你很可能每天都在使用云服务。查 Gmail、参加 Zoom 会议、在 Slack 上给团队发消息，用的都是云端托管的软件。
但你并不需要管理它运行所在的服务器，也不用维护底层基础设施。登录进去就能开始工作。这就是软件即服务（SaaS），很多人用了好多年都不知道这个术语。
SaaS 只是三大云服务模型之一。另外两个是基础设施即服务（IaaS）和平台即服务（PaaS），它们让你对底层基础设施和自己构建的软件拥有不同程度的控制权。弄清这几种模型的区别，有助于你理解云工程的相关概念，并为自己的项目选对方案。
本文将逐一拆解 IaaS、PaaS 和 SaaS，说明每种模型下你需要管理什么、云服务商负责什么，并教你如何为实际项目做出选择。
你将学到什么
读完本文，你将能够：
- 解释 IaaS、PaaS 和 SaaS 分别是什么，以及各自为你管理哪些内容
- 运用责任共担模型，看清你的职责从哪里开始、到哪里结束
- 识别每个类别中的真实产品
- 为特定项目选择合适的模型
目录
前置知识
阅读本文不需要任何云相关经验。只要你知道计算机、服务器和互联网是什么，就足够了。
如果你刚接触云，建议先读我的文章什么是云与云计算？。那篇文章解释了云是什么、它与自建硬件有何不同，本文则在此基础上展开。
什么是云计算？
云计算是一种模型，让你通过互联网按需使用计算资源，比如服务器、存储和网络。用多少付多少。
这些资源放在云服务提供商（简称CSP）拥有并运营的数据中心里。最知名的CSP有Amazon Web Services（AWS）、Microsoft Azure和Google Cloud。
这里只是简单回顾，确保你理解关键概念。如果需要更多信息，我上面的文章有完整介绍。
本地部署是什么意思？
在云出现之前，大多数组织采用本地部署运行系统。本地部署意味着硬件放在组织拥有或租用的大楼里，可能是办公室的服务器机房，由自己的员工负责维护。
这种模式下，所有事情都得自己管：购买服务器、搭建网络、安装和更新软件，还要保证机房供电和散热。
比如一家小企业想开网店，就得买服务器、装软件，还要花钱请人维护。如果业务增长超出预期，还得添置更多硬件。
迁移到云上有什么变化？
云把其中一部分工作交给了提供商。物理服务器依然存在，但由别人拥有和维护，你按需租用。
不同云服务的区别在于提供商替你承担了多少工作。云服务模型就是描述这一点的，主要有三种：
- 基础设施即服务（IaaS）：提供商给你虚拟服务器、存储和网络，上面的所有东西由你自己管理。
- 平台即服务（PaaS）：提供商还负责管理操作系统和代码运行所需的工具。你只需带来应用和数据。
- 软件即服务（SaaS）：提供商直接给你一个成品应用。你登录使用，管理自己的用户和数据。
所以，云服务模型描述的是工作如何在客户和提供商之间划分，也就是系统的哪些部分由你管理，哪些部分由提供商替你管理。
责任共担模型
责任共担模型定义了云系统中哪些部分由提供商管理，哪些部分由你（客户）管理。要理解它，首先得了解一个运行中的应用由哪些部分组成。
计算栈的层次
计算栈是协同运行一个应用所需的各层集合，每一层都依赖其下层。自底向上依次为：
- 网络：连接服务器之间以及服务器与互联网的物理线缆、交换机和路由器。
- 存储：保存文件和数据库的物理硬盘。
- 服务器：提供处理能力（CPU）和内存（RAM）的物理计算机。
- 虚拟化：把一台物理服务器拆分成多台虚拟机的软件，虚拟机简称VM。VM与其他VM共享硬件，但表现得像一台独立计算机。
- 操作系统：管理硬件并让其他程序得以运行的基础软件，如Linux或Windows。
- 中间件：把应用与外部世界及其他服务连接起来的软件，例如接收浏览器请求的Web服务器。
- 运行时：代码运行所需的环境，例如JavaScript的Node.js或Python的Python解释器。
- 应用：软件本身，例如在线商店或电子邮件客户端。
