云計算技術應用與發(fā)展

王 玥，田燕軍，王 莉

(山西經貿職業(yè)學院，山西 太原030024)

0 引言

云計算已不簡單是使用網絡資源的一種手段，更是定位新一代信息技術的“中樞神經”，是分布式計算、效用計算、負載均衡、并行計算、網絡存儲、熱備份冗雜和虛擬化等計算機技術混合演進并躍升的結果[1]。從本質上說，云計算就是一種共享資源和服務的方式，硬件資源、網絡、應用環(huán)境都可以被隨時隨地分配調用，也可靈活地按需按量去調整。凡是符合上述理念的IT服務都可以叫做云計算服務。

1 云計算發(fā)展歷程

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

進入21世紀后，計算機網絡進入WEB2.0時代，一些大型互聯網公司開始致力于開發(fā)提供大型算力的技術。

2006年8月9日，谷歌當時的首席執(zhí)行官埃里克·施密特在搜索引擎大會上，第一次命名并闡述“云計算”(Cloud Computing)的概念。此后相關聯的產品和服務不斷出現，云計算的商業(yè)模式逐漸成型，云計算也進入萌芽期。

2010年7月，NASA發(fā)起了OpenStack開源項目。隨著越來越多個人愛好者、企業(yè)加入，云計算形成了以OpenStack及云原生為核心的技術體系，云計算進入發(fā)展期。

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

2020年以來，隨著全球新冠疫情的持續(xù)，遠程、實時在線業(yè)務需求爆發(fā)，云計算技術對復工復產、全球經濟增長注入了巨大活力和動力。

2 云計算技術特點

云計算具有如下特點：

?超大規(guī)模。云計算不是簡單幾臺電腦或幾個機房，在硬件配置上需要達到一定規(guī)模。阿里云已經擁有數百萬臺服務器，谷歌、亞馬遜、IBM、微軟等公司的云計算平臺均擁有百萬數量級別服務器。

?虛擬化。具體技術包括計算虛擬化，存儲虛擬化，網絡虛擬化。云計算平臺可屏蔽終端軟硬件差異，用戶可在任意位置、不同類型的終端獲取相同服務，且對于所請求的云上資源，用戶也無需關心存儲或運行的具體位置。

?高可靠性。虛擬化技術的使用，使得云上資源之間是相互隔離，獨立互不影響。且云計算數據中心的數據經過多重冗余備份、同構計算節(jié)點副本等措施來提高容錯性和可靠性。因此，云計算會比本地網絡數據中心更加可靠。

?通用性。云計算平臺類似于計算機中的操作系統(tǒng)，可給云應用提供統(tǒng)一通用的運行環(huán)境，同一云計算平臺可同時支撐不同應用場景。

?按需服務。云計算核心理念就是“共享”，通過構建龐大的資源池，可以實現云資源的同構化和可度量化，存儲能力、云主機計算能力、網速，都可按需選配，并可以按時按量等多種形式計費。

?極其廉價。虛擬化技術及多種容錯使得云計算可采用廉價的節(jié)點來構成，而且自動化運維技術可大幅降低數據中心管理成本。云計算公共資源屬性使云上資源具有很高的利用效率，綜合而言使用云計算有很高的性價比。

3 云計算服務應用

3.1 云計算服務類型

云計算服務類型通常分為IaaS、PaaS、SaaS三類，即基礎設施即服務、平臺即服務和軟件即服務[2]。

基礎設施即服務(IaaS)。將云計算數據中心的基礎設施作為資源提供給個人或組織，如云主機、存儲空間、網絡和操作系統(tǒng)等。

平臺即服務(PaaS)。類似于Windows、Linux系列操作系統(tǒng)，既是應用軟件運行的環(huán)境依賴，也是軟件開發(fā)、測試和管理等過程的支撐平臺，PaaS將開發(fā)平臺作為一種服務輸出，為開發(fā)人員提供通過全球互聯網構建應用程序和服務的標準環(huán)境。

