最簡單的云計算技術在網絡服務中已經隨處可見,例如搜尋引擎、網絡信箱等,使用者只要輸入簡單指令即能得到大量信息。未來如手機、GPS等行動裝置都可以透過云計算技術,發展出更多的應用服務。進一步的云計算不僅只做資料搜尋、分析的功能,未來如分析DNA結構、基因圖譜定序、解析癌癥細胞等,都可以透過這項技術輕易達成。

  稍早之前的大規模分布式計算技術即為“云計算”的概念起源,云計算時代,可以拋棄U盤等移動設備,只需要進入GoogleDocs頁面,新建文檔,編輯內容,然后,直接將文檔的URL分享給你的朋友或者上司,他可以直接打開瀏覽器訪問URL。我們再也不用擔心因PC硬盤的損壞而發生資料丟失事件。

  一、云計算的概念

  云計算概念是由Google提出的,這是一個美麗的網絡應用模式。狹義云計算是指IT基礎設施的交付和使用模式,指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得 所需的資源;廣義云計算是指服務的交付和使用模式,指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯網相關的,也可以是任 意其他的服務,它具有超大規模、虛擬化、可靠安全等獨特功效。

  1、狹義云計算

  提供資源的網絡被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來是可以無限擴展的,并且可以隨時獲取,按需使用,隨時擴展,按使用付費。這種特性經常被稱為像水電一樣使用IT基礎設施。

  2、廣義云計算

  這種服務可以是IT和軟件、互聯網相關的,也可以是任意其他的服務。這種資源池稱為“云”。“云”是一些可以自我維護和管理的虛擬計算資源,通常為一些大型服務器集群,包括計算服務器、存儲服務器、寬帶資源等等。云計算將所有的計算資源集中起來,并由軟件實現自動管理,無需人為參與。這使得應用提供者無需為繁瑣的細節而煩惱,能夠更加專注于自己的業務,有利于創新和降低成本。

  有人打了個比方:這就好比是從古老的單臺發電機模式轉向了電廠集中供電的模式。它意味著計算能力也可以作為一種商品進行流通,就像煤氣、水電一樣,取用方便,費用低廉。最大的不同在于,它是通過互聯網進行傳輸的。

  云計算是并行計算(Parallel Computing)、分布式計算(DistributedComputing)和網格計算(Grid Computing)的發展,或者說是這些計算機科學概念的商業實現。云計算是虛擬化(Virtualization)、效用計算(Utility Computing)、IaaS(基礎設施即服務)、PaaS(平臺即服務)、SaaS(軟件即服務)等概念混合演進并躍升的結果。

  總的來說,云計算可以算作是網格計算的一個商業演化版。早在2002年,我國劉鵬教授就針對傳統網格計算思路存在不實用問題,提出計算池的概念:“把分散在各地的高性能計算機用高速網絡連接起來,用專門設計的中間件軟件有機地粘合在一起,以Web界面 接受各地科學工作者提出的計算請求,并將之分配到合適的結點上運行。

  計算池能大大提高資源的服務質量和利用率,同時避免跨結點劃分應用程序所帶來的低效性和復雜性,能夠在目前條件下達到實用化要求。”如果將文中的“高性能計算機”換成“服務器集群”,將“科學工作者”換成“商業用戶”,就與當前的云計算非常接近了。

  二、云計算的演化

  云計算主要經歷了四個階段才發展到現在這樣比較成熟的水平,這四個階段依次是電廠模式、效用計算、網格計算和云計算。

  1、電廠模式階段

  電廠模式就好比是利用電廠的規模效應,來降低電力的價格,并讓用戶使用起來更方便,且無需維護和購買任何發電設備。

  2、效用計算階段

  在1960年左右,當時計算設備的價格是非常高昂的,遠非普通企業、學校和機構所能承受,所以很多人產生了共享計算資源的想法。1961年,人工智能之父麥肯錫在一次會議上提出了“效用計算”這個概念,其核心借鑒了電廠模式,具體目標是整合分散在各地的服務器、存儲系統以及應用程序來共享給多個用戶,讓用戶能夠像把燈泡插入燈座一樣來使用計算機資源,并且根據其所使用的量來付費。但由于當時整個IT產業還處于發展初期,很多強大的技術還未誕生,比如互聯網等,所以雖然這個想法一直為人稱道,但是總體而言“叫好不叫座”。