- 数据：应用存储和处理的信息，例如客户记录、订单和电子邮件。
各模型中谁负责什么
AWS把这种分工描述为云“本身”的安全与云“中”的安全。提供商负责云本身的安全，涵盖数据中心、物理硬件、物理网络和虚拟化层。
但云中的安全是客户的责任，涵盖你放入云中的内容以及如何配置。这包括你的数据、你的用户及其权限，还有你所使用服务的各项设置。
基础设施即服务（IaaS）
基础设施即服务是一种云模型，提供商为你提供计算的基础构件，包括虚拟服务器、存储和网络。
IaaS如何运作
使用IaaS时，你向提供商申请一台虚拟机，自行选择CPU数量、内存大小、运行的操作系统以及连接的网络。几分钟内VM就能运行起来，你可以直接连接上去。
从那一刻起，这台服务器就归你管理。你需要安装软件、应用操作系统更新、配置防火墙，并保证应用持续运行。
在IaaS出现之前，要获得一台新服务器意味着订购硬件，再等上几周才能安装完成。有了IaaS，同样的服务器几分钟就能就绪，不再需要时还可以直接删除。
但要记住：IaaS卸下了硬件负担，却没有卸下服务器负担。
使用 IaaS 时，通常按服务器运行的每小时或每秒计费，再加上存储费用和出站数据传输费用。
真实案例包括：
- AWS 上的 Amazon EC2（弹性计算云）
- Google Cloud 上的 Google Compute Engine
- Microsoft Azure 上的 Azure 虚拟机
这些服务都为你提供虚拟机，并与其他 IaaS 基础组件配合使用，例如虚拟磁盘（Amazon EBS）、文件和备份存储（Amazon S3）以及私有网络（Amazon VPC）。
何时使用 IaaS
当你需要掌控操作系统及其上的一切时，IaaS 是合适的选择，尤其适用于以下情况：
- 你需要特定版本的操作系统，或托管平台不支持的软件。
- 你需要满足安全或合规要求，必须自行配置和审计服务器。
- 你要把现有应用从自有服务器迁移到云端，而不重写代码。这通常称为“直接迁移”（lift and shift）。
- 你需要频繁创建和删除开发与测试环境。
权衡取舍
与任何系统一样，选择这种模式前，有一些取舍需要了解。
首先，操作系统由你管理。打补丁、安全更新和备份都要自己处理，漏掉一次更新就可能留下安全缺口。
你还需要规划扩展。云厂商提供了自动添加服务器的工具，但配置和测试得由你完成。
此外，你可能需要掌握一些新技能。要管好服务器，需要具备 Linux 或 Windows 管理、网络和安全方面的知识。
而且空闲时间也要付费。服务器整夜空转、没有流量，照样产生费用。
平台即服务（PaaS）
平台即服务是一种云模式，云厂商为你提供现成环境来运行代码。服务器、操作系统、中间件和运行时都由厂商管理，客户只需提供应用代码和数据。
PaaS 如何工作
使用 IaaS 时，应用运行前你仍需准备服务器，包括更新操作系统、搭建 Web 服务器、安装正确的语言版本，并持续维护。
PaaS 免去了这些负担。使用 PaaS 时，你只需告诉平台应用使用哪种语言，然后提交代码，通常通过推送到 Git 或上传软件包完成。平台会构建应用，在托管服务器上运行，并给你一个网址。流量增长时，平台可以按你设定的规则运行更多应用副本。
你仍然可以决定应用分配多少内存、使用哪些设置，以及谁能部署它。只是不必再登录服务器去修补和维护了。
使用 PaaS 时，你通常按应用实际使用的资源付费，比如运行实例的规格和数量，按小时或按月计费。
真实案例包括：
- Heroku
- AWS Elastic Beanstalk
- Google App Engine
- Azure App Service
有些产品介于不同类别之间。比如 Google 的 Firebase 常被称为 PaaS，但更准确地说，它是后端即服务（BaaS）。BaaS 提供现成的后端功能，比如数据库、用户认证流程和文件存储，供应用直接调用。你不需要像在 Heroku 上那样部署整个应用。
