云计算是一种通过网络可访问的服务来提供计算资源的模式，资源包括计算处理能力、存储、网络和应用程序。用户按需获取可配置的资源，而不必管理所有底层物理系统。用户通常通过互联网访问这些服务，但私有网络也可以承载云服务。这一模式将资源共享、自动化配置和弹性容量结合起来，并不只是远程托管或在线存储的另一种说法。(nvlpubs.nist.gov)
基本特征
美国国家标准与技术研究院（NIST）于2011年9月正式提出了一个得到广泛采用的定义，其中列出了五项基本特征：
- 按需自助服务： 用户可以自行配置资源，无需服务提供商的员工逐一处理每项请求。
- 广泛的网络访问： 用户可以通过标准网络机制和不同的客户端设备访问服务。
- 资源池化： 物理资源和虚拟资源共同服务于多个用户，资源分配随需求变化而调整。
- 快速弹性伸缩： 容量可以随工作负载的变化而扩大或缩小。
- 可计量服务： 在适当层级监测并报告资源消耗，例如处理时间、存储量或活跃账户数。
弹性并不意味着物理容量无限，而是指对单个用户而言，可用资源可能看起来近乎无限。计量为按用量收费提供了依据，但云服务也可以采用订阅制或其他商业安排。(nvlpubs.nist.gov)
服务模式
云服务通常根据所提供的能力以及运维责任的划分进行分类。
**基础设施即服务（IaaS）**提供计算处理能力、存储和网络资源。客户可以安装操作系统和应用程序，而服务提供商负责管理底层基础设施。
**平台即服务（PaaS）**提供应用部署环境，支持使用指定的开发工具和运行时。客户可以控制自己的应用程序，而不必管理底层服务器或操作系统。
**软件即服务（SaaS）**提供由服务提供商运营的应用程序。用户通过浏览器或程序接口访问这些应用，通常只能进行有限的配置。基于云的电子邮件就是这一模式的例子。这些类别区分的是管理责任的边界，而不是某个应用程序所处的物理位置。(nvlpubs.nist.gov)
无服务器计算进一步抽象了资源配置和服务器管理。在基于函数的服务中，事件触发应用代码执行，而平台负责执行过程和扩缩容。服务器仍然存在；“无服务器”指的是开发者无需直接管理服务器。无服务器计算的范围比函数即服务更广，还可以涵盖托管式后端功能。(glossary.cncf.io)
部署模式
NIST区分了四种部署模式。公有云向社会公众开放使用；“公有”并不意味着客户数据可以被公众访问。私有云服务于单个组织，可以部署在该组织内部或外部。社区云服务于具有共同需求的多个组织。混合云通过支持数据或应用迁移的机制，将彼此独立的云基础设施连接起来。这些模式关注的是访问范围和组织方式，与服务模式相互独立。(nvlpubs.nist.gov)
使用多家服务提供商的云服务通常称为多云。多云与混合云不同：使用多个公有云服务，并不一定构成不同部署类型之间的集成组合。这类安排会带来互操作性、身份管理和工作负载可迁移性等方面的问题。(nvlpubs.nist.gov)
技术架构
云基础设施包括位于数据中心的物理设备、抽象与控制层，以及服务层。虚拟化使硬件资源能够表现为可独立管理的计算环境。虚拟机提供一个由软件定义的隔离系统，通常包含自己的客户机操作系统。虚拟化支持资源池化，但它是一种实现技术，而不是云计算本身的定义。(nvlpubs.nist.gov)
云平台协调这些层级之间的资源配置、监测和资源分配。分布式计算支持跨多台机器运行的服务，而负载均衡将请求分配给不同的执行资源。复制和跨地理区域部署可以提高可用性，但这些能力能否真正保护工作负载免受故障影响，取决于应用架构。(nvlpubs.nist.gov)
托管服务还提供更高层级的能力，例如数据库、存储、分析和消息传递。应用程序通过应用程序编程接口与这些服务交互，而不必管理所有支撑它们的硬件和软件。(aws.amazon.com)
用途与经济权衡
云资源可用于应用托管、备份、开发环境和数据处理。分析和机器学习工作负载无需购买同等规模的硬件，就能获得大量计算能力。MapReduce编程模型等分布式处理框架可以在云基础设施上运行，但通信和存储需求会影响性能。(aws.amazon.com)
这种经济模式将部分支出从购置基础设施转向使用服务。共享基础设施可以提高资源利用率，而临时分配资源适合需求变化较大的工作负载。不过，这些优势并不保证总成本更低：资源利用率、管理工作量、网络传输、服务定价和迁移需求都会影响成本比较。服务提供商专有的接口或数据格式可能造成供应商锁定，使环境之间的迁移成本高昂或在技术上难以实现。(nvlpubs.nist.gov)
安全与可靠性
云环境中的网络安全涉及责任划分。服务提供商通常负责保护设施和底层基础设施；客户仍需对自己的数据、权限和应用配置负责。具体边界因服务而异。IaaS客户可能需要为客户机操作系统安装补丁，而托管数据库服务则将更多维护工作交给服务提供商。(aws.amazon.com)
数据隐私和数据治理涉及访问控制、数据存放位置、保留期限和问责。技术控制措施包括基于密码学的加密、身份验证、日志记录以及客户之间的隔离。将基础设施外包并不会免除组织在信息处理方面的责任。(aws.amazon.com)
可靠性还取决于网络连接、服务提供商的运营和应用设计。服务级别协议规定了合同中的服务承诺，但并不能确保服务永不中断。备份、恢复和冗余部署仍是各自独立的架构考量；仅有云基础设施的可用性，并不能保证应用具备恢复能力。(nvlpubs.nist.gov)