  3、網格計算階段

  網格計算研究如何把一個需要非常巨大的計算能力才能解決的問題分成許多小的部分,然后把這些部分分配給許多低性能的計算機來處理,最后把這些計算結果綜合起來攻克大問題。可惜的是,由于網格計算在商業模式、技術和安全性方面的不足,使得其并沒有在工程界和商業界取得預期的成功。

  4、云計算階段

  云計算的核心與效用計算和網格計算非常類似,也是希望IT技術能像使用電力那樣方便,并且成本低廉。但與效用計算和網格計算不同的是,2014年在需求方面已經有了一定的規模,同時在技術方面也已經基本成熟了。

  三、云計算的影響

  云計算成為繼水、電、氣和通信之后的第5個公用平臺。

  1、云計算是對IT商業模式的革命

  PaaS和SaaS顛覆了傳統的軟件開發、使用和提供模式,IaaS變革了傳統計算、存儲的提供模式。IaaS降低了服務器、計算和存儲資源能力獲取的門檻,而PaaS降低了開發者部署應用的門檻,SaaS則降低了用戶使用軟件的門檻。它們都將對未來IT格局產生巨大的變革,改變人們獲得IT的方式,以新的盈利模式運營IT。

  2、云計算導致用戶使用行為和生活的巨大改變

  云計算提供按需服務,以服務的形式提供IT,使得用戶可以像使用水電一樣使用計算和存儲;同時按使用計費。對于用戶來說,既能保持服務能力和質量,同時還可以根據自身需求調整使用模式,節約成本。特別是對于中小企業,云計算直接讓他們具備與大公司同臺競技的IT能力,帶來的是革命性的消費模式,形成新的使用習慣。

  專家表示,以云計算為代表的新型計算機模式未來將成為主流,企業購買軟件方式也將發生巨大變化,從開發、購買軟件產品、尋找系統集成商、外包,到向購買服務轉變。也就是說,隨著云計算服務提供的多樣化,像用水、用電一樣方便地享受云計算便利的大眾時代,已為時不遠。

  云計算對于用戶來說本質上是一種新型的IT商業模式,即人們獲取軟件、服務器、應用平臺的方式發生了變化,顛覆了用戶的使用習慣和理念,因此其被廣泛接受需要一個長期的過程。

  云計算提供了最可靠、最安全的數據存儲中心,用戶不用再擔心數據丟失、病毒入侵等麻煩。因為在“云”的另一端,有全世界最專業的團隊來幫你管理信息,有全世界最先進的數據中心來幫你保存數據。同時,嚴格的權限管理策略可以幫助你放心地與你指定的人共享數據。這樣,你不用花錢就可以享受到最好、最安全的服務,甚至比在銀行里存錢還方便。

  云計算對用戶端的設備要求最低,使用起來也最方便。你只要有一臺可以上網的電腦,有一個你喜歡的瀏覽器,你要做的就是在瀏覽器中鍵入URL,然后盡情享受云計算帶給你的無限樂趣。因為在“云”的另一端,有專業的 IT 人員幫你維護硬件,幫你安裝和升級軟件,幫你防范病毒和各類網絡攻擊,幫你做你以前在個人電腦上所做的一切。

  云計算可以輕松實現不同設備間的數據與應用共享。在云計算的網絡應用模式中,數據只有一份,保存在“云”的另一端,你的所有電子設備只需要連接互聯網,就可以同時訪問和使用同一份數據。

  云計算為我們使用網絡提供了幾乎無限多的可能。人電腦或其他電子設備不可能提供無限量的存儲空間和計算能力,但在“云”的另一端,由數千臺、數萬臺甚至更多服務器組成的龐大的集群卻可以輕易地做到這一點。個人和單個設備的能力是有限的,但云計算的潛力卻幾乎是無限的

