クラウドコンピューティングをゼロから理解する

クラウド コンピューティングは、文字通り「クラウド」と「コンピューティング」の 2 つの部分に分けられます。その概念を理解するには、まず従来の IT 技術から始めて、「ソフトウェア」と「ネットワーク」が何であるかを理解する必要があります。

1. ソフトウェアとは何ですか?

ソフトウェアはプログラムとも呼ばれます。ソフトウェアの概念を理解するために、次の例を見てみましょう。李さんは三角形を描いてその面積を計算したいと考えています。彼は李氏に助けを求め、以下の手順が書かれた紙を渡しました。

紙を受け取った後、シャオ・リーはラオ・リーに三角形の3つの頂点の座標を尋ね、机の上に紙を広げて作業を始めました。彼は三角形を描いて面積を計算し、その紙を老李に渡し、課題は完了した。

Lao Li をプログラマー、Xiao Li をコンピュータの CPU (中央処理装置) に例えると、机はメモリ、三角形の 3 つの頂点の座標は 3 つの入力ステートメント、三角形を描いて面積を計算する手順はソフトウェア、1 つの手順は命令 (ステートメントとも呼ばれます)、三角形が描かれ面積がマークされた紙はソフトウェアの出力に相当し、「三角形を描いて面積を計算する」はソフトウェアが完了する必要のあるタスク (プログラムが処理する必要のあるデータとも呼ばれます) です。

簡単に言えば、ソフトウェアとは、タスクを完了するために CPU を必要とするプログラマーによって記述された手順ですが、これらの手順はコンピューター言語 (一般的なコンピューター言語には C、C++、Java、PHP、Go などがあります) で記述されます。

ソフトウェアの動作原理をより直感的に理解するために、次の図を使用してソフトウェアを表します。

ソフトウェアはファイルの形でハードディスクに保存されます。マウスでダブルクリックすると、ソフトウェアがメモリに読み込まれ、CPU がその中の手順に従ってステップごとに実行します。入力ステップを実行するときは、入力デバイス（最も一般的な入力デバイスはキーボードとマウス）から情報を取得し、いくつかの計算ステップ（CPU、メモリ、ハードディスクが一緒に計算デバイスを構成します）を実行し、最後に出力ステップを実行して、計算結果を出力デバイス（最も一般的な出力デバイスはモニターとスピーカー）を通じて出力する必要があります。大規模なソフトウェアの場合、ソフトウェアの実行中にいつでも入力と出力が必要になることがあり、計算ステップもいつでもスケジュールされることがあります。

コンピューティング デバイスと入出力デバイスの分離は、クラウド コンピューティングの中心的な機能です。これらがどのように分離されているかを理解するには、次の概念であるネットワークを理解する必要があります。

2. ネットワークとは何ですか?

QQ を使用してメッセージを送信する場合、メッセージが間違った相手にではなく、特定の受信者に正確に送信されるのはなぜですか?あるコンピュータから送信された情報を別のコンピュータに正確に送信するにはどうすればよいですか?これはコンピュータネットワークが解決しなければならない問題です。

手紙を書いたことがある人なら誰でも、相手に手紙を送るには、受取人の詳しい住所を封筒に書き、受取人の住所が一意であることを確認する必要があることを知っています。コンピューターでも同じことが言えます。外部と通信するコンピューターにも、一意のアドレスが必要です。コンピュータのアドレスは IP アドレスと呼ばれ、その形式は「xxx.xxx.xxx.xxx」です (xxx の範囲は 0 から 255 です)。

私が深センにいて、北京の友人に情報を送りたい場合、送信ボタンをクリックすると、メッセージ、私のコンピュータの IP アドレス、友人のコンピュータの IP アドレスが一緒にパッケージ化され、ブロードバンド経由で深センテレコムに送信され、テレコムによって内部的に送信されます。メッセージは北京市海淀区電信局に到着すると、海淀区電信局によって相手側のブロードバンドを通じて相手側のコンピュータに送信されます。メッセージのパッケージ化と配信はすべてコンピュータ ネットワークによって自動的に行われ、非常に高速な電気または光の速度で送信されます。

コンピュータ ネットワークの 2 つの重要な指標は、帯域幅と待ち時間です。

帯域幅は、1 秒あたりに送信できるデータの量として定義されます。帯域幅が大きいほど、1 秒あたりに送信できるデータの量が多くなります。コンピュータ ネットワークを高速道路に例えると、帯域幅は車線の数に相当します。車線が多ければ多いほど、1秒あたりに通過できる車両の数が増えます。