軟件即服務(SaaS)。應用程序運行在數據中心，用戶無需在本地安裝，使用瀏覽器去訪問，可理解為一種軟件許可模式。比如WPS編輯、云端存儲、或協同工作功能，只需要用戶登錄驗證即可。

3.2 云計算的行業(yè)應用

云存儲是我們接觸最頻繁的一種云應用，其能為用戶提供數據存儲、數據備份、數據歸檔和記錄管理等服務，已經深深改變了很多人的數據存儲方式。云計算不僅僅是“網盤”，還有很多專業(yè)的行業(yè)云應用。

3.2.1 醫(yī)療云

當前患者就醫(yī)時預約掛號、電子病歷、醫(yī)保結算等背后都有云計算的身影。醫(yī)療云，是指傳統(tǒng)醫(yī)療技術結合多媒體技術、移動通信技術、大數據技術、物聯網技術等，核心是構建以全民電子健康檔案為基礎，能覆蓋醫(yī)療衛(wèi)生體系的信息共享平臺。在提高醫(yī)療機構效率、簡化居民就醫(yī)流程的同時，醫(yī)療云平臺可打破醫(yī)療機構間的信息孤島，實現醫(yī)療資源共享和建立遠程醫(yī)療系統(tǒng)。醫(yī)療云不僅擴大了醫(yī)患連接的空間范圍，更深遠的意義是使缺醫(yī)少藥的農村邊遠地區(qū)也可享有同質同效的醫(yī)療條件。

3.2.2 金融云

普通消費者對金融云的接觸其實就是各大金融平臺的快捷支付。在2013年11月27日，阿里云最早推出金融云服務，可以經過簡單步驟即可完成銀行存款、基金保險買賣等操作。金融云的發(fā)展是多重因素驅動的結果，其核心旨在為銀行、基金、保險等金融機構提供IT資源和互聯網運維服務。對金融機構而言，金融云不僅為了順應用戶習慣，獲得用戶體驗的入口，更重要的是金融云使得各級金融相關機構數據中心互聯互通，可降低成本提高業(yè)務響應能力，改善流程提升整體效率，并能提高數據安全性能，保證財產安全、金融安全。

3.2.3 教育云

教育云作為共享平臺提供虛擬化的硬件教育資源，以互聯網為連接通道，連接教育機構、學生、老師，是教育信息化的一種發(fā)展表現?，F在流行的空中課堂、慕課就是教育云的一種具體應用。以國家職業(yè)智慧教育平臺為例，豐富的教學資源、多樣化的教學方式，能符合現代化學生的生活實際，能滿足現代學生的學習習慣；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)展問題，有效促進辦學水平提高、師生共同成長。

3.2.4 政務云

政務云的應用，將“群眾跑”變?yōu)椤皵祿堋?，提升了政府部門線上服務水平。其廣覆蓋、萬物聯的應用系統(tǒng)，大大提高現代辦公、公共交通、城市管理、企業(yè)誠信及社會征信體系等領域的智能化水平。政務云平臺具備數據識別、分類分級、脫敏、異常檢測、監(jiān)測預警等監(jiān)控防御機制，實現政務云的安全、可信、可靠。通過“一朵云”，可以輔助政府決策管理，全面提升政務服務能力，切實惠及百姓生活。

3.3 云計算頭部企業(yè)

根據行業(yè)權威研究機構Gartner的2021年全球云計算市場份額數據顯示，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，國際市場份額為9.55%排名全球第三，處于全球云計算市場第一梯隊。阿里云，在國內市場份額為37.3%,排名第一。在國內市場除阿里云外，還有華為云、騰訊云、天翼云和亞馬遜AWS排名前五，共占據國內市場約70%份額，另華為云、騰訊云也成功躋身全球十大云計算公司之列。

