曹媛媛

(西安郵電學(xué)院經(jīng)濟(jì)與管理學(xué)院，陜西西安 710061)

云計(jì)算被認(rèn)為是繼個(gè)人電腦、互聯(lián)網(wǎng)之后電子信息技術(shù)領(lǐng)域又一次重大變革，其通過虛擬化有效地聚合各類資源、通過網(wǎng)絡(luò)化按需供給資源、通過專業(yè)化提供豐富的應(yīng)用服務(wù)，這種新型的計(jì)算資源組織、分配和使用模式，有利于合理配置計(jì)算資源并提高其利用率、降低成本、促進(jìn)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)綠色計(jì)算。云計(jì)算發(fā)展的技術(shù)基礎(chǔ)主要包括互聯(lián)網(wǎng)、網(wǎng)格計(jì)算、虛擬化技術(shù)、服務(wù)計(jì)算，以及按需付費(fèi)機(jī)制。其目標(biāo)是為用戶提供基于虛擬化技術(shù)的按需服務(wù)，提供形式主要分為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)，平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)和軟件即服務(wù)(SaaS)。依據(jù)底層基礎(chǔ)設(shè)施提供者與使用者的所屬關(guān)系，云計(jì)算平臺(tái)可以分為公共云、私有云和混合云。

各國(guó)政府都十分關(guān)注云計(jì)算并推出一系列措施推動(dòng)云計(jì)算的研發(fā)和應(yīng)用;全球電子信息領(lǐng)域的主要廠商都在圍繞云計(jì)算重新布局;主要互聯(lián)網(wǎng)公司紛紛通過開放平臺(tái)對(duì)外提供云計(jì)算服務(wù)，構(gòu)建生態(tài)鏈，形成新的競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn);各個(gè)行業(yè)也意識(shí)到云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)和價(jià)值，紛紛推出云計(jì)算相關(guān)應(yīng)用。

1 國(guó)內(nèi)外云計(jì)算發(fā)展

1.1 國(guó)外發(fā)展

美國(guó)政府在IT政策和戰(zhàn)略中加入了云計(jì)算因素，美國(guó)國(guó)防信息系統(tǒng)部門DISA正在其數(shù)據(jù)中心內(nèi)部搭建云環(huán)境。2009年，美國(guó)總統(tǒng)奧巴馬宣布將執(zhí)行一項(xiàng)影響深遠(yuǎn)的長(zhǎng)期性云計(jì)算政策，利用云計(jì)算技術(shù)建立聯(lián)邦政府網(wǎng)站，公開了大量政府?dāng)?shù)據(jù)，部署了醫(yī)療衛(wèi)生、稅收跟蹤、創(chuàng)新教育等應(yīng)用服務(wù)，試圖通過云計(jì)算技術(shù)降低政府信息技術(shù)運(yùn)行成本，壓縮美國(guó)政府支出。美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)研究所成立了專門的研究團(tuán)隊(duì)，對(duì)云計(jì)算定義形成了一個(gè)專門文檔，并開始了一個(gè)利用開源技術(shù)建設(shè)云計(jì)算平臺(tái)的項(xiàng)目。

日本內(nèi)務(wù)部和通信監(jiān)管機(jī)構(gòu)計(jì)劃建立一個(gè)名為Kasumigaseki Cloud的大規(guī)模云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，以支持所有政府運(yùn)作所需的信息系統(tǒng)。

英國(guó)政府計(jì)劃從簡(jiǎn)化桌面、標(biāo)準(zhǔn)化網(wǎng)絡(luò)、合理化數(shù)據(jù)中心建設(shè)、推廣開源軟件、建立綠色I(xiàn)T、保障信息安全等方面入手，建立國(guó)家級(jí)云計(jì)算平臺(tái)。目前，英國(guó)政府云平臺(tái)已開始運(yùn)行，超過2/3的英國(guó)企業(yè)開始使用云計(jì)算服務(wù)。

新加坡、印度政府也紛紛開始實(shí)施其云計(jì)算發(fā)展戰(zhàn)略。國(guó)際知名IT企業(yè)把云計(jì)算作為引領(lǐng)下一輪信息技術(shù)創(chuàng)新的重要產(chǎn)業(yè)機(jī)遇，紛紛投入巨資進(jìn)行前沿技術(shù)研發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)研究，希望在云計(jì)算領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。Google、IBM、微軟、雅虎和亞馬遜等企業(yè)利用彈性資源分配、綠色節(jié)能、海量數(shù)據(jù)處理等技術(shù)建立公共云平臺(tái)，為用戶提供靈活快捷高校的云計(jì)算服務(wù)。