  3、PC終端

  “瘦”終端是云計算終端的顯著特征。在云計算應用環境下,大部分計算在虛擬的云中完成,用戶只需使用具有一般處理能力的終端設備就能享受云計算服務。云計算解放了終端設備的計算能力,使其朝向具有普通計算能力一般的“瘦”終端方向發展。以手機為代表的移動終端在云計算模式下將得到廣泛的應用。手機等處理能力雖然不強,但云計算將計算能力集中到了云端,使得移動終端便攜性與運算能力的矛盾得到了緩解。隨著3G時代的到來,移動網絡的傳輸速度將得到極大的提升并能夠支撐基本的移動云計算。利用云端的高速處理能力,即使移動終端本身性能不高,但只要能夠與云進行輸入輸出的數據交換,便能夠得到理想使用效果。因此,手機與PC融合的趨勢將進一步加強,典型的代表是智能手機。

  四、云計算的工作原理

  在典型的云計算模式中,用戶通過終端接入網絡,向“云”提出需求;“云”接受請求后組織資源,通過網絡為“端”提供服務。用戶終端的功能可以大大簡化,諸多復雜的計算與處理過程都將轉移到終端背后的“云”上去完成。

  用戶所需的應用程序并不需要運行在用戶的個人電腦、手機等終端設備上,而是運行在互聯網的大規模服務器集群中;用戶所處理的數據也無需存儲在本地,而是保存在互聯網上的數據中心里。

  提供云計算服務的企業負責這些數據中心和服務器正常運轉的管理和維護,并保證為用戶提供足夠強的計算能力和足夠大的存儲空間。在任何時間和任何地點,用戶只要能夠連接至互聯網,就可以訪問云,實現隨需隨用。

  五、云計算具有以下特點

  云計算是通過使計算分布在大量的分布式計算機上,而非本地計算機或遠程服務器中,企業數據中心的運行將與互聯網更相似。這使得企業能夠將資源切換到需要的應用上,根據需求訪問計算機和存儲系統。

  好比是從古老的單臺發電機模式轉向了電廠集中供電的模式。它意味著計算能力也可以作為一種商品進行流通,就像煤氣、水電一樣,取用方便,費用低廉。最大的不同在于,它是通過互聯網進行傳輸的。被普遍接受的云計算特點如下:

  1) 超大規模

  “云”具有相當的規模,Google云計算已經擁有100多萬臺服務器,Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的“云”均擁有幾十萬臺服務器。企業私有云一般擁有數百上千臺服務器。“云”能賦予用戶前所未有的計算能力。

  2) 虛擬化

  云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務。所請求的資源來自“云”,而不是固定的有形的實體。應用在“云”中某處運行,但實際上用戶無需了解、也不用擔心應用運行的具體位置。

  3) 高可靠性

  “云”使用了數據多副本容錯、計算節點同構可互換等措施來保障服務的高可靠性,使用云計算比使用本地計算機可靠。

  4) 通用性

  云計算不針對特定的應用,在“云”的支撐下可以構造出千變萬化的應用,同一個“云”可以同時支撐不同的應用運行。

  5) 高可擴展性

  “云”的規模可以動態伸縮,滿足應用和用戶規模增長的需要。

  6) 按需服務

  “云”是一個龐大的資源池,你按需購買;云可以像自來水,電,煤氣那樣計費。

  7) 極其廉價

  由于“云”的特殊容錯措施可以采用極其廉價的節點來構成云,“云”的自動化集中式管理使大量企業無需負擔日益高昂的數據中心管理成本,“云”的通用性使資源的利用率較之傳統系統大幅提升,因此用戶可以充分享受“云”的低成本優勢,經常只要花費幾百美元、幾天時間就能完成以前需要數萬美元、數月時間才能完成的任務。

  云計算可以徹底改變人們未來的生活,但同時也要重視環境問題,這樣才能真正為人類進步做貢獻,而不是簡單的技術提升。

  8)環保

  通過虛擬化、效用計算等技術,云計算大大的提高了硬件的利用率,并可以均衡不同物理服務服務器的計算負載,減少能源浪費。

  9)潛在的危險性

  云計算服務除了提供計算服務外,還必然提供了存儲服務。但是云計算服務當前壟斷在私人機構(企業)手中,而他們僅僅能夠提供商業信用。對于政府機構、商業機構(特別象銀行這樣持有敏感數據的商業機構)對于選擇云計算服務應保持足夠的警惕。

