着一般的职员几乎无法直接使用计算机。这些计算机都是单独放在特别的房间里，并由身穿白色工作服的专业人员来操作。当用户需要使用计算机的时候，他要先把需要运行的程序和数据通过卡片或者磁带交给专业人员，然后根据任务的优先级和先后顺序由主机操作人员统一运行这些批处理任务，当运算结果出来之后再由操作人员分发给各个用户。这种基于大型计算机的集中计算方式，一般称为主机计算模式（Host Computing ），这是通用计算机出现之后二三十年中最为主要的计算模式。显然，在这种计算方式下，人和计算机之间存在着流程和技术的屏障，计算机的运算不是由用户直接控制执行的。这使得计算机对于一般人而言显得非常神秘，不仅限制了人们对计算的需求，同时也限制了计算机的应用范围。虽然后来随着计算机硬件和网络的发展，主机计算能力迅速提高，其应用方式和范围也有所变化，但是集中于少量大型计算机的模式基本没有改变。在主机时代所提出的分时（Time-Sharing ）原理也是计算资源共享的最早体现。

随着大规模集成电路技术的发展，计算机的小型化成为可能。在20 世纪70 年代，一些先进的科研机构开始有了一些供单个人员使用的微型计算机。但是，真正标志着个人计算时代开始的事件是IBM 公司在1981 年正式推出的全球第一台个人计算机--IBM PC ，该机采用主频4.77 MHz 的Intel 8088 微处理器，运行微软公司专门为其开发的DOS 操作系统。

为了推动个人计算机的产业化发展，1982 年IBM 开放了IBM PC 的主要技术，从而逐渐形成了PC 的“开放标准”，使得不同厂商的标准部件可以互换，从而产生了大量的IBM PC 兼容机。至此，PC 以前所未有的广度和速度向大众普及。比尔·盖茨在创立微软伊始就提出一个发展愿景，让每一张办公桌上和每一个家庭里都有一台个人计算机。这个愿景虽然在当时几乎是天方夜谭，但是现在却正在成为一种现实。英特尔基于x86 体系架构微处理器和微软Windows 操作系统的结合大大加快了个人计算机的普及，并被外界称为“Wintel”联盟。个人计算机的出现不仅深刻地影响了计算机技术本身的发展，同时也使计算机技术渗透到了社会生活的各个方面，极大地推动了计算机的普及。

个人计算机的蓬勃发展和局域网技术的成熟使得用户通过计算机网络共享计算机资源成为可能，从而出现了一种新的计算模式。虽然个人计算机相对于大型计算机的资源有限，但是在网络技术的支持下应用程序不仅可以利用本机资源还可以通过网络共享其他联网计算机的资源。这种分布式的计算模式与传统集中的主机计算模式不同，一般称为客户/服务器（C/S，Client/ Server ）模式。

在C/S 模式中计算机被分为两类：一类是向其他计算机提供各种服务（如数据库、打印、文件等服务）的计算机，称为服务器；另一类是通过网络访问这些服务的计算机，称为客户机。虽然C/S 模式只是从应用架构上规定了服务之间的调用关系，两类计算机只是服务角色不同，但是在企业实际应用中客户机一般是个人计算机，而服务器则是根据服务访问量而配置的具有更高处理能力的计算机。C/S 模式充分发挥了客户端个人计算机的处理能力，许多工作可以在客户端处理完后再提交给服务器，这同时也降低了网络负担。随着个人计算机的普及，C/S 模式从20 世纪80 年代中后期开始逐渐替代主机计算而成为广泛使用的企业计算模式。

Internet 的发展使得计算机之间的通信和互联超越了地域的限制，而万维网（WWW ）和浏览器的出现使得互联网从科研机构走向大众，就算普通用户都能够方便地上网冲浪。万维网在本质上是使个人和机构可以通过分享信息来进行通信的一个平台。从企业计算的角度来看，万维网推动一种新的计算模式的出现。这种基于浏览器、Web 服务器和应用服务器的计算结构被称为浏览器/服务器（B/S，Browser/Server ）模式，该计算模式在20 世纪90 年代中期开始逐渐形成和发展起来。