ネットワーク パス上の転送メカニズムの数によって、情報が他のコンピューターに到達するまでにかかる時間 (レイテンシ) が決まります。コンピュータ ネットワークを高速道路に例えると、遅延時間は途中にあるすべての料金所で料金を支払うのにかかる時間の合計に似ています。クラウド コンピューティング センターのレイテンシ半径は通常 100 ミリ秒です。つまり、データ パケットがクラウド センターから 50 ミリ秒以内に到達できる範囲 (戻りに 50 ミリ秒かかる) です。遅延は地理的な距離とは関係なく、ネットワーク パス上の転送組織と番号にのみ関係します。たとえば、深センのスーパーコンピューティング センターの 50 ミリ秒の遅延半径には、米国ロサンゼルスは含まれるかもしれませんが、広東省梅州市は含まれません。これは、深センと梅州の間には低性能の転送デバイスが多数ある一方で、米国ロサンゼルスに到達するための高速ルーターが少数しかないためです。リアルタイム入出力ソフトウェア、特に日常生活で使用する QQ などのリアルタイムの高度なインタラクティブ ソフトウェアでは、コンピュータ ネットワークのレイテンシに対する要件が高くなります。

帯域幅とレイテンシは、クラウド コンピューティングを導入する際に無視できない 2 つの重要な要素です。ソフトウェアとネットワークの概念を理解した後、クラウド コンピューティングの本質を理解するのはそう遠くありません。

クラウドコンピューティングとは何ですか?

ソフトウェアは、タスクを完了するために CPU によって実行される必要のある、プログラマーによって記述された手順であることはすでに知られています。これらのステップには、入力/出力ステップと計算ステップが含まれます。 CPU は、入出力ステップを実行するときに入出力デバイスを使用する必要があり、計算ステップを実行するときに計算デバイスを使用する必要があります。通常のコンピュータの場合、コンピューティング デバイスとは CPU、メモリ、ハード ディスクを指し、入出力デバイスとはキーボード、マウス、モニター、マイク、スピーカーを指します。

従来のパーソナルコンピュータでは、コンピューティング デバイスと入出力デバイスはマザーボードを介して接続され、コンピューティング デバイスと入出力デバイスはマザーボードを介して連携して動作します。

ただし、コンピューティング デバイスと入出力デバイスを接続できるのはマザーボードだけではありません。ソフトウェアを実行する際には、使用される入出力デバイスとコンピューティングデバイスがコンピュータネットワークによって接続されるため、このソフトウェア実行プロセスはクラウドコンピューティングと呼ばれます。

「クラウド コンピューティング」の「クラウド」は、コンピュータ ネットワークを指します。コンピュータネットワーク内に配置されたデバイスは通常クラウドと呼ばれ、人々の周囲に配置された入出力デバイスは通常端末と呼ばれます。手紙がどの機関を経由して送られたかは気にせず、送られた後に相手がいつ受け取るかだけを気にするのと同じです。コンピュータ ネットワークが具体的に何で構成されているかは気にしません。重要なのは、適用されるブロードバンド帯域幅の量と遅延が大きいかどうかだけです。私たちが気に留めなかったり理解していないネットワーク コンポーネントについては、通常、人々はクラウドのようなものを描いて置き換えようとします。これがクラウドコンピューティングの名前の由来です。

クラウド コンピューティングは、簡単に言えば、「入出力デバイスとコンピュータ デバイスが分離されたソフトウェア実行プロセス」とも言えます。実行とコンピューティングは同じ意味なので、クラウド コンピューティングはクラウド実行とも呼ばれます。これはソフトウェアの実行を指し、コンピューターの特定の構造やソフトウェア自体とは関係ありません。たとえば、自分のコンピューターで計算機を実行する場合、それはクラウド コンピューティングではありません。しかし、友人が北京から私のコンピュータにログインし、内部の計算機を実行する場合、それはクラウド コンピューティングです。

上記から、クラウド コンピューティングは高尚で手の届かない概念ではないことがわかります。クラウド コンピューティング アプリケーションは私たちの生活のいたるところに存在しています。Baidu を使用してキーワードを検索すると、検索ソフトウェアが Baidu のコンピューター上で実行され、数十億の Web ページを検索して、検索結果をユーザーのコンピューター画面にフィードバックします。ビデオ ウェブサイトで映画を視聴する場合、電子メールやネットワーク ディスクを使用する場合なども同様です。

クラウド コンピューティングは、ユーザーに十分なコンピューティング リソース、膨大なデータ、ほぼ無制限のストレージ スペースを提供し、モノのインターネット、ビッグ データ、人工知能などの新興産業の基盤を築き、私たちの未来に巨大な想像空間をもたらします。ますます多くの企業が、従来の IT アーキテクチャからクラウド コンピューティング アーキテクチャへの移行を開始しています。