云計(jì)算技術(shù)的特征及發(fā)展應(yīng)用分析　邱靖添

關(guān)鍵詞：云計(jì)算;關(guān)鍵特征;應(yīng)用發(fā)展

中圖法分類號(hào)：TP311 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

云計(jì)算（Cloud Computing）可以理解為一種新興的商業(yè)計(jì)算模型，它由虛擬化技術(shù)、分布式計(jì)算、云管理平臺(tái)等關(guān)鍵技術(shù)構(gòu)成。區(qū)別于現(xiàn)實(shí)生活中觸手可及的資源，“云”的資源是在互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群，包括服務(wù)器、存儲(chǔ)器、CPU等硬件資源，以及應(yīng)用軟件、開發(fā)環(huán)境等軟件資源。云計(jì)算的目標(biāo)是使人們能夠像使用現(xiàn)實(shí)生活中的公共資源一樣方便地使用計(jì)算、服務(wù)和應(yīng)用等信息技術(shù)資源。

1云計(jì)算的概念

目前，云計(jì)算并沒有固定的定義。從狹義的角度來說，可以將云計(jì)算理解為通過分布式計(jì)算和虛擬化等技術(shù)廠商直接搭建數(shù)據(jù)中心，通過按需租用付費(fèi)或者免費(fèi)的方式提供給開發(fā)者或者客戶，內(nèi)容包括數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)分析計(jì)算、在線軟件服務(wù)等;從廣義的角度來說，云計(jì)算是互聯(lián)網(wǎng)、軟件、信息技術(shù)相關(guān)的一種服務(wù)，這種服務(wù)關(guān)聯(lián)的共享池稱作“云”。云計(jì)算把許多計(jì)算資源結(jié)合，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化管理，以較低的人力成本及時(shí)地提供資源。

從技術(shù)層面來說，可將云計(jì)算歸類為分布式計(jì)算技術(shù)的一種，簡(jiǎn)單來說就是通過網(wǎng)絡(luò)技術(shù)將需大規(guī)模運(yùn)算處理的程序分解成若干子程序回傳給用戶，可以在極短的時(shí)間內(nèi)處理龐大的信息。在云計(jì)算技術(shù)的應(yīng)用環(huán)境下，用戶只要獲得云端授權(quán)，就可從中提取所需信息，而不需再建立復(fù)雜的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)和運(yùn)算系統(tǒng)，可以極大節(jié)省空間和資源。

2云計(jì)算的特征及關(guān)鍵技術(shù)

2.1云計(jì)算的四大基本特征

（1）按需自助服務(wù)：消費(fèi)者能夠單方面按需調(diào)配資源，比如調(diào)整網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)容量、調(diào)整性能配置和服務(wù)器運(yùn)行時(shí)間等，按需選擇服務(wù)。

（2）廣泛網(wǎng)絡(luò)訪問：通過各種瘦或胖客戶端（移動(dòng)電話、平板電腦、便攜式電腦和工作站）使用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)制通過網(wǎng)絡(luò)訪問資源。

（3）資源池：通過多租戶模型，供應(yīng)商的計(jì)算資源池可服務(wù)多位消費(fèi)者，根據(jù)用戶需求動(dòng)態(tài)或重新分配不同的物理和虛擬資源。

2.2云計(jì)算服務(wù)模式

通過近幾年的發(fā)展，云計(jì)算從初期的萌芽階段逐漸形成行業(yè)的標(biāo)準(zhǔn)化，國(guó)際以及國(guó)內(nèi)的眾多廠商為滿足市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展，都在開發(fā)不同的服務(wù)模式。目前，云計(jì)算的主要服務(wù)模式有以下四種。

2.2.1SaaS?軟件級(jí)服務(wù)

SaaS（Software as a Service）：SaaS是一種基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)新型業(yè)務(wù)模式。它能根據(jù)使用者的需求提供軟件應(yīng)用服務(wù)。與傳統(tǒng)軟件服務(wù)相比主要有兩點(diǎn)不同：一是采用云服務(wù)，客戶不用自己部署服務(wù)器;二是無(wú)須專門部署安裝，客戶可以直接從網(wǎng)上下載，即裝即用。不難看出，基于這兩點(diǎn)不同，SaaS相對(duì)傳統(tǒng)的軟件服務(wù)具備的優(yōu)勢(shì)包括：一是使用者可以花費(fèi)較少的成本購(gòu)買服務(wù);二是使用效率高，可以快速部署應(yīng)用;三是后續(xù)維護(hù)的頻次和難度較低，通過自動(dòng)管理可以降低維護(hù)費(fèi)用。在這種模式下，客戶只需擁有能夠接入互聯(lián)網(wǎng)的終端，即可隨時(shí)隨地使用軟件。因此，購(gòu)買硬件、軟件，聘請(qǐng)維護(hù)人員不再像傳統(tǒng)模式那樣需要花費(fèi)大量資金，這種運(yùn)營(yíng)模式無(wú)疑是簡(jiǎn)單、高效的。