  一旦商業用戶大規模使用私人機構提供的云計算服務,無論其技術優勢有多強,都不可避免地讓這些私人機構以“數據(信息)”的重要性挾制整個社會。對于信息社會而言,“信息”是至關重要的。另一方面,云計算中的數據對于數據所有者以外的其他用戶云計算用戶是保密的,但是對于提供云計算的商業機構而言確實毫無秘密可言。這就象常人不能監聽別人的電話,但是在電訊公司內部,他們可以隨時監聽任何電話。

  所有這些潛在的危險,是商業機構和政府機構選擇云計算服務、特別是國外機構提供的云計算服務時,不得不考慮的一個重要的前提。

  六、云計算的服務形式和技術

  1、云計算的服務形式

  云計算可以認為包括以下幾個層次的服務:基礎設施即服務(IaaS),平臺即服務(PaaS)和軟件即服務(SaaS)。

  IaaS:基礎設施即服務

  IaaS(Infrastructure-as-a- Service):基礎設施即服務。消費者通過Internet可以從完善的計算機基礎設施獲得服務。例如:硬件服務器租用。

  PaaS:平臺即服務

  PaaS(Platform-as-a- Service):平臺即服務。PaaS實際上是指將軟件研發的平臺作為一種服務,以SaaS的模式提交給用戶。因此,PaaS也是SaaS模式的一種應用。但是,PaaS的出現可以加快SaaS的發展,尤其是加快SaaS應用的開發速度。例如:軟件的個性化定制開發。

  SaaS:軟件即服務

  SaaS(Software-as-a- Service):軟件即服務。它是一種通過Internet提供軟件的模式,用戶無需購買軟件,而是向提供商租用基于Web的軟件,來管理企業經營活動。例如:陽光云服務器。

  2、云計算的技術

  1) 編程模式

  2) 海量數據分布存儲技術

  3) 海量數據管理技術

  4) 虛擬化技術

  5) 云計算平臺管理技術

  3、云計算的三種模式

  按照部署方式和服務對象的范圍,可以將云計算分為三類,即公共云、私有云和混合云。

  1) 公共云:是由云服務提供商運營,為最終用戶提供從應用程序、軟件運行環境,到物理基礎設施等各種各樣的IT資源。在該方式下,云服務提供商需要保證所提供資源的安全性和可能性等非功能性需求,而最終用戶不關心具體資源由誰提供、如何實現等問題。

  2) 私有云:是由企業自建自用的云計算中心,相對于公共云,私有云可以支持動態靈活的基礎設施,降低IT架構的復雜度,使各種IT資源得以整合、標準化,更加容易地滿足企業業務發展需要,同時私有云用戶完全擁有整個云計算中心的設施(如中間件、服務器、網絡及存儲設備等)。

  3)混合云:是把“公共云”和“私有云”結合在一起的方式。用戶可以通過一種可控的方式部分擁有,部分與他人共享。

  七、云計算的相關問題

  1、數據隱私問題:如何保證存放在云服務提供商的數據隱私不被非法利用,不僅需要技術的改進,也需要法律的進一步完善

  2、數據安全性:有些數據是企業的商業機密,數據的安全性關系到企業的生存和發展。云計算數據的安全性問題解決不了會影響云計算在企業中的應用。

  3、用戶的使用習慣:如何改變用戶的使用習慣,使用戶適應網絡化的軟硬件應用是長期而且艱巨的挑戰。

  4、網絡傳輸問題:云計算服務依賴網絡,2013年網速低且不穩定,使云應用的性能不高。云計算的普及依賴網絡技術的發展。

  5、缺乏統一的技術標準:云計算的美好前景讓傳統IT廠商紛紛向云計算方向轉型。但是由于缺乏統一的技術標準,尤其是接口標準,各廠商在開發各自產品和服務的過程中各自為政,這為將來不同服務之間的互連互通帶來嚴峻挑戰。

  八、云計算的應用

  1、云物聯

  “物聯網就是物物相連的互聯網”。這有兩層意思:第一,物聯網的核心和基礎仍然是互聯網,是在互聯網基礎上的延伸和擴展的網絡;第二,其用戶端延伸和擴展到了任何物品與物品之間,進行信息交換和通信。

  物聯網的兩種業務模式:

  1) MAI(M2M Application Integration), 內部MaaS;