Google公司有一套專屬的云計(jì)算平臺(tái)，這個(gè)平臺(tái)先是為Google最重要的搜索應(yīng)用提供服務(wù)，現(xiàn)在已經(jīng)擴(kuò)展到其它應(yīng)用程序。IBM的藍(lán)云計(jì)算平臺(tái)是一套軟、硬件平臺(tái)，將Internet上使用的技術(shù)擴(kuò)展到企業(yè)平臺(tái)上，使得數(shù)據(jù)中心使用類似于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算環(huán)境。亞馬遜彈性計(jì)算云用戶使用客戶端通過SOAP over HTTPS協(xié)議與亞馬遜彈性計(jì)算云內(nèi)部的實(shí)例進(jìn)行交互，這樣彈性計(jì)算云平臺(tái)為用戶或者開發(fā)人員提供了一個(gè)虛擬的集群環(huán)境。微軟推出了面向PaaS的Windows Azure操作系統(tǒng)。雅虎則開發(fā)并應(yīng)用了MapReduce的開源版本Hadoop。

1.2 國(guó)內(nèi)的發(fā)展

我國(guó)政府高度重視云計(jì)算及其發(fā)展趨勢(shì)，將云計(jì)算視為下一代信息技術(shù)的重要內(nèi)容，促進(jìn)云計(jì)算的研發(fā)和示范應(yīng)用。2010年10月18日，國(guó)家發(fā)改委、工信部聯(lián)合發(fā)文通知，要求加強(qiáng)我國(guó)云計(jì)算創(chuàng)新發(fā)展頂層設(shè)計(jì)和科學(xué)布局，并確定在北京、上海、深圳、杭州、無錫等五個(gè)城市先行開展云計(jì)算服務(wù)創(chuàng)新發(fā)展試點(diǎn)示范工作。各地也紛紛展開自己的云計(jì)劃。2008年，IBM在中國(guó)無錫建立第一個(gè)云計(jì)算中心，2009年，阿里巴巴在南京建立云計(jì)算中心。2010年，黑龍江省在哈爾濱啟動(dòng)中國(guó)云谷建設(shè)項(xiàng)目，即云計(jì)算技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈，發(fā)展高端服務(wù)業(yè)，形成未來3年百億規(guī)模的新興產(chǎn)業(yè)。北京市祥云工程列入十二五產(chǎn)業(yè)規(guī)劃，力爭(zhēng)到2015年，形成500億元產(chǎn)業(yè)規(guī)模，成為世界級(jí)的云計(jì)算產(chǎn)業(yè)基地。上海發(fā)布云海計(jì)劃，擬打造亞太地區(qū)的云計(jì)算中心。今年，廣東省推出珠三角聯(lián)云計(jì)劃，還將在東莞、惠州布局云計(jì)算，欲打造百億產(chǎn)業(yè)基地。在西部地區(qū)，成都市政府與曙光公司簽署合作協(xié)議，由曙光公司投資3.5個(gè)億建設(shè)成都云計(jì)算中心，目前已完成一期工程建設(shè)。重慶市在主城區(qū)商務(wù)之窗的北部新區(qū)將創(chuàng)立西部首個(gè)集軟件、硬件、網(wǎng)絡(luò)等服務(wù)為一體的云計(jì)算公共信息平臺(tái)。

與此同時(shí)，我國(guó)電子信息領(lǐng)域的先導(dǎo)研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)在云計(jì)算核心技術(shù)研發(fā)、應(yīng)用解決方案以及服務(wù)模式創(chuàng)新方面也展開了相關(guān)的研究，并取得了一系列重要進(jìn)展。世紀(jì)互聯(lián)推出了CloudEx產(chǎn)品線，包括完整的互聯(lián)網(wǎng)主機(jī)服務(wù)CloudEx Computing Service，基于在線存儲(chǔ)虛擬化的CloudEx Storage Service，供個(gè)人及企業(yè)進(jìn)行互聯(lián)網(wǎng)云端備份的數(shù)據(jù)保全服務(wù)等等系列互聯(lián)網(wǎng)云計(jì)算服務(wù);百度公司提出了框計(jì)算的服務(wù)模式，為用戶提供即搜即得、即搜即用簡(jiǎn)單可依賴的信息需求服務(wù)模式及服務(wù)平臺(tái);騰訊公司提出虛擬物品銷售和管理模式，構(gòu)建新的一站式在線生活互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)模式;中國(guó)移動(dòng)研究院在云計(jì)算的探索起步較早，已經(jīng)完成了云計(jì)算中心試驗(yàn);廣東電子工業(yè)研究院與東莞松山湖科技產(chǎn)業(yè)園管委會(huì)將在東莞松山湖投資2億元建立云計(jì)算平臺(tái);瑞星、金山、360等國(guó)內(nèi)網(wǎng)絡(luò)安全領(lǐng)域的知名企業(yè)都紛紛推出了云安全解決方案。2010年11月29日，由賽迪顧問推出的中國(guó)首個(gè)《中國(guó)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》正式發(fā)布，預(yù)測(cè)到2012年，中國(guó)云計(jì)算市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到606億元。