2.2.2平臺(tái)級(jí)服務(wù)（PaaS）

PaaS（Platform as a Service）：也被叫作中間件。所有的開發(fā)都可以在PasS層進(jìn)行，以節(jié)省資源與時(shí)間。PaaS公司可以為客戶提供各種開發(fā)和分發(fā)應(yīng)用的解決方案，比如操作系統(tǒng)、虛擬服務(wù)器等，因此可以節(jié)省硬件費(fèi)用。在這個(gè)過程中，客戶并不需要管理或控制底層云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，包括CPU、OS、存儲(chǔ)等，但對(duì)應(yīng)用程序有控制權(quán)。PaaS把開發(fā)環(huán)境作為一種服務(wù)（實(shí)質(zhì)上是一種分布式平臺(tái)服務(wù)），服務(wù)商給客戶提供硬件資源、開發(fā)環(huán)境、平臺(tái)等，客戶根據(jù)自身需求在其平臺(tái)上還可以開發(fā)定制屬于自己的應(yīng)用程序，并通過互聯(lián)網(wǎng)傳遞給其他客戶。

2.2.3 基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)（IaaS）

Iaas（Infrastructure as a Service）：即把硬件服務(wù)器、虛擬主機(jī)、存儲(chǔ)或網(wǎng)絡(luò)設(shè)施的基礎(chǔ)設(shè)施層作為服務(wù)進(jìn)行出租，包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。所以這種模式并不需要維護(hù)成本和存放設(shè)備、設(shè)施的場(chǎng)地，隨時(shí)隨地可以利用硬件設(shè)施來運(yùn)行自己需要的程序?？蛻舨⒉恢苯訉?duì)底層云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行管理或控制，但可以管理操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)、應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)信息。這是一種托管硬件計(jì)量服務(wù)的模式，用戶付費(fèi)使用廠商的由多臺(tái)服務(wù)器組成的“云端”基礎(chǔ)硬件設(shè)施，客戶只需低成本按需租用相應(yīng)計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力，大大降低了客戶在硬件配置和維護(hù)上的開銷。

2.3 云計(jì)算的部署模型

（1）私有云：云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)提供給包含多個(gè)消費(fèi)者的單一組織專門使用。該云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)可以由該組織、第三方機(jī)構(gòu)或他們的組合來?yè)碛小⒐芾砗瓦\(yùn)營(yíng)，基礎(chǔ)架構(gòu)可以位于組織內(nèi)部或外部。可以形象理解為：在自己家里做飯，前提是需要先建造自己的廚房還有鍋碗瓢盆和購(gòu)買食物，然后自己下廚做飯，吃完了還得親自去擦桌子洗碗。這種模式的私密性強(qiáng)，但花費(fèi)和資源消耗較大。

（2）公有云：云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)提供給公眾開放使用，該云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)可以由商業(yè)機(jī)構(gòu)、學(xué)術(shù)組織或政府機(jī)關(guān)或者他們的組合來?yè)碛小⒐芾砗瓦\(yùn)營(yíng)，基礎(chǔ)架構(gòu)位于云計(jì)算服務(wù)提供商內(nèi)部。可以形象理解為：不想自己做飯，就到外面的餐館吃飯，自己點(diǎn)菜，菜怎么做、上菜的順序由餐館安排，自己吃完就結(jié)賬走人。制定做菜順序和加快出菜速度可以類比負(fù)載均衡和虛擬化概念。

（3）混合云：由兩個(gè)或多個(gè)獨(dú)立的不同云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)（私有、社區(qū)或公有）組成，它們通過一定的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)進(jìn)行綁定，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)和應(yīng)用程序的可移植?？梢孕蜗罄斫鉃椋翰挥米约鹤鲲?，也不去外面的餐館就餐，而是請(qǐng)廚師上自己家里來做飯，這就是混合的概念。

2.4云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)

云計(jì)算的發(fā)展是一個(gè)基于關(guān)鍵技術(shù)不斷演變、創(chuàng)新的過程，并不是某一獨(dú)有的技術(shù)，而是將相關(guān)的技術(shù)最終整合在一起才發(fā)展成今天所見的云計(jì)算產(chǎn)品和服務(wù)。

2.4.1虛擬化技術(shù)

