云計(jì)算技術(shù)應(yīng)用與發(fā)展

王 玥，田燕軍，王 莉

(山西經(jīng)貿(mào)職業(yè)學(xué)院，山西 太原030024)

0 引言

云計(jì)算已不簡(jiǎn)單是使用網(wǎng)絡(luò)資源的一種手段，更是定位新一代信息技術(shù)的“中樞神經(jīng)”，是分布式計(jì)算、效用計(jì)算、負(fù)載均衡、并行計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、熱備份冗雜和虛擬化等計(jì)算機(jī)技術(shù)混合演進(jìn)并躍升的結(jié)果[1]。從本質(zhì)上說(shuō)，云計(jì)算就是一種共享資源和服務(wù)的方式，硬件資源、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用環(huán)境都可以被隨時(shí)隨地分配調(diào)用，也可靈活地按需按量去調(diào)整。凡是符合上述理念的IT服務(wù)都可以叫做云計(jì)算服務(wù)。

1 云計(jì)算發(fā)展歷程

1961年，圖靈獎(jiǎng)獲得者約翰·麥卡錫，參加麻省理工學(xué)院一百周年紀(jì)念典禮時(shí)，第一次提出了“Utility Computing”的概念[2]，其設(shè)想計(jì)算機(jī)會(huì)像生活中的水、電、煤氣等變成一種公共資源，被人們作為生活必需品使用，其實(shí)這就是最早的云計(jì)算理念。

進(jìn)入21世紀(jì)后，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)入WEB2.0時(shí)代，一些大型互聯(lián)網(wǎng)公司開(kāi)始致力于開(kāi)發(fā)提供大型算力的技術(shù)。

2006年8月9日，谷歌當(dāng)時(shí)的首席執(zhí)行官埃里克·施密特在搜索引擎大會(huì)上，第一次命名并闡述“云計(jì)算”(Cloud Computing)的概念。此后相關(guān)聯(lián)的產(chǎn)品和服務(wù)不斷出現(xiàn)，云計(jì)算的商業(yè)模式逐漸成型，云計(jì)算也進(jìn)入萌芽期。

2010年7月，NASA發(fā)起了OpenStack開(kāi)源項(xiàng)目。隨著越來(lái)越多個(gè)人愛(ài)好者、企業(yè)加入，云計(jì)算形成了以O(shè)penStack及云原生為核心的技術(shù)體系，云計(jì)算進(jìn)入發(fā)展期。

2015年～2020年間，云計(jì)算在市政、金融、交通等傳統(tǒng)行業(yè)應(yīng)用并拓展，云計(jì)算進(jìn)入了應(yīng)用期。

2020年以來(lái)，隨著全球新冠疫情的持續(xù)，遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)在線業(yè)務(wù)需求爆發(fā)，云計(jì)算技術(shù)對(duì)復(fù)工復(fù)產(chǎn)、全球經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)注入了巨大活力和動(dòng)力。

2 云計(jì)算技術(shù)特點(diǎn)

云計(jì)算具有如下特點(diǎn)：

?超大規(guī)模。云計(jì)算不是簡(jiǎn)單幾臺(tái)電腦或幾個(gè)機(jī)房，在硬件配置上需要達(dá)到一定規(guī)模。阿里云已經(jīng)擁有數(shù)百萬(wàn)臺(tái)服務(wù)器，谷歌、亞馬遜、IBM、微軟等公司的云計(jì)算平臺(tái)均擁有百萬(wàn)數(shù)量級(jí)別服務(wù)器。

?虛擬化。具體技術(shù)包括計(jì)算虛擬化，存儲(chǔ)虛擬化，網(wǎng)絡(luò)虛擬化。云計(jì)算平臺(tái)可屏蔽終端軟硬件差異，用戶可在任意位置、不同類(lèi)型的終端獲取相同服務(wù)，且對(duì)于所請(qǐng)求的云上資源，用戶也無(wú)需關(guān)心存儲(chǔ)或運(yùn)行的具體位置。

?高可靠性。虛擬化技術(shù)的使用，使得云上資源之間是相互隔離，獨(dú)立互不影響。且云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)多重冗余備份、同構(gòu)計(jì)算節(jié)點(diǎn)副本等措施來(lái)提高容錯(cuò)性和可靠性。因此，云計(jì)算會(huì)比本地網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心更加可靠。

?通用性。云計(jì)算平臺(tái)類(lèi)似于計(jì)算機(jī)中的操作系統(tǒng)，可給云應(yīng)用提供統(tǒng)一通用的運(yùn)行環(huán)境，同一云計(jì)算平臺(tái)可同時(shí)支撐不同應(yīng)用場(chǎng)景。