  2) MaaS(M2M As A Service), MMO, Multi-Tenants(多租戶模型)。

  隨著物聯網業務量的增加,對數據存儲和計算量的需求將帶來對“云計算”能力的要求:

  1) 云計算:從計算中心到數據中心在物聯網的初級階段,PoP即可滿足需求;

  2) 在物聯網高級階段,可能出現MVNO/MMO營運商(國外已存在多年),需要虛擬化云計算技術,SOA等技術的結合實現互聯網的泛在服務:TaaS(everyTHING AsA Service)。

  云安全

  2、云安全(CloudSecurity)

  是一個從“云計算”演變而來的新名詞。云安全的策略構想是:使用者越多,每個使用者就越安全,因為如此龐大的用戶群,足以覆蓋互聯網的每個角落,只要某個網站被掛馬或某個新木馬病毒出現,就會立刻被截獲。

  “云安全”通過網狀的大量客戶端對網絡中軟件行為的異常監測,獲取互聯網中木馬、惡意程序的最新信息,推送到Server端進行自動分析和處理,再把病毒和木馬的解決方案分發到每一個客戶端。

  3、云存儲

  云存儲是在云計算(cloudcomputing)概念上延伸和發展出來的一個新的概念,是指通過集群應用、網格技術或分布式文件系統等功能,將網絡中大量各種不同類型的存儲設備通過應用軟件集合起來協同工作,共同對外提供數據存儲和業務訪問功能的一個系統。當云計算系統運算和處理的核心是大量數據的存儲和管理時,云計算系統中就需要配置大量的存儲設備,那么云計算系統就轉變成為一個云存儲系統,所以云存儲是一個以數據存儲和管理為核心的云計算系統。

  4、云游戲

  云游戲是以云計算為基礎的游戲方式,在云游戲的運行模式下,所有游戲都在服務器端運行,并將渲染完畢后的游戲畫面壓縮后通過網絡傳送給用戶。在客戶端,用戶的游戲設備不需要任何高端處理器和顯卡,只需要基本的視頻解壓能力就可以了。

  就現今來說,云游戲還并沒有成為家用機和掌機界的聯網模式,因為至今X360仍然在使用LIVE,PS是PS NETWORK ,wii是wi-fi。但是幾年后或十幾年后,云計算取代這些東西成為其網絡發展的終極方向的可能性非常大。

  如果這種構想能夠成為現實,那么主機廠商將變成網絡運營商,他們不需要不斷投入巨額的新主機研發費用,而只需要拿這筆錢中的很小一部分去升級自己的服務器就行了,但是達到的效果卻是相差無幾的。對于用戶來說,他們可以省下購買主機的開支,但是得到的確是頂尖的游戲畫面(當然對于視頻輸出方面的硬件必須過硬。)。

  你可以想象一臺掌機和一臺家用機擁有同樣的畫面,家用機和我們今天用的機頂盒一樣簡單,甚至家用機可以取代電視的機頂盒而成為次時代的電視收看方式。

  九、用戶用云計算做什么?

  任何一項技術的廣泛應用都離不開實際的需求和應用。不同的應用場景對ICT支撐系統的要求也不相同。例如,對于中小企業來說,ICT基礎設施建設的成本是最重要的,在銀行業數據安全是最先要解決的問題,而在新建的保險公司電話銷售部中,部署周期和系統效率則被放在第一位。因此,云計算能給企業帶來什么,才是其發展的根本。經過調查發現,以下八個方面內容,是中國用戶最關心的,也是最希望通過云計算技術實現的。

  1、降低ICT系統擁有成本

  “在云計算(公有云)方案中,所有硬件設備都由供應商提供,企業用戶可以避免集中的固定資產采購成本,同時,系統的維護與更新負擔也轉移到了服務提供商那里。因此通過云計算,用戶不必花大量資金即可獲得大量優質服務。”這是云計算最核心的理念之一,對于大部分中小企業來說,成本是最先考慮的問題,能夠獲得高質量、低成本的ICT資源具有巨大的吸引力。