2 云計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)

2.1 信息產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的著力點(diǎn)

云計(jì)算市場(chǎng)將保持高速增長(zhǎng)態(tài)勢(shì)。一方面，中國(guó)擁有世界上數(shù)量最多的中小企業(yè)，對(duì)于這些處在成長(zhǎng)期的中小企業(yè)而言，自己投資建立數(shù)據(jù)中心的投資回報(bào)率較低，并且很難與業(yè)務(wù)的快速成長(zhǎng)匹配，而云計(jì)算的租用模式正好為這些中小企業(yè)提供了合適的解決方案;另一方面，眾多的服務(wù)器、存儲(chǔ)硬件廠商以及軟件與服務(wù)廠商都希望通過云計(jì)算平臺(tái)將自己的產(chǎn)品與解決方案推廣到政府和企業(yè)用戶中，以便未來能獲得更多的市場(chǎng)機(jī)會(huì)。隨著云計(jì)算生態(tài)鏈構(gòu)建的逐步成熟，相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈主體將努力在這一輪IT浪潮中尋找自身的優(yōu)勢(shì)位置，加速自身業(yè)務(wù)優(yōu)化升級(jí)，助推整體IT產(chǎn)業(yè)的跨越式增長(zhǎng)。

2.2 整合產(chǎn)業(yè)鏈上中下游企業(yè)

云計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展環(huán)環(huán)相扣，如同一個(gè)“金字塔”模型，從國(guó)內(nèi)市場(chǎng)目前的情況來看，不同企業(yè)在金字塔的不同級(jí)別均有動(dòng)作:處于金字塔基座位置的是基礎(chǔ)設(shè)施層，能夠提供計(jì)算、存儲(chǔ)、帶寬等按需的IaaS云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)，這是所有應(yīng)用和平臺(tái)的基礎(chǔ)，也是云計(jì)算技術(shù)實(shí)力的集中體現(xiàn);基于基礎(chǔ)設(shè)施之上的是為應(yīng)用開發(fā)提供接口和軟件運(yùn)行環(huán)境的平臺(tái)層的PaaS服務(wù);處于金字塔頂端的是應(yīng)用層，提供在線的軟件服務(wù)即SaaS服務(wù)。金字塔的3個(gè)層面合起來構(gòu)成了一條完整的云計(jì)算產(chǎn)業(yè)鏈，隨著國(guó)內(nèi)云計(jì)算應(yīng)用市場(chǎng)的進(jìn)一步發(fā)展與成熟，產(chǎn)業(yè)鏈上中下游企業(yè)整合的趨勢(shì)將更加明顯。

從云計(jì)算產(chǎn)業(yè)的發(fā)展特點(diǎn)來看，還需要注意:(1)云計(jì)算是以用戶服務(wù)為中心的，需要面向應(yīng)用針對(duì)不同行業(yè)建立云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)。(2)云計(jì)算服務(wù)的應(yīng)用推廣要注重應(yīng)用模式的研究，以獲得較好的投資效益。(3)要注重與相關(guān)技術(shù)，如高性能計(jì)算等，協(xié)同發(fā)展。

3 云計(jì)算應(yīng)用重點(diǎn)領(lǐng)域

隨著國(guó)內(nèi)外云計(jì)算技術(shù)及應(yīng)用的不斷發(fā)展，云計(jì)算已經(jīng)走過概念形成階段，相關(guān)技術(shù)日趨走向成熟，正進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用部署和運(yùn)營(yíng)階段。未來幾年，云計(jì)算應(yīng)用將以政府、高端裝備制造、現(xiàn)代農(nóng)業(yè)、教育科技、現(xiàn)代信息服務(wù)、石油石化、醫(yī)療等行業(yè)為重點(diǎn)，形成包括云計(jì)算中心服務(wù)提供商、云平臺(tái)運(yùn)營(yíng)服務(wù)提供商、云計(jì)算應(yīng)用服務(wù)提供商和用戶在內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈與生態(tài)系統(tǒng)。