阿里云產品在計算、存儲、網絡、IaaS基礎能力等方面綜合實力占有絕對優(yōu)勢，與此同時，伴隨多云、混合云部署等市場發(fā)展趨勢，百度智能云、移動云、聯通云、浪潮云、金山云、京東云等廠商分別在細分領域實現突破[3]，國內第二梯隊云計算廠商成長態(tài)勢顯著，中國云計算總體上已形成“一超多強”的版圖格局。

4 云計算發(fā)展趨勢

近年來，國家有關部門出臺了一系列云計算法規(guī)標準及相關政策，頂層設計趨向完善，為云計算產業(yè)發(fā)展指明了方向。2010年10月，在《國務院關于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的決定》中國家首次提出“新一代信息技術產業(yè)”概念，云計算、大數據、人工智能等行業(yè)位列其中。2021年3月，國家“十四五”規(guī)劃綱要中，云計算被列為數字經濟重點產業(yè)之一。2021年11月，工信部印發(fā)《“十四五”軟件和信息技術服務業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，云計算被列為“新興平臺軟件鍛長板”的重點領域之一。云計算將展現以下發(fā)展趨勢。

4.1 云網邊一體化

隨著5G移動通信的大規(guī)模商用，無線邊緣接入能力大幅提升，資源部署會以云計算、傳統(tǒng)網絡、邊緣計算多種形式存在。數據的多樣性，提出“云+邊”替代傳統(tǒng)集中算力處理模式，來解決集中模式算力覆蓋邊緣應用場景、無法針對性地提供精準算力。網絡結構的多維度，使得網絡復雜不夠靈活，運維難度大，網絡結構的一體化可使維度降低趨于扁平，更平滑地將服務提供給用戶。

4.2 技術融合

云計算不再是提供存儲計算的獨立技術和服務，而是新一代信息技術創(chuàng)新和融合的交叉點。結合仿真技術，企業(yè)可在設計階段構建產品分析模型，進行特性預測，可有效指導產品設計提高可靠性，縮短研發(fā)周期，降低成本。結合AI，提供高彈性高性能的異構算力，降低AI開發(fā)門檻實現AI普惠。結合區(qū)塊鏈，實現數據存儲的安全可靠。云計算與其他信息技術的融合，才是其根本價值體現。

4.3 新一代安全體系

隨著“上云用數”的推進，越來越多的資源、數據分布于云端。一是多云數據的頻繁交互、跨云訪問傳輸使數據更多暴露在開放環(huán)境，需更高的防護能力；二是網絡連接多為互聯網房訪問，且時間位置多變，判斷用戶身份合法難度加大；三是云服務由單體架構向微服務架構轉變，導致微服務間的內部流量增加，若威脅侵入服務器內部后果不堪設想。所以急需新一代的安全體系應對多變的云計算發(fā)展趨勢。

5 結語

雖然云計算在我國起步時間較晚，但發(fā)展速度并不慢，在國家政策引導和政企“上云用數”需求的驅動下，云計算相關的技術、產品、應用、服務及部署模式等持續(xù)創(chuàng)新和迭代，已取得突破性的發(fā)展,如阿里云IaaS基礎設施能力已拿下全球第一。當前，以數字技術為代表的新一輪科技革命和產業(yè)變革突飛猛進，數字經濟領域不斷產生新的技術并進入工程化、商業(yè)化階段，新技術的成熟和應用催生出新產品、新模式、新業(yè)態(tài)，對原有產品、模式和業(yè)態(tài)形成沖擊和替代，也帶動一批新興企業(yè)在新領域高速發(fā)展[4]。云計算已成為數字經濟時代的算力中樞和數字底座,是新型IT架構的承載技術。在未來，我國龐大的云計算應用市場及豐富的應用場景，將促使云計算演變出支持產業(yè)快速穩(wěn)定運行和發(fā)展的技術體系，也必然促使云計算成為推動產業(yè)發(fā)展的重要支持力量。