如今，從事在線業務的企業必須預測和管理用戶活動難以預測的高峰。如果企業無法滿足高峰需求，則存在服務崩潰的風險，這可能導致停機，并對客戶體驗產生負面影響。為避免這些影響，企業需要為IT系統提供嚴格的服務級別協議（SLA）。

傳統的IT系統遭遇突發負載和嚴格SLA的組合的挑戰，因為這些系統具有有限的“彈性”。如今的系統架構師必須考慮電力負載波動對處理能力以及存儲容量的影響。他們必須設計可以大規模存儲（即大數據），大規模計算能力（即零售或游戲）以及存儲和計算能力（即云計算信息管理）的IT系統。如今，IT系統正在經歷非常根本的變化，以支持突發負載。如今的系統建立在云平臺之上，無論是公共云還是私有云。這種變化并不僅限于硬件架構。它深深地影響了軟件工程師開發彈性系統的方式。

行業服務商經歷了類似的轉變，構建了一個擴展到數百萬用戶和PB級數據的服務。并意識到開發云系統與開發內部部署系統有著根本的不同。云系統的多個方面需要一種全新的思維方式。以下關注本地部署和云計算的操作系統接口之間的區別。

操作系統是抽象的

通常，軟件開發人員不會直接用機器語言編程到底層硬件資源。相反，硬件和軟件開發人員使用的應用程序編程接口（API）之間有多層次的抽象或虛擬化，可大大簡化此過程。

硬件之上的第一個虛擬化層是操作系統（OS）。軟件不直接訪問硬盤。文件系統（FAT，NTFS，EXT3等）虛擬化硬盤并將存儲作為文件和文件夾呈現。數據庫在這些文件之上添加了一個虛擬化層，以呈現與關系表相同的存儲-MySQL，Oracle和SQL Server是一個很好的例子。每個后續級別的虛擬化提供了一個API，可以被調用來訪問相關功能。例如，文件系統提供用于創建，刪除，寫入和讀取文件的API。

如上所述，硬件上的第一級虛擬化是操作系統。用于訪問操作系統的API主要基于上世紀70年代定義的UnixAPI。想想過去40年硬件是如何改變和改進的，真是令人難以置信。想想上世紀80年代的IBM系統和如今的Windows機器的對比。如今，一部AppleiPhone5手機的處理能力是1985年Cray-2超級計算機的2.7倍。還記得軟盤是什么樣的嗎？然而，多年來，操作系統API幾乎保持不變。

CPU，內存，存儲和網絡硬件四個方面由操作系統實現虛擬化：CPU和內存結合一起被稱為“計算”硬件。Unix風格的虛擬化計算視圖是進程和線程。當然，組織可以使用Unix風格的API在云計算服務器上運行程序。但是，如果要充分利用云計算提供的可擴展性和可用性，則需要使用云原生API。

云計算操作系統有何不同？

以下探討一下云計算操作系統對進程，線程，TCP套接字編程和文件系統的等介物。云計算操作系統用對象存儲替換文件系統，實現無限擴展的存儲容量和I/O吞吐量。對象存儲是云計算操作系統引入的第一個范例轉變，從而成為存儲虛擬化的常態。對象存儲API與Unix文件系統API基本不同。Unix文件系統API將數據作為字節流公開，而對象存儲API將數據作為在單個API調用中獲取的對象進行公開。對象存儲的性能特征也不同于Unix文件系統。通常，對象存儲具有更高的延遲和更高的可擴展性。也就是說，一個API調用可能需要更長時間，但可以并行發出多個API調用。由于存儲API的變化，軟件開發人員在構建云系統時必須采用不同的想法。

在數據庫方面，關系數據庫沒有擴展到充分利用云計算的全部潛力。云計算應用程序是圍繞分布式的NoSQL數據庫構建的，它們與負載進行擴展或縮小，并提供比傳統系統更好的容錯能力。顧名思義，分布式NoSQL數據庫使用分布式計算和存儲資源。因此，這些數據庫在存儲量和交易速率方面提供了更高的可擴展性。對于軟件開發人員來說，分布式數據庫提供的可擴展性來自API的變化成本。分布式數據庫通常不支持SQL，即事實上的關系數據庫API。分布式數據庫公開API來存儲和檢索鍵值對。API的這種變化會顯著影響云系統的架構。

隨著云系統的發展，SOA正在讓位于事件驅動的無服務器編程。

第一波云計算并沒有影響到進程和線程相關的API。雖然云系統傾向于采用具有面向服務的體系結構，而不是采用本地系統中的分層系統架構，面向服務架構（SOA）更適合于云系統，因為單獨的服務可以獨立部署，擴展和升級。隨著云系統的發展，SOA正在讓位于事件驅動的無服務器編程。無服務器編程允許組織定義要為某個事件調用的函數，然后函數本身可以生成更多的事件，而這些事件又由其他函數處理。使用此型號，組織不需要始終保持服務器的運行，并且不必擔心在負載增加時運行其他服務器。事件處理函數的更多事件和更多實例可以簡單地由云計算操作系統產生。無服務器編程也是從軟件程序員開發一個內部部署系統的重大轉變。

當涉及到服務器編程時，網絡虛擬化也隨著計算變化，而不是在TCP套接字上偵聽進程，是由RESTfulAPI調用生成的事件來觸發無服務器功能。因此，組織不需要始終保持服務器的運行，并且只在事件處理程序函數執行時進行支付。隨著負載（RESTfulAPI調用的數量）增加，它會擴展。

其中一些云計算操作系統API正在迅速成為標準。例如，對象存儲API在所有主要的公共云提供商中是常見的。其他云計算操作系統API在不同的公共云提供商之間有所不同。

在商業世界的嚴酷現實中，云計算操作系統提供了輕松處理大量數據集所需的計算和存儲容量。云計算架構正在形成一個新的應用程序和服務的尖端操作系統的基礎，而用戶將會充分利用云存儲和云計算的功能。