關(guān)于云計算及其建設(shè)的探討

張建國

（山西省經(jīng)濟(jì)信息中心，山西太原 030002）

1 基本概念和特點

［1］云計算由Google公司首先提出，是從2007年開始興起的商業(yè)計算模型。其最基本的概念，是將計算任務(wù)分布在由大量計算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算力、存儲空間和軟件服務(wù)。云計算具有超大規(guī)模、高擴(kuò)展性、高可靠性、高通用性等特點，是繼互聯(lián)網(wǎng)、個人電腦后信息技術(shù)的重大革新，也是信息移動化、網(wǎng)絡(luò)化趨勢的具體體現(xiàn)，代表下一代計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展方向，未來將成為影響整個IT行業(yè)的關(guān)鍵性技術(shù)。它和物聯(lián)網(wǎng)、三網(wǎng)融合被認(rèn)為是將改變?nèi)祟惿罘绞降闹匾萍紕?chuàng)新。

從技術(shù)路徑和實現(xiàn)方法看，云計算［2］（cloud computing）是透過網(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)經(jīng)搜尋、計算分析之后將處理結(jié)果回傳給用戶。通過這項技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)提供者可以在數(shù)秒之內(nèi)，達(dá)成處理數(shù)以千萬計甚至億計的信息，達(dá)到和“超級計算機(jī)”同樣強(qiáng)大效能的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。

1.1 狹義云計算

狹義云計算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的資源。

提供資源的網(wǎng)絡(luò)被稱為“云”?！霸啤敝械馁Y源在使用者看來是可以無限擴(kuò)展的，并且可以隨時獲取，按需使用，隨時擴(kuò)展，按使用付費。這種特性經(jīng)常被稱為像水電一樣使用IT基礎(chǔ)設(shè)施。

1.2 廣義云計算

廣義云計算是指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其他的服務(wù)，它具有超大規(guī)模、虛擬化、可靠安全等獨特功效。

這種提供服務(wù)的資源池稱為“云”。“云”是一些可以自我維護(hù)和管理的虛擬計算資源，通常為一些大型服務(wù)器集群，包括計算服務(wù)器、存儲服務(wù)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(xiàn)自動管理，無需人為參與。

從技術(shù)角度看，云計算是并行計算（Parallel Computing）、分布式計算（Distributed Computing）和網(wǎng)格計算（Grid Computing）的發(fā)展，或者說是這些計算機(jī)科學(xué)概念的商業(yè)實現(xiàn)。云計算是虛擬化（Virtualization）、效用計算（Utility Computing）、IaaS（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）、PaaS（平臺即服務(wù)）、SaaS（軟件即服務(wù)）等概念混合演進(jìn)并躍升的結(jié)果。

綜合目前各家的看法，我們認(rèn)為，云計算中的“云”不僅包括大量分門別類（主要是不同時間、空間、行業(yè)、部門上）的信息資源及其對應(yīng)的實體，還包括存儲、訪問（操作）、連接、分配、收集和保護(hù)它們的各種設(shè)備和技術(shù)，沒有后者就形不成資源池，更談不上云計算，但主體是信息資源及其對應(yīng)的實體，由于這種資源的不斷“浮現(xiàn)”和“沉淀”就產(chǎn)生了云計算。云計算實際上是依托信息技術(shù)通過有償（價格杠桿）或無償（政府投資等）服務(wù)對實體資源進(jìn)行全面整合、合理分配和安全維護(hù)的動態(tài)服務(wù)手段。他所覆蓋的不僅是橫向和縱向的面，還涉及到一定深度，呈現(xiàn)為T型。

圖1 廣義云計算模式圖

云集器，主要負(fù)責(zé)一定標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集，可以是自動的，也可以是手工的;云端可以隨時隨地從云資源上下載，有些可自動消失，一次性或永久性，如無人機(jī)云端為了保密就可以一次性或停機(jī)后自動消失，其有效數(shù)據(jù)，全部保存在云存儲里，硬件只是一具“僵尸”，只要把云端和其有效數(shù)據(jù)加載到另一臺機(jī)里，它就可以復(fù)活。云集器和云端多數(shù)集合在一起，具有智能、決策、識別、分析、收集、查詢、檢索、更新、刪除等功能。