?按需服務(wù)。云計(jì)算核心理念就是“共享”，通過(guò)構(gòu)建龐大的資源池，可以實(shí)現(xiàn)云資源的同構(gòu)化和可度量化，存儲(chǔ)能力、云主機(jī)計(jì)算能力、網(wǎng)速，都可按需選配，并可以按時(shí)按量等多種形式計(jì)費(fèi)。

?極其廉價(jià)。虛擬化技術(shù)及多種容錯(cuò)使得云計(jì)算可采用廉價(jià)的節(jié)點(diǎn)來(lái)構(gòu)成，而且自動(dòng)化運(yùn)維技術(shù)可大幅降低數(shù)據(jù)中心管理成本。云計(jì)算公共資源屬性使云上資源具有很高的利用效率，綜合而言使用云計(jì)算有很高的性價(jià)比。

3 云計(jì)算服務(wù)應(yīng)用

3.1 云計(jì)算服務(wù)類(lèi)型

云計(jì)算服務(wù)類(lèi)型通常分為IaaS、PaaS、SaaS三類(lèi)，即基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)、平臺(tái)即服務(wù)和軟件即服務(wù)[2]。

基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)(IaaS)。將云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施作為資源提供給個(gè)人或組織，如云主機(jī)、存儲(chǔ)空間、網(wǎng)絡(luò)和操作系統(tǒng)等。

平臺(tái)即服務(wù)(PaaS)。類(lèi)似于Windows、Linux系列操作系統(tǒng)，既是應(yīng)用軟件運(yùn)行的環(huán)境依賴(lài)，也是軟件開(kāi)發(fā)、測(cè)試和管理等過(guò)程的支撐平臺(tái)，PaaS將開(kāi)發(fā)平臺(tái)作為一種服務(wù)輸出，為開(kāi)發(fā)人員提供通過(guò)全球互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)建應(yīng)用程序和服務(wù)的標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境。

軟件即服務(wù)(SaaS)。應(yīng)用程序運(yùn)行在數(shù)據(jù)中心，用戶無(wú)需在本地安裝，使用瀏覽器去訪問(wèn)，可理解為一種軟件許可模式。比如WPS編輯、云端存儲(chǔ)、或協(xié)同工作功能，只需要用戶登錄驗(yàn)證即可。

3.2 云計(jì)算的行業(yè)應(yīng)用

云存儲(chǔ)是我們接觸最頻繁的一種云應(yīng)用，其能為用戶提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)歸檔和記錄管理等服務(wù)，已經(jīng)深深改變了很多人的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方式。云計(jì)算不僅僅是“網(wǎng)盤(pán)”，還有很多專(zhuān)業(yè)的行業(yè)云應(yīng)用。

3.2.1 醫(yī)療云

當(dāng)前患者就醫(yī)時(shí)預(yù)約掛號(hào)、電子病歷、醫(yī)保結(jié)算等背后都有云計(jì)算的身影。醫(yī)療云，是指?jìng)鹘y(tǒng)醫(yī)療技術(shù)結(jié)合多媒體技術(shù)、移動(dòng)通信技術(shù)、大數(shù)據(jù)技術(shù)、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等，核心是構(gòu)建以全民電子健康檔案為基礎(chǔ)，能覆蓋醫(yī)療衛(wèi)生體系的信息共享平臺(tái)。在提高醫(yī)療機(jī)構(gòu)效率、簡(jiǎn)化居民就醫(yī)流程的同時(shí)，醫(yī)療云平臺(tái)可打破醫(yī)療機(jī)構(gòu)間的信息孤島，實(shí)現(xiàn)醫(yī)療資源共享和建立遠(yuǎn)程醫(yī)療系統(tǒng)。醫(yī)療云不僅擴(kuò)大了醫(yī)患連接的空間范圍，更深遠(yuǎn)的意義是使缺醫(yī)少藥的農(nóng)村邊遠(yuǎn)地區(qū)也可享有同質(zhì)同效的醫(yī)療條件。

