關(guān)于云計算技術(shù)的一些思考

孫克泉

（天津市南開社區(qū)學(xué)院，天津市 300100）

一、序言

云計算于2007年由谷歌公司提出，是為了滿足迅速膨脹的信息搜索需要，在互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的客戶機／服務(wù)器模式基礎(chǔ)上，設(shè)計了新的計算架構(gòu)，可以將成千上萬臺計算機或服務(wù)器連接成為一個超級計算“云”，由此誕生了云計算的概念。云計算普遍運用到信息技術(shù)領(lǐng)域，是近兩三年的事情。尤其是當(dāng)前，各大IT企業(yè)均在不同程度上將云計算作為提升企業(yè)服務(wù)的手段。如谷歌、亞馬遜、IBM、微軟、雅虎、惠普等公司，都以不同的方式相繼推出云計算服務(wù)，各類相關(guān)企業(yè)也紛紛提出也正在應(yīng)用云計算。云計算技術(shù)已經(jīng)成為當(dāng)前提供各類信息服務(wù)的企業(yè)和民眾最熱門的話題，并被認(rèn)為是提高信息服務(wù)技術(shù)水平的標(biāo)志。因此，進(jìn)一步認(rèn)識云計算、探討其技術(shù)在信息領(lǐng)域的應(yīng)用、分析云計算的應(yīng)用前景，以及存在的問題和解決方法，對今后充分利用云計算，整合信息資源具有十分重要的意義。

二、云計算的內(nèi)涵與應(yīng)用

（一）云計算的內(nèi)涵

關(guān)于云計算定義有很多種，其中維基百科對云計算的定義是：云計算是分布式計算的一種，其最基本的概念是通過網(wǎng)絡(luò)將龐大的計算處理程序自動分拆成無數(shù)個較小的子程序，再交由多部服務(wù)器所組成的龐大系統(tǒng)進(jìn)行搜尋和計算分析，最后將處理結(jié)果回傳給用戶。

除以之外，國內(nèi)外許多專家學(xué)者也給出不同的云計算定義，雖然云計算沒有較為明確的定義，但大多都集中于提供服務(wù)的云計算方式上。與傳統(tǒng)計算相比，云計算更強調(diào)服務(wù)及服務(wù)方式。隨著云計算技術(shù)的迅速膨脹，對云計算的解釋也在發(fā)生著變化。

云計算的內(nèi)涵實際上是將數(shù)以萬計的計算機或服務(wù)器共同組成云計算系統(tǒng)中的“云”，我們稱之為“云端”，通過互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建的云計算平臺，利用云端的計算機或服務(wù)器，為各種類型的用戶（包括普通和企業(yè)用戶）實時提供數(shù)據(jù)處理和復(fù)雜計算服務(wù)。

從商業(yè)角度看，由于各大知名企業(yè)的服務(wù)器和硬件設(shè)施利用率不是很高，往往低于50%以上。為了利用這些閑置的資源和充分發(fā)揮其自身的計算能力，為用戶提供更加便利的服務(wù)以獲取最大利益，提出了云計算這一解決方案。在云計算環(huán)境下提供軟件服務(wù)，可以省去用戶繁瑣的軟件安裝配置和升級；利用云計算構(gòu)建強大的數(shù)據(jù)中心，為客戶提供數(shù)據(jù)存儲服務(wù)，使用戶不必購買昂貴的存儲設(shè)備；構(gòu)建云計算平臺，使用戶只需一個瀏覽器，通過該平臺就可完成在任何設(shè)備上想做的事情，以降低用戶開發(fā)、部署和維護的成本。

云計算的架構(gòu)是根據(jù)需求大小，擴大或縮小服務(wù)規(guī)模和資源，由系統(tǒng)統(tǒng)一、動態(tài)、按需的方式分配給客戶資源，而客戶并不知道云計算提供資源的位置，只需根據(jù)提供的不同服務(wù)和付費方式，獲取云計算服務(wù)商提供的服務(wù)。

從目前情況分析，在云計算架構(gòu)下，主要提供的服務(wù)分為三個層次：一是在云計算平臺上構(gòu)建的軟件服務(wù)；二是構(gòu)建的計算平臺服務(wù)；三是提供計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)等資源的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。

綜上所述，“云”是指在互聯(lián)網(wǎng)中的成千上萬的高性能計算機或服務(wù)器。云計算的目的是利用網(wǎng)上的設(shè)備為用戶提供各種服務(wù)，包括軟件服務(wù)、存儲服務(wù)、計算服務(wù)等。使用戶盡量減少購買高性能的硬件用于提高存儲和計算能力，并避免繁瑣的軟件安裝等。