B/S 计算模式继承和发展了之前C/S 模式中的一些计算特点，但是具有C/S 模式所不及的许多特点，比如更加开放、应用的可扩展性和系统维护更加方便等。在C/S 模式中，不同的操作系统需要对应不同的语言和开发工具，客户机上除了负责图形显示和事件输入外还包含了一部分应用逻辑和业务处理规则的实现，因而越来越臃肿。应用开发的重点主要落在了客户机上，而这种客户机也被形象地称为胖客户端。由于客户机配置了大量的应用软件，软件的变动和版本升级，以及硬件平台对软件的支持能力等都造成了整体应用系统管理维护成本的上升。而在B/S 模式下，应用逻辑和业务处理规则的实现都在服务器端，这样客户端可以做得非常简单，其最常见的形式就是一个浏览器。与C/S 的胖客户端相对，这种客户端被称为瘦客户端。

B/S 模式采用的技术规范是由标准化组织所制定的、开放的标准如HTML 、HTTP 等，从而不依赖于单一厂商。由于主要维护和安装工作都在服务器端，因此整体系统的维护成本大大降低。浏览器的使用相对简单，可以用较低的培训成本推广企业应用系统。一旦用户掌握了浏览器的用法，也就掌握了运用系统上各种信息资源的钥匙，通过浏览器就可以自由方便地访问信息系统。B/S 模式简化了客户端的要求，主要计算工作都在服务器端完成，计算又一次开始向服务器端集中，计算方式进入了Web 时代。

自从万维网出现以后，网站如雨后春笋一般层出不穷，尤其是2000 年以后基于Web 的应用更是蓬勃发展。图1.3 是互联网服务器研究公司Netcraft 在2010 年5月公布的全球互联网网站服务器调查数据，其中清楚地记录了主机名和活动网站数量的发展情况。

这种基于Web 的计算方式要求网络连接快速可靠，要求服务器端能够处理大量并发访问，从而对数据中心和通信链路建设提出了更高的要求。互联网上数目众多的网站一方面为用户提供了足够多的访问选择，另一方面也让用户面临一个棘手的问题-- 信息大爆炸。为了帮助用户在浩如烟海的互联网信息中快速找到自己所需要的，像Yahoo 、Google 、必应（Bing ）和百度等这样基于互联网的搜索引擎出现了。如果说电子邮件是互联网初期的杀手级应用，那么搜索引擎就是万维网的杀手级服务。由于要处理的数据量非常巨大，这些搜索引擎的索引、计算和排序等计算工作量也远远超出了传统大型服务器和集群架构的处理能力。这促使搜索引擎服务提供商开始寻找一种新的技术实现方式。

计算能力不再依赖于单台物理计算机的性能，而是通过大量计算机的分布计算来实现。

在构建大型数据中心时为了降低成本采用标准和廉价的硬件，比如基于x86 的服务器。

海量数据的存储不再采用传统关系型数据库的方式，而是采用新型的分布式文件系统方式实现。

新的应用架构模型和开发方式，使得应用能够并行处理海量数据。由于计算机数量巨大，因此平台的运维和管理要尽可能地采用自动化方式。

平台的可靠性通过软件层保障，应用对于底层计算节点的故障有比较好的容错能力。

随着富互联网应用（RIA，Rich Internet Application ）的广泛应用、动态网页技术的发展以及HTML5 标准的快速演进，Web 应用能够呈现的内容变得更加丰富，人们已经不再满足于简单的内容浏览，而是希望生产和参与到信息的生产、分享过程中。人人参与正是Web 2.0 的精髓。同时，互联网也进一步变成通信和社交的平台，像Facebook 、Twitter 和开心网等已经融入到了许多人的生活当中。这些社交类应用服务正在改变人们使用Web 的方式，吸引了大量的用户，比如Facebook 目前就拥有超过5亿用户。互联网上的计算集中化趋势已经非常明显，据网站分析公司Compete 称，排名前10 的网站在2001 年占据了美国31% 的网页浏览量，在2006 年占到40%，而到了2010 年已占到约75% 。无论是这些大规模的网站应用还是搜索引擎服务，这些计算需求都催生出了一种基于资源集中和互联网共享的计算模式-- 云计算。

在100 多年前，电力供应方式经历了从分散到集中的变革，我们相信同样的变化正在信息技术服务领域发生。这种集中供应计算能力的方式，加上现在层出不穷的各种智能终端设备，让信息触手可及的愿望正在成为现实。

在长途跋涉之后，我们似乎又回到了原点。

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