3.2.2 金融云

普通消費(fèi)者對(duì)金融云的接觸其實(shí)就是各大金融平臺(tái)的快捷支付。在2013年11月27日，阿里云最早推出金融云服務(wù)，可以經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單步驟即可完成銀行存款、基金保險(xiǎn)買(mǎi)賣(mài)等操作。金融云的發(fā)展是多重因素驅(qū)動(dòng)的結(jié)果，其核心旨在為銀行、基金、保險(xiǎn)等金融機(jī)構(gòu)提供IT資源和互聯(lián)網(wǎng)運(yùn)維服務(wù)。對(duì)金融機(jī)構(gòu)而言，金融云不僅為了順應(yīng)用戶習(xí)慣，獲得用戶體驗(yàn)的入口，更重要的是金融云使得各級(jí)金融相關(guān)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)中心互聯(lián)互通，可降低成本提高業(yè)務(wù)響應(yīng)能力，改善流程提升整體效率，并能提高數(shù)據(jù)安全性能，保證財(cái)產(chǎn)安全、金融安全。

3.2.3 教育云

教育云作為共享平臺(tái)提供虛擬化的硬件教育資源，以互聯(lián)網(wǎng)為連接通道，連接教育機(jī)構(gòu)、學(xué)生、老師，是教育信息化的一種發(fā)展表現(xiàn)?，F(xiàn)在流行的空中課堂、慕課就是教育云的一種具體應(yīng)用。以國(guó)家職業(yè)智慧教育平臺(tái)為例，豐富的教學(xué)資源、多樣化的教學(xué)方式，能符合現(xiàn)代化學(xué)生的生活實(shí)際，能滿足現(xiàn)代學(xué)生的學(xué)習(xí)習(xí)慣；可有效解決高等職業(yè)教育規(guī)模大、差異大的不平衡發(fā)展問(wèn)題，有效促進(jìn)辦學(xué)水平提高、師生共同成長(zhǎng)。

3.2.4 政務(wù)云

政務(wù)云的應(yīng)用，將“群眾跑”變?yōu)椤皵?shù)據(jù)跑”，提升了政府部門(mén)線上服務(wù)水平。其廣覆蓋、萬(wàn)物聯(lián)的應(yīng)用系統(tǒng)，大大提高現(xiàn)代辦公、公共交通、城市管理、企業(yè)誠(chéng)信及社會(huì)征信體系等領(lǐng)域的智能化水平。政務(wù)云平臺(tái)具備數(shù)據(jù)識(shí)別、分類(lèi)分級(jí)、脫敏、異常檢測(cè)、監(jiān)測(cè)預(yù)警等監(jiān)控防御機(jī)制，實(shí)現(xiàn)政務(wù)云的安全、可信、可靠。通過(guò)“一朵云”，可以輔助政府決策管理，全面提升政務(wù)服務(wù)能力，切實(shí)惠及百姓生活。

3.3 云計(jì)算頭部企業(yè)

根據(jù)行業(yè)權(quán)威研究機(jī)構(gòu)Gartner的2021年全球云計(jì)算市場(chǎng)份額數(shù)據(jù)顯示，亞馬遜AWS、微軟Azure分列全球第一、第二，阿里云已連續(xù)六年份額增長(zhǎng)，國(guó)際市場(chǎng)份額為9.55%排名全球第三，處于全球云計(jì)算市場(chǎng)第一梯隊(duì)。阿里云，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)份額為37.3%,排名第一。在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)除阿里云外，還有華為云、騰訊云、天翼云和亞馬遜AWS排名前五，共占據(jù)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)約70%份額，另華為云、騰訊云也成功躋身全球十大云計(jì)算公司之列。

阿里云產(chǎn)品在計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、IaaS基礎(chǔ)能力等方面綜合實(shí)力占有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)，與此同時(shí)，伴隨多云、混合云部署等市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)，百度智能云、移動(dòng)云、聯(lián)通云、浪潮云、金山云、京東云等廠商分別在細(xì)分領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破[3]，國(guó)內(nèi)第二梯隊(duì)云計(jì)算廠商成長(zhǎng)態(tài)勢(shì)顯著，中國(guó)云計(jì)算總體上已形成“一超多強(qiáng)”的版圖格局。

4 云計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)

近年來(lái)，國(guó)家有關(guān)部門(mén)出臺(tái)了一系列云計(jì)算法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)及相關(guān)政策，頂層設(shè)計(jì)趨向完善，為云計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展指明了方向。2010年10月，在《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》中國(guó)家首次提出“新一代信息技術(shù)產(chǎn)業(yè)”概念，云計(jì)算、大數(shù)據(jù)、人工智能等行業(yè)位列其中。2021年3月，國(guó)家“十四五”規(guī)劃綱要中，云計(jì)算被列為數(shù)字經(jīng)濟(jì)重點(diǎn)產(chǎn)業(yè)之一。2021年11月，工信部印發(fā)《“十四五”軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，云計(jì)算被列為“新興平臺(tái)軟件鍛長(zhǎng)板”的重點(diǎn)領(lǐng)域之一。云計(jì)算將展現(xiàn)以下發(fā)展趨勢(shì)。