（二）云計算技術(shù)發(fā)展的因素

1．計算能力的提高

隨著CPU向多核進(jìn)化及虛擬技術(shù)的不斷發(fā)展和完善，使得信息系統(tǒng)具有高性能，低能耗，加上互聯(lián)網(wǎng)的帶寬可將更多的資源和軟件以服務(wù)的形式送到客戶端。另外，數(shù)據(jù)挖掘、海量存儲、人工智能等技術(shù)的不斷發(fā)展，使數(shù)據(jù)更新結(jié)構(gòu)化，更容易實現(xiàn)智能搜索，具備提供高性能服務(wù)的超強計算能力。

2．充分利用資源，降低成本。

云計算利用虛擬化技術(shù)對軟硬件資源進(jìn)行統(tǒng)一管理、調(diào)度和應(yīng)用，如同使用本地資源一樣，使用戶能夠很便捷地使用云服務(wù)提供的各類資源，包括網(wǎng)絡(luò)、計算、存儲等資源。在提高云服務(wù)資源的利用率同時，降低了用戶對本地資源的購置和維護成本。

3．靈活、動態(tài)地的服務(wù)

在云計算平臺上，用戶可靈活地選擇相應(yīng)的服務(wù)，并根據(jù)用戶的需求添加或取消服務(wù)項目，達(dá)到動態(tài)地擴展云服務(wù)。

二、云計算的服務(wù)模式

（一）軟件服務(wù)

通過網(wǎng)絡(luò)提供應(yīng)用程序的想法由來已久，但以前從沒有達(dá)到產(chǎn)業(yè)平臺的高度。從上世紀(jì)60年代和70年代提出的“分時系統(tǒng)”，到80年代和90年代提出的“應(yīng)用程序托管系統(tǒng)”，以及隨后二十年來，很多公司通過萬維網(wǎng)出售或免費發(fā)布應(yīng)用軟件，如電子郵件、日歷、在線出版，以及各類個人或商用軟件。只是沒有構(gòu)建軟件服務(wù)的平臺和基礎(chǔ)架構(gòu)。而當(dāng)前已有許多廠商通過云平臺基礎(chǔ)架構(gòu)提供應(yīng)用軟件，構(gòu)成云計算的軟件服務(wù)模式。

（二）存儲服務(wù)

云計算服務(wù)商為客戶或其它商家提供了全新的云計算服務(wù)模式，其中包括云計算的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。在基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)中，存儲服務(wù)顯得尤為重要。存儲服務(wù)為用戶提供了以互聯(lián)網(wǎng)為基礎(chǔ)的在線存儲服務(wù)，獲得存儲服務(wù)的用戶無需考慮存儲容量、設(shè)備類型和存儲數(shù)據(jù)的位置。

存儲服務(wù)的資源分為本地資源和分布式存儲資源。本地存儲不需要與遠(yuǎn)程的存儲進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)傳輸交互，相對效率較高；但分布式存儲要求有較高的可靠性，并且要求具有高性能。云存儲的體系結(jié)構(gòu)是由大量存儲資源組成的資源池，將分散的資源整合為高性能的分布式文件系統(tǒng)。資源池中包括大量的計算機和企業(yè)級存儲設(shè)施，云存儲服務(wù)提供商將資源池中的物理資源組織為數(shù)據(jù)中心，也就是通常所說的存儲“云”，并對其進(jìn)行統(tǒng)一管理和維護，盡量保證這些設(shè)備的正常運行。

云存儲服務(wù)必需保證很高的在線率，確?？蛻綦S時訪問自己存儲的數(shù)據(jù)，并確保存儲的數(shù)據(jù)不會丟失。否則，存儲服務(wù)提供商很難為客戶提供可靠的服務(wù)。

（三）平臺服務(wù)

平臺服務(wù)是一種服務(wù)型的主機平臺或虛擬解決方案集合，用戶通過網(wǎng)絡(luò)租用虛擬主機平臺，而無需自建硬件主機和操作系統(tǒng)，能夠省去軟硬件維護及管理的人力和時間。

三、云計算發(fā)展?fàn)顩r

谷歌（Google）、亞馬遜（Amazon）、IBM和微軟等跨國企業(yè)紛紛推出了各自云計算平臺、服務(wù)和產(chǎn)品，使人們越來越感覺到云計算的強大。尤其是近兩年，云計算迅速成為最熱門的詞匯，并將應(yīng)用云計算技術(shù)作為提升企業(yè)信息服務(wù)的標(biāo)志。