另一个例子是 Amazon RDS（关系型数据库服务），它是一种托管数据库。AWS 负责运行数据库软件和备份，你负责管理表、数据和访问权限。它的运作方式类似 PaaS，只不过针对的是数据库。
何时使用 PaaS
- 你想快速上线一个 Web 应用或 API，把精力放在代码上。
- 团队规模小，没有专人管理服务器。
- 应用使用的语言是平台支持的常见语言，比如 Node.js、Python、Java 或 .NET。
- 你希望部署、扩缩容和监控无需自己搭建。
权衡取舍
首先是控制权更少。你不能随意安装任何软件，也不能更改操作系统设置。另外，如果平台不支持某项功能，你只能想办法绕过。
还有供应商锁定的风险。供应商锁定意味着迁移到其他提供商变得困难，因为你的应用依赖只有某一家平台才提供的功能。
此外，规模扩大后成本可能更高。随着流量增长，PaaS 的费用可能超过在自管服务器上运行同样的工作负载，因为你是在为便利付费。
而且你必须在平台限制内运作，比如最大请求时间或支持的语言版本。
最后，代码安全仍然由你负责，包括它使用的第三方库（以及随之而来的所有风险）。
软件即服务（SaaS）
软件即服务是一种云模型，提供商通过互联网交付完整应用。你通过浏览器或应用访问，运行所需的一切都由提供商管理。
SaaS 如何运作
在SaaS出现之前，使用商业软件意味着购买许可证、在每台电脑上安装，并且每有新版本都要逐台更新。举例来说，如果一个组织想要自己的邮件系统，就得自建邮件服务器、安排专人运维，还要准备备份方案。
SaaS则完全不同。服务商在自己的基础设施上运行应用，所有客户共用同一个集中更新的版本。你只需创建账户、添加用户，就能开始工作。新功能和安全补丁会自动送达，无需你安装任何东西。
你的工作重心从运行软件转向配置软件。你决定谁拥有账户、每个人能访问什么、文件如何共享。
使用SaaS，通常按用户按月或按年付费，往往还分档，档位越高功能越多。
真实案例包括：
- Gmail和Google Workspace，用于邮件、文档和文件存储
- Microsoft 365，用于Outlook、Word、Excel和Teams
- Slack，用于团队消息沟通
- Zoom，用于视频会议
- Dropbox，用于文件存储和共享
- Salesforce，用于管理客户和销售
何时使用SaaS
- 该软件解决的是许多组织共有的常见问题，比如邮件、文档、聊天或会计。
- 你不想自己构建或运行软件。
- 你的团队需要随时随地、在任何设备上访问。
- 你需要工具本周就能用上，而不是等六个月。
举个例子，假设一个拥有二十名员工的非政府组织需要专业邮件、共享文档和视频通话，但没有IT团队。借助Google Workspace或Microsoft 365，一名管理员一天之内就能为所有员工设置好账户，而服务器、更新和垃圾邮件过滤都由服务商负责。
权衡取舍
选择这一方案，你的控制权最少。你只能用服务商提供的功能，如果需要它没有的东西，要么等待，要么另寻他处。
此外，你的数据存放在服务商那里。你依赖他们的安全措施，因此需要了解数据存储在哪里，以及离开时如何导出。
成本也很容易随团队规模增长。
而且，你还依赖网络连接。连接不稳定时，基于浏览器的工具可能在你最需要的时候无法使用。
定制选项也有限。将工具接入其他系统，取决于服务商允许什么。
三大模型之外：CaaS、FaaS与Serverless
IaaS、PaaS和SaaS是主要模型，但还有CaaS、FaaS和Serverless等选项。下面来看看它们各自意味着什么、如何运作。
容器即服务（CaaS）
容器把应用和运行所需的一切打包在一起，包括运行时、库和配置。因为所有东西都在包里，容器在笔记本电脑上和在云端服务器上运行效果完全一致。Docker 是构建容器最常用的工具。