虛擬化就是通過軟件與硬件解耦，實(shí)現(xiàn)資源池化與彈性擴(kuò)展。主流虛擬化技術(shù)有KVM，Xen，VMware，Hyper?V等。目前，KVM是最受歡迎的虛擬化技術(shù)，AWS、阿里云、華為云、騰訊云也都從Xen轉(zhuǎn)向了KVM。

除了軟件虛擬化，還有硬件輔助虛擬化（如Intel?VT或ADM?V），比如通過引入新的指令和運(yùn)行模式，來解決軟件無(wú)法實(shí)現(xiàn)完全虛擬化的問題，同時(shí)也能進(jìn)一步提升虛擬化的性能與處理能力。

2.4.2分布式技術(shù)

分布式技術(shù)就是把同一個(gè)任務(wù)分布到多個(gè)網(wǎng)絡(luò)互連的物理節(jié)點(diǎn)上并發(fā)執(zhí)行，最后匯總結(jié)果。分布式系統(tǒng)的擴(kuò)展性、性能、容量、吞吐量等可以隨著節(jié)點(diǎn)的增加而線性增長(zhǎng)，非常適合云計(jì)算這種大規(guī)模的系統(tǒng)。在云上主要應(yīng)用包括：分布式存儲(chǔ)、分布式數(shù)據(jù)庫(kù)、分布式緩存、分布式消息隊(duì)列等。

2.4.3云管理平臺(tái)

云平臺(tái)對(duì)敏捷高效的管控運(yùn)維非常重要。云管理通常涉及四個(gè)層面：一是租戶端管理，讓用戶能有效管理使用基本的云服務(wù);二是運(yùn)營(yíng)管理，涉及云服務(wù)運(yùn)營(yíng)策略，如資源管理、計(jì)量計(jì)費(fèi)、消息通知等;三是運(yùn)維管理，涉及云平臺(tái)的可用性與可靠性保障，如自動(dòng)化運(yùn)維、監(jiān)控告警、運(yùn)維排障等;四是多云納管，當(dāng)前對(duì)于很多企業(yè)來說，混合云是一個(gè)趨勢(shì)———“私有云+公有云”或者引入和均衡多個(gè)云廠商。所以，需要提供能夠統(tǒng)一納管多種云以及傳統(tǒng)IT環(huán)境的管理平臺(tái)。OpenStack是一個(gè)開源的云管平臺(tái)，而各個(gè)云廠商都有自己的管控平臺(tái)，還有一些專門做多云納管的廠商，比如博云、騫云、飛致云等。

3云計(jì)算的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)

相比美國(guó)，中國(guó)的云計(jì)算起步較晚，但近幾年一直處于快速發(fā)展階段。2009年，國(guó)家陸續(xù)出臺(tái)政策高度支持云計(jì)算，使云計(jì)算得到廣泛應(yīng)用。在我國(guó)，云計(jì)算市場(chǎng)從最初的十幾億元規(guī)模增長(zhǎng)至目前的千億元規(guī)模，行業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)中國(guó)信通院調(diào)查統(tǒng)計(jì)，大概95%的企業(yè)認(rèn)為使用云計(jì)算可以降低企業(yè)IT成本;有超過10%的用戶成本節(jié)省在一半以上，其中60%的企業(yè)認(rèn)為成本降低30%以下。此外，超40%的企業(yè)表示使用云計(jì)算提升了IT運(yùn)行效率?？梢?，云計(jì)算將成為企業(yè)數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵要素。

隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展，云計(jì)算技術(shù)在服務(wù)模式和可靠性方面也將日漸完善，并行運(yùn)算、虛擬化計(jì)算、海量存儲(chǔ)等技術(shù)也將更加成熟，能夠支持更大的存儲(chǔ)空間、提供更快的處理速度。

總之，云計(jì)算的發(fā)展是一個(gè)長(zhǎng)期的過程，它跟計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)的底層虛擬化技術(shù)的發(fā)展是分不開的。虛擬化和分布式技術(shù)的發(fā)展奠定了云計(jì)算的基礎(chǔ)，而云計(jì)算平臺(tái)為AI、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)、區(qū)塊鏈打牢了地基。在云計(jì)算平臺(tái)上，政府、企業(yè)等都在不斷探索新型信息化和商業(yè)模式。但不可否認(rèn)的是，云計(jì)算技術(shù)從目前看來并不是完美的，仍然有許多方面需要完善——需要我們?cè)诨ヂ?lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信等多領(lǐng)域進(jìn)行不斷探索，使其具備更大的發(fā)展空間，更好地滿足社會(huì)發(fā)展的需要。

作者簡(jiǎn)介：

邱靖添（1991— ），碩士，工程師，研究方向：云計(jì)算相關(guān)技術(shù)、移動(dòng)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)維護(hù)與優(yōu)化、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)規(guī)劃。