基于Google Android開放手機操作系統(tǒng)平臺研制的手機被業(yè)界統(tǒng)稱為谷歌手機（Gphone）。2008年首款谷歌手機G1面世，是一款價格低廉、功能強大的云計算終端，它采用了開放源代碼的操作系統(tǒng)工程Android，該手機內(nèi)集成了谷歌搜索、谷歌地圖、Gmail郵件等基于云計算的服務(wù)。用戶利用手機就能完成在個人電腦上的操作。

谷歌的數(shù)據(jù)中心具有強大的存儲能力，谷歌地球（Google Earth）存儲的地球影像所需的空間是巨大的。隨著互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁數(shù)量的成倍增長，數(shù)以億計的網(wǎng)頁索引也需要大量的存儲空間，而且增長迅速，另外，谷歌翻譯等其它服務(wù)也需要海量的存儲空間。這些是在谷歌構(gòu)建了云計算平臺下建立起來的強大應(yīng)用系統(tǒng)，使用戶通過瀏覽器就能享受相關(guān)的服務(wù)。同時谷歌數(shù)據(jù)中心為用戶提供了數(shù)據(jù)存儲服務(wù)。

IBM推出的“藍(lán)云”是一套軟硬件平臺，“藍(lán)云”是基于IBM的云基礎(chǔ)架構(gòu)。它大量使用了IBM先進(jìn)的大規(guī)模計算技術(shù)，將互聯(lián)網(wǎng)上使用的技術(shù)擴展到企業(yè)平臺上，數(shù)據(jù)中心使用類似于互聯(lián)網(wǎng)的計算環(huán)境。并結(jié)合IBM自身的軟硬件系統(tǒng)以及服務(wù)技術(shù)，支持開放標(biāo)準(zhǔn)與開放源代碼軟件。

亞馬遜（Amazon）公司構(gòu)建的彈性計算云（Elastic Compute Cloud簡稱EC2）提供基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。用戶可以根據(jù)自己的需求配置基于Windows或linux的虛擬機，可以使用預(yù)先構(gòu)建的或自行構(gòu)建的映像文件，也可以方使用地通過彈性計算云的應(yīng)用程序接口來管理由亞馬遜基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)提供的資源。

微軟公司也于2008年發(fā)布了一個云計算平臺 Windows Azure Service Platform（藍(lán)天服務(wù)平臺），Azure的底層是微軟全球基礎(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)，是由遍布全球的第四代數(shù)據(jù)中心構(gòu)成。Azure據(jù)稱是繼Dos、Windows后通過在互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)上打造的新的計算平臺，將擁有全世界數(shù)以億計的Windows用戶桌面和瀏覽器的用戶連接到“藍(lán)天”上，它希望像Windows催生規(guī)模巨大的PC產(chǎn)業(yè)一樣，造就全新的“云產(chǎn)業(yè)”。

在我國，云計算發(fā)展也非常迅猛。各大信息服務(wù)運營商也紛紛推出云計算服務(wù)，如阿里巴巴、中國移動等。有許多知名企業(yè)將云計算確定為未來的發(fā)展方向。最新發(fā)布的《中國云計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展白皮書》預(yù)計，到2012年，中國云計算市場規(guī)模將達(dá)606．78億元。十二五期間，我國云計算產(chǎn)業(yè)鏈規(guī)模可達(dá)7500億至1萬億人民幣。誘人的發(fā)展前景，不但吸引了諸多企業(yè)殺入這個市場，甚至連很多地方政府都對云計算青睞有加，各種“云計算中心”先后在各地開花。

不過，關(guān)于云計算技術(shù)，也有不同的聲音，百度CEO李彥宏指出：“云計算這個東西不客氣一點講，它是新瓶裝舊酒，沒有新東西?！崩顝┖瓯硎?，15年前，業(yè)界講客戶端跟服務(wù)器的關(guān)系，再往后講基于互聯(lián)網(wǎng)WEB界面的服務(wù)，現(xiàn)在講云計算，實際上本身都是一樣，主要都是在服務(wù)器這端來做。

雖然云計算技術(shù)的應(yīng)用取得了很大的進(jìn)展，但關(guān)于云計算技術(shù)仍然存在諸多問題有待解決，下面就此問題進(jìn)一步地分析探討。

四、云計算技術(shù)存在的問題

雖然云計算技術(shù)可以節(jié)約成本，并具有高可用性和易擴展性，但也存在諸多問題。如可靠性、安全性等問題。

（一）用戶的控制權(quán)問題

起初是一些公司利用閑置的處理能力提供云服務(wù)，然后，一些云計算提供商為確保優(yōu)化的系統(tǒng)功能和擴大業(yè)務(wù)范圍，開始組建單獨的云計算服務(wù)的專用數(shù)據(jù)中心。一些企業(yè)用戶將它們的服務(wù)建立在這些大企業(yè)的云計算數(shù)據(jù)中心上。普通用戶則直接或間接地獲得云服務(wù)。