(1)政府。政府不僅是云計(jì)算重要應(yīng)用領(lǐng)域，更是重要的市場(chǎng)啟動(dòng)力量，政府的推動(dòng)可以促進(jìn)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)跨越式發(fā)展。各地政府將結(jié)合當(dāng)?shù)禺a(chǎn)業(yè)規(guī)劃，積極建立云計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展與創(chuàng)新基地，通過政府資金支持大力培育云計(jì)算技術(shù)服務(wù)廠商，建立面向城市管理、產(chǎn)業(yè)發(fā)展、電子政務(wù)、中小企業(yè)服務(wù)等領(lǐng)域的云計(jì)算示范平臺(tái)，推動(dòng)國(guó)內(nèi)IT廠商向云計(jì)算服務(wù)商轉(zhuǎn)型，并引導(dǎo)云計(jì)算技術(shù)和服務(wù)廠商向產(chǎn)業(yè)基地集聚，形成合力參與全球云計(jì)算產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)。

(2)電信。依托云計(jì)算，電信運(yùn)營(yíng)商將借勢(shì)發(fā)力，對(duì)內(nèi)進(jìn)行業(yè)務(wù)系統(tǒng)IT資源整合，提升內(nèi)部IT資源的利用率和管理水平，降低業(yè)務(wù)的提供成本;對(duì)外通過云計(jì)算構(gòu)建新興商業(yè)模式的基礎(chǔ)資源平臺(tái)，提供公用IT服務(wù)，提升傳統(tǒng)電信經(jīng)濟(jì)的效率，加速電信運(yùn)營(yíng)商平臺(tái)化趨勢(shì)與產(chǎn)業(yè)鏈的整合趨勢(shì)，并在應(yīng)用層面推動(dòng)云計(jì)算的落地。

4 云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)

4.1 云平臺(tái)服務(wù)優(yōu)化管理技術(shù)

服務(wù)優(yōu)化管理是提高云平臺(tái)服務(wù)質(zhì)量和平臺(tái)性能的關(guān)鍵問題。其關(guān)鍵技術(shù)包括:云服務(wù)資源管理，研究物理機(jī)、虛擬機(jī)與虛擬集群的按需管理和分區(qū)隔離機(jī)制;云任務(wù)管理，研究云計(jì)算任務(wù)的分類、高校調(diào)度、負(fù)載平衡、功耗管理與容錯(cuò)等;云數(shù)據(jù)管理，研究大規(guī)模結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化和多媒體數(shù)據(jù)的建模、組織、存儲(chǔ)、操縱、檢索、備份和保護(hù)以及數(shù)據(jù)服務(wù)技術(shù);應(yīng)用行為分析與系統(tǒng)評(píng)測(cè)，研究云計(jì)算負(fù)載刻畫、云任務(wù)運(yùn)行監(jiān)控與云系統(tǒng)評(píng)測(cè)的度量方法和基準(zhǔn)程序集合;云安全及隱私保護(hù)，研究支持不同用戶的功能、性能和故障隔離，支持用戶身份和用戶數(shù)據(jù)的隱私保護(hù)，提供政府監(jiān)管接口等。

4.2 云計(jì)算應(yīng)用構(gòu)建與集成技術(shù)

云計(jì)算應(yīng)用構(gòu)建與集成技術(shù)是為行業(yè)用戶提供服務(wù)的關(guān)鍵問題。關(guān)鍵技術(shù)包括應(yīng)用服務(wù)化、應(yīng)用虛擬化、應(yīng)用服務(wù)集成技術(shù)。應(yīng)用服務(wù)化依托于軟件即服務(wù)，研究云計(jì)算環(huán)境中應(yīng)用服務(wù)的按需服務(wù)理論模型，應(yīng)用服務(wù)創(chuàng)建、部署、調(diào)度與執(zhí)行，應(yīng)用數(shù)據(jù)的放置、備份、傳輸、調(diào)度的策略及優(yōu)化方法，應(yīng)用服務(wù)的監(jiān)控方法等關(guān)鍵技術(shù);應(yīng)用虛擬化，為應(yīng)用軟件提供了一個(gè)虛擬的運(yùn)行環(huán)境，使得服務(wù)化的應(yīng)用可以運(yùn)行在任何共享的計(jì)算資源上。主要研究虛擬應(yīng)用裝置的創(chuàng)建、發(fā)布、按需傳輸、隔離技術(shù)和虛擬應(yīng)用裝置的運(yùn)行平臺(tái);應(yīng)用服務(wù)集成通過把多家應(yīng)用服務(wù)提供方聯(lián)合在一起來為客戶提供完整的服務(wù)。主要研究應(yīng)用集成架構(gòu)，基于瀏覽器的應(yīng)用集成方法，通用的云計(jì)算應(yīng)用服務(wù)總線技術(shù)。