容器即服务（CaaS）是一种由服务商替你运行和管理容器的模式。你提交容器镜像，服务商负责启动、故障重启，并把容器分散到多台服务器上。做这些决策的软件叫容器编排器，Kubernetes 是使用最广泛的一种。
CaaS 介于 IaaS 和 PaaS 之间。相比 PaaS，你的控制权更大，因为每个容器里放什么由你决定；但运行容器的大量工作由服务商承担。
常见例子包括：
- Amazon ECS（Elastic Container Service），AWS 自研的编排器
- Amazon EKS（Elastic Kubernetes Service），AWS 上的托管 Kubernetes
- Google Kubernetes Engine（GKE），Google Cloud 上的托管 Kubernetes
使用 ECS 和 EKS 时，容器所运行的虚拟机可能仍需你自己管理，除非使用 AWS Fargate——它让你无需管理任何服务器就能运行容器。
函数即服务（FaaS）
函数即服务（FaaS）是一种你上传小块代码（称为函数）、服务商仅在事件触发时运行对应函数的模式。事件指发生的某件事，比如收到 Web 请求、上传文件或到达预定时间。
你不需要让服务器一直运行着等待任务。事件发生时，服务商启动函数、执行、然后停止。你按请求次数和每次运行消耗的计算时间付费，没有任务时就不产生计算费用。
举个例子：某网店需要在卖家每次上传商品照片时生成一张小缩略图。用 IaaS，你得让服务器全天运行来监视上传，哪怕凌晨 3 点没人上传也照跑不误。用 FaaS，上传动作本身触发一个函数生成缩略图，你只为它运行的几秒钟付费。
常见例子包括：
- AWS Lambda
- Azure Functions
- Google Cloud Run functions，原名 Google Cloud Functions
FaaS 也有取舍。每次运行都有时间限制，空闲函数启动时可能稍慢一些，这叫冷启动。
Serverless 的定位
Serverless 指这样一类云服务：你无需搭建或管理服务器，服务随需求自动伸缩，并且只为实际用量付费，而不是为闲置容量付费。
Serverless 并不是云服务栈上的第四种模型。它描述的是服务的运维和计费方式，而不是你负责管理哪些层。FaaS 属于 Serverless，但许多其他托管服务同样如此，比如用于文件存储的 Amazon S3、用于数据库的 Amazon DynamoDB，以及用于容器的 AWS Fargate。
Google Cloud Run functions 属于 CaaS，也归入 Serverless 范畴。
如何选择合适的服务模型
没有哪一种模型适合所有项目。正确的选择取决于你要构建什么、由谁来构建，以及你需要多少控制权。
为帮你做出决定，可以按顺序思考以下问题：
- 完成这项工作的软件是否已经存在？如果是，从 SaaS 入手。
- 你是否在用常见语言构建自己的应用？如果是，先看 PaaS；对于响应事件运行的小任务，则看 FaaS。
- 你的应用是否已经打包成容器？如果是，CaaS 或无服务器容器平台可能适合你。
- 你是否需要控制操作系统、定制软件，或有严格的合规要求？如果是，选择 IaaS。
- 你的流量是稳定还是不可预测？不可预测的流量通常适合 Serverless 的按用量付费模式。
从满足需求的最托管化模型起步，只有当你有了明确理由时，才向栈的下层移动。
大多数生产系统会组合多种云服务模型，各自承担不同用途。
总结
每种服务模型都在栈上的不同位置划出你与提供商之间的分工界线。IaaS 给你虚拟基础设施，你负责管理操作系统及其上的一切。PaaS 给你一个平台，你负责管理代码和数据。SaaS 给你一个成品应用，你负责管理用户、数据和设置。
CaaS 和 FaaS 介于这些模型之间，而 Serverless 描述的是你如何运维和付费。无论哪种模型，你（客户）始终要对数据以及谁可以访问数据负责。
感谢阅读！