無論是普通用戶還是企業(yè)用戶，在使用云服務(wù)提供商提供的平臺來完成數(shù)據(jù)處理等活動時，其實際控制權(quán)在云服務(wù)提供商手中，用戶不可能根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求改變云平臺技術(shù)，而云服務(wù)提供商可以改變它，且無需得到用戶的許可。另外，如果要與不滿意的云服務(wù)提供商終止業(yè)務(wù)，能否很便捷，順利、完全地將其業(yè)務(wù)移動到其它云服務(wù)提供商，也是一個值得注意的問題?？赡苡捎跀?shù)據(jù)和軟件格式的不同，而帶來很多麻煩。

（二）可靠性問題

在云服務(wù)提供商為用戶提供服務(wù)資源時，很可能由于虛擬機或互聯(lián)網(wǎng)流量達(dá)到飽和而造成對性能的影響，可能會出現(xiàn)延遲或網(wǎng)絡(luò)擁堵等現(xiàn)象。如果不能及時補救，會給用戶帶來一定的損失。例如，2008年初，亞馬遜公司出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)服務(wù)宕機事件，使得數(shù)千個依賴亞馬遜云計算服務(wù)的網(wǎng)站受到影響；2009年初，谷歌的Gmail服務(wù)出現(xiàn)全球性故障，至服務(wù)中斷長達(dá)4小時。其主要原因是數(shù)據(jù)中心過載產(chǎn)生連鎖效應(yīng)；也是在這個時期，微軟的云計算平臺Azure停止運行約22個時，雖未給詳細(xì)的故障原因，但業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為也是與數(shù)據(jù)中心處理能力和存儲設(shè)備有關(guān)。

（三）安全隱私問題

云計算服務(wù)存在的主要問題還是信息安全問題。當(dāng)用戶利用存儲服務(wù)時，提供存儲服務(wù)的物理設(shè)備可能在世界的任何地方。來自云服務(wù)提供商內(nèi)部的管理，以及來自外部的攻擊，都存在著信息泄漏或丟失的安全隱患。另一方面，由于各個國家或地區(qū)法律法規(guī)不盡相同，一旦用戶遇到信息被泄漏或丟失，造成的損失無法估量，很難得到合理的賠償，甚至無法挽回。

（四）關(guān)于軟件服務(wù)問題

云計算服務(wù)中，軟件服務(wù)是典型的服務(wù)方式。它使用戶免去軟件安裝、配置、維護等繁瑣的工作。雖然如此，也只是提供特定的軟件，如影音媒體服務(wù)、電子商務(wù)服務(wù)、手機服務(wù)等類型的軟件。而對于各行各業(yè)用戶使用的不同類型、千變?nèi)f化的軟件，均由云服務(wù)商提供顯然是不可能的，至少短時間內(nèi)難以實現(xiàn)。

另外，如果軟件開發(fā)人員利用云計算技術(shù)提供的產(chǎn)品，或?qū)⒃朴嬎慵夹g(shù)應(yīng)用程序綁定到自己開發(fā)的軟件中，就需要云服務(wù)商提供應(yīng)用程序接口和相關(guān)技術(shù)，這樣就增加了軟件開發(fā)人員對云計算服務(wù)商的依賴性。因此，是必給基于云計算服務(wù)的軟件開發(fā)人員帶來了很大的局限性。

五、總結(jié)

云計算技術(shù)是一種新的計算模式，試圖為用戶提供高性能、易擴展的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。在盡量降低用戶的開發(fā)、存儲、計算等成本的前提下，使用戶能夠快速、便捷地獲取軟件、基礎(chǔ)設(shè)施和云計算平臺服務(wù)。但是，在云計算迅猛發(fā)展的同時，也伴隨著用戶控制權(quán)、可靠性、信息安全等諸多問題。另外，關(guān)于云計算的體系結(jié)構(gòu)、數(shù)據(jù)管理、安全、編程和標(biāo)準(zhǔn)化等問題都有待進(jìn)一步地研究。

［1］武星，王旻超，張武，李青．云計算研究綜述［J］．科技創(chuàng)新與生產(chǎn)力，2011，（06）．

［2］李莉，廖劍偉，歐靈．云計算初探［J］．計算機應(yīng)用研究，2010，（12）．

［3］劉鵬．云計算［M］．電子工業(yè)出版社，2010．