4.1 云網(wǎng)邊一體化

隨著5G移動(dòng)通信的大規(guī)模商用，無(wú)線邊緣接入能力大幅提升，資源部署會(huì)以云計(jì)算、傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)、邊緣計(jì)算多種形式存在。數(shù)據(jù)的多樣性，提出“云+邊”替代傳統(tǒng)集中算力處理模式，來(lái)解決集中模式算力覆蓋邊緣應(yīng)用場(chǎng)景、無(wú)法針對(duì)性地提供精準(zhǔn)算力。網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多維度，使得網(wǎng)絡(luò)復(fù)雜不夠靈活，運(yùn)維難度大，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的一體化可使維度降低趨于扁平，更平滑地將服務(wù)提供給用戶。

4.2 技術(shù)融合

云計(jì)算不再是提供存儲(chǔ)計(jì)算的獨(dú)立技術(shù)和服務(wù)，而是新一代信息技術(shù)創(chuàng)新和融合的交叉點(diǎn)。結(jié)合仿真技術(shù)，企業(yè)可在設(shè)計(jì)階段構(gòu)建產(chǎn)品分析模型，進(jìn)行特性預(yù)測(cè)，可有效指導(dǎo)產(chǎn)品設(shè)計(jì)提高可靠性，縮短研發(fā)周期，降低成本。結(jié)合AI，提供高彈性高性能的異構(gòu)算力，降低AI開(kāi)發(fā)門(mén)檻實(shí)現(xiàn)AI普惠。結(jié)合區(qū)塊鏈，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的安全可靠。云計(jì)算與其他信息技術(shù)的融合，才是其根本價(jià)值體現(xiàn)。

4.3 新一代安全體系

隨著“上云用數(shù)”的推進(jìn)，越來(lái)越多的資源、數(shù)據(jù)分布于云端。一是多云數(shù)據(jù)的頻繁交互、跨云訪問(wèn)傳輸使數(shù)據(jù)更多暴露在開(kāi)放環(huán)境，需更高的防護(hù)能力；二是網(wǎng)絡(luò)連接多為互聯(lián)網(wǎng)房訪問(wèn)，且時(shí)間位置多變，判斷用戶身份合法難度加大；三是云服務(wù)由單體架構(gòu)向微服務(wù)架構(gòu)轉(zhuǎn)變，導(dǎo)致微服務(wù)間的內(nèi)部流量增加，若威脅侵入服務(wù)器內(nèi)部后果不堪設(shè)想。所以急需新一代的安全體系應(yīng)對(duì)多變的云計(jì)算發(fā)展趨勢(shì)。

5 結(jié)語(yǔ)

雖然云計(jì)算在我國(guó)起步時(shí)間較晚，但發(fā)展速度并不慢，在國(guó)家政策引導(dǎo)和政企“上云用數(shù)”需求的驅(qū)動(dòng)下，云計(jì)算相關(guān)的技術(shù)、產(chǎn)品、應(yīng)用、服務(wù)及部署模式等持續(xù)創(chuàng)新和迭代，已取得突破性的發(fā)展,如阿里云IaaS基礎(chǔ)設(shè)施能力已拿下全球第一。當(dāng)前，以數(shù)字技術(shù)為代表的新一輪科技革命和產(chǎn)業(yè)變革突飛猛進(jìn)，數(shù)字經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域不斷產(chǎn)生新的技術(shù)并進(jìn)入工程化、商業(yè)化階段，新技術(shù)的成熟和應(yīng)用催生出新產(chǎn)品、新模式、新業(yè)態(tài)，對(duì)原有產(chǎn)品、模式和業(yè)態(tài)形成沖擊和替代，也帶動(dòng)一批新興企業(yè)在新領(lǐng)域高速發(fā)展[4]。云計(jì)算已成為數(shù)字經(jīng)濟(jì)時(shí)代的算力中樞和數(shù)字底座,是新型IT架構(gòu)的承載技術(shù)。在未來(lái)，我國(guó)龐大的云計(jì)算應(yīng)用市場(chǎng)及豐富的應(yīng)用場(chǎng)景，將促使云計(jì)算演變出支持產(chǎn)業(yè)快速穩(wěn)定運(yùn)行和發(fā)展的技術(shù)體系，也必然促使云計(jì)算成為推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要支持力量。