4.3 云計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行技術(shù)

為了支持企業(yè)的關(guān)鍵業(yè)務(wù)，云計(jì)算平臺(tái)應(yīng)用系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行是基本需求，因此需要研究云計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)的持續(xù)運(yùn)行技術(shù)，主要研究:云計(jì)算平臺(tái)物理資源和虛擬化資源的動(dòng)態(tài)監(jiān)控技術(shù)、云計(jì)算平臺(tái)服務(wù)監(jiān)控技術(shù)、云計(jì)算應(yīng)用和用戶活動(dòng)的監(jiān)控技術(shù);基于監(jiān)控的故障預(yù)測(cè)、異常處理、容錯(cuò)及恢復(fù)機(jī)制，軟件服務(wù)無縫遷移技術(shù)等;計(jì)算系統(tǒng)持續(xù)運(yùn)行技術(shù)，研究云計(jì)算平臺(tái)中虛擬機(jī)的出錯(cuò)遷移機(jī)制、虛擬化集群的容錯(cuò)機(jī)制、虛擬機(jī)安全機(jī)制等。

4.4 云計(jì)算多模式客戶端技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)時(shí)代的計(jì)算以數(shù)據(jù)、用戶和服務(wù)為3大中心，云端共存、云端互動(dòng)是未來計(jì)算架構(gòu)發(fā)展趨勢(shì)。云客戶端既包括傳統(tǒng)的PC、筆記本，也包括手機(jī)、PDA、汽車移動(dòng)終端和家電終端等智能移動(dòng)終端設(shè)備。因此，需要研究云計(jì)算多模式客戶端技術(shù)。主要研究多種形態(tài)的云客戶端接入技術(shù)、多模式客戶端云服務(wù)環(huán)境。面向云計(jì)算典型行業(yè)應(yīng)用需求，需要研制多種形態(tài)、支持三網(wǎng)融合的輕量級(jí)云客戶端接入技術(shù)，為用戶提供簡(jiǎn)單易用的云計(jì)算服務(wù);面向典型行業(yè)應(yīng)用眾多用戶的個(gè)性化需求，研究多模式的客戶端自適應(yīng)云服務(wù)軟件環(huán)境。

5 應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)發(fā)展展望

在云應(yīng)用模式下，通過硬件虛擬化部署、信息集約化共享和系統(tǒng)開發(fā)應(yīng)用，可以幫助應(yīng)用企業(yè)有效降低信息化項(xiàng)目開發(fā)投資與技術(shù)運(yùn)維成本。從云計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)來看，云應(yīng)用最大的價(jià)值還在于能夠升級(jí)信息化架構(gòu)、創(chuàng)造新的IT運(yùn)營(yíng)管理模式，以平臺(tái)化的信息服務(wù)手段，最大限度的滿足各類IT用戶的信息化需求。另外，從創(chuàng)新的角度來看，在當(dāng)今的全球競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)中，企業(yè)只有不斷創(chuàng)新才能更好地發(fā)揮和保持自身的優(yōu)勢(shì)。云計(jì)算服務(wù)可以使得創(chuàng)新人員不被繁瑣的流程、規(guī)則以及資源限制所束縛，全神貫注于工作，從而促進(jìn)創(chuàng)新。因此，云計(jì)算的應(yīng)用已成為不容置疑的大勢(shì)所趨。

經(jīng)過多年的建設(shè)，我國(guó)的信息產(chǎn)業(yè)已取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，但云計(jì)算領(lǐng)域的發(fā)展仍相對(duì)滯后。一方面，由于以往缺乏引領(lǐng)，導(dǎo)致我國(guó)各地區(qū)、行業(yè)和部門的信息服務(wù)計(jì)算系統(tǒng)布局不合理，難以有效地滿足新興信息服務(wù)模式高速發(fā)展帶來的巨大計(jì)算和存儲(chǔ)需求;另一方面，由于國(guó)外企業(yè)對(duì)云計(jì)算核心技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)施核心部件的壟斷，以及國(guó)內(nèi)只有少數(shù)企業(yè)從事云計(jì)算基礎(chǔ)技術(shù)研發(fā)的現(xiàn)實(shí)所限，導(dǎo)致我國(guó)云計(jì)算產(chǎn)業(yè)化程度不高，各企業(yè)信息溝通不暢，與業(yè)務(wù)關(guān)聯(lián)度較低。

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