  2、虛擬化

  虛擬化是最成熟的云計算基本技術之一,它包括桌面虛擬化、網絡虛擬化、存儲虛擬化、服務器虛擬化等多個層面。在大、中、小企業中都有比較成熟的應用。核心理念,就是要把ICT基礎資源的物理界限打破,形成一個可共享、可按需分配的高效資源池。在效率至上的今天,虛擬化技術可以幫助企業用戶合理調配資源,提高設備利用率,讓跨地域、跨部門間的協作更高效。

  3、大規模數據管理

  數據爆炸已經成為信息時代的基本特征,在現代企業運營過程中,會產生大量附加數據,并且,隨著互聯網應用的進一步深化,需要管理的網絡數據正急劇增加,如何管理并運用好這些數據已成為當前企業急需解決的問題。而海量數據處理能力正是云計算最主要的優勢之一。云計算技術不僅能對本地數據進行高效的組織與分析,還能對分布在不同網絡結點的數據進行有效的管理。

  4、深度數據挖掘

  隨著產業信息化進程的不斷加速,處理龐大而無序的業務數據,快速而精準地篩選出有價值的信息是現代企業共同面臨的一大挑戰。云計算強大的數據分析、處理能力是很大部分以“數據”為中心的企業最看重的能力。結合現代的數據挖掘技術與理念,云計算能夠為企業決策快速提供可靠的參考數據,為業務發展提供有效的市場預計、分析支持。

  5、高效資源管理

  企業資源管理的目的是將所有內、外部資源整合在一起,對企業采購、生產、成本、庫存、分銷、運輸、財務、人力資源進行全面規劃,從而達到最佳資源組合,取得最佳效益。在現代企業中,需要管理資源越來越多,管理難度也越來越大。如何將客戶資源、人力資源、基礎資源以及財務資源等統一管理、合理調配已經成為企業日常工作中必不可少的部分。并且,企業越大,人員越多,分支機構越復雜,資源管理的難度就越大,高效管理手段就越重要。相比其它ICT技術,不管是處理能力,還是成本支出,云計算都有比較大的優勢。在中國,越來越多的企業開始將云計算技術用于企業資源管理。

  6、動態資源分配與擴展

  很多企業業務都會有一定的淡季,在傳統ICT支撐方案中,用戶必須按最大業務容量來部署系統。在業務淡季,大量ICT資源閑置,設備利用率低下。而在云計算方案中,按需使用、即付即得的交付模式,讓底層基礎設施資源可以根據企業需求自動分配。并且,上層的應用也可以根據企業業務形態的不同,而自動搭配出多種相隔離的應用,實現了動態的資源分配與應用擴展。這種以服務為導向的ICT架構更適合現代企業發展需求,讓企業的選擇余地更大、更靈活。

  7、安全存儲

  云計算廣泛采用分布式存儲技術和虛擬存儲技術,同時引入高效的災難恢復和數據克隆技術,能夠最大程度地保證數據可靠性和安全性。在云計算方案中,數據往往存儲在“云”中的多臺服務器中,其中一臺服務出現故障并不會影響數據的正常使用和訪問,更不會丟失。對于那些對數據敏感、且業務范圍縱跨多個地域的企業來說,安全存儲十分必要。

  8、智能化項目流程管理

  結合強大的數據管理和數據挖掘能力,云計算可以幫助企業實現項目流程的自動化管理。通過全面而精細的數據分析,云計算能夠幫助決策者完成項目預期,并根據企業既定目標自動計算出流程優化方案。企業之所以選擇云計算技術來進行項目流程管理,主要是考慮到它具有“海量數據管理和海量數據挖掘”的能力。

  十、總結

  云計算提供一種按用量付費的服務模式。例如 Salesforce.com 提供按每企業用戶每月125 美元收費使用的在線客戶關系管理系統。最后從經濟方面來看,云計算的一個鮮明特點是通過采用廉價服務器而不是高性能服務器來構建提供大規模服務的基礎設施資源。例如谷歌、亞馬遜等都采用廉價服務器來提供服務。如果一種計算沒有同時具備這3 方面的特點,那很有可能不是真正意義上的云計算,而有可能是網格計算、高性能計算或是其它計算。簡而言之,云計算就是把廉價硬件軟件化、軟件服務化、服務運營化、運營規模化的一套技術和業務模式。

  (來源: 秀方案|方案壹佰 www.fangan100.com)