2 云計算具有以下特點［3］

（1）超大規(guī)模?！霸啤本哂邢喈?dāng)?shù)囊?guī)模，Google云計算已經(jīng)擁有100多萬臺服務(wù)器，Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的“云”均擁有幾十萬臺服務(wù)器。企業(yè)私有云一般擁有數(shù)百上千臺服務(wù)器?！霸啤蹦苜x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(yīng)用服務(wù)。所請求的資源來自“云”，而不是固定的有形的實體。應(yīng)用在“云”中某處運行，但實際上用戶無需了解、也不用擔(dān)心應(yīng)用運行的具體位置。只需要一臺筆記本或者一個手機(jī)，就可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)來實現(xiàn)我們需要的一切，甚至包括超級計算這樣的任務(wù)。

（3）高可靠性?！霸啤笔褂昧藬?shù)據(jù)多副本容錯、計算節(jié)點同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機(jī)可靠。

（4）通用性。云計算不針對特定的應(yīng)用，在“云”的支撐下可以構(gòu)造出千變?nèi)f化的應(yīng)用，同一個“云”可以同時支撐不同的應(yīng)用運行。

（5）高可擴(kuò)展性?！霸啤钡囊?guī)模可以動態(tài)伸縮，滿足應(yīng)用和用戶規(guī)模增長的需要。

（6）按需服務(wù)?！霸啤笔且粋€龐大的資源池，你按需購買;“云”可以象自來水，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(jié)點來構(gòu)成云，“云”的自動化集中式管理使大量企業(yè)無需負(fù)擔(dān)日益高昂的數(shù)據(jù)中心管理成本，“云”的通用性使資源的利用率較之傳統(tǒng)系統(tǒng)大幅提升，因此用戶可以充分享受“云”的低成本優(yōu)勢，經(jīng)常只要花費幾百美元、幾天時間就能完成以前需要數(shù)萬美元、數(shù)月時間才能完成的任務(wù)。

（8）潛在的危險性。云計算服務(wù)除了提供計算服務(wù)外，還必然提供了存儲服務(wù)。但是云計算服務(wù)當(dāng)前壟斷在私人機(jī)構(gòu)（企業(yè)）手中，而他們僅僅能夠提供商業(yè)信用。對于政府機(jī)構(gòu)、商業(yè)機(jī)構(gòu)（特別象銀行這樣持有敏感數(shù)據(jù)的商業(yè)機(jī)構(gòu)）對于選擇云計算服務(wù)應(yīng)保持足夠的警惕。

3 云計算的發(fā)展原因

五個主要原因使得分布式計算必然會越來越普遍，逐漸發(fā)展成主流的計算模式而取代集中式的大型計算機(jī):

（1）現(xiàn)在分布式系統(tǒng)的第一個原因就是因為他具有比集中式系統(tǒng)更好的性能價格比。你不要高額付費就能獲得高效能計算。

（2）多數(shù)應(yīng)用本身就是分布式的。如工業(yè)企業(yè)應(yīng)用，管理部門和現(xiàn)場不在同一個地方。

（3）高可靠性。冗余不僅是生物進(jìn)化的必要條件，而且也是信息技術(shù)的特點?，F(xiàn)代分布式系統(tǒng)具有高度容錯機(jī)制，控制核反應(yīng)堆主要采用分布式來實現(xiàn)高可靠性。

（4）可擴(kuò)展性。買一臺性能更高的大型機(jī)，或者再買一臺性能相同的大型機(jī)的費用都比添加幾臺PC的費用高得多。

（5）高度靈活性。能夠兼容不同硬件廠商產(chǎn)品，兼容低配置機(jī)器和外設(shè)而獲得高性能計算。

4 云計算四個顯著特點

（1）云計算提供了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲中心，用戶不用再擔(dān)心數(shù)據(jù)丟失、病毒入侵等麻煩。

（2）云計算對用戶端的設(shè)備要求最低，使用起來也最方便。

（3）云計算可以輕松實現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)與應(yīng)用共享。

（4）云計算為我們使用網(wǎng)絡(luò)提供了幾乎無限多的可能。

5 云計算的發(fā)展現(xiàn)狀

［4］從云計算的角度看，這個世界只需5臺電腦——它們分別是谷歌、雅虎、微軟、IBM和亞馬遜。而谷歌將是最大的一個。

亞馬遜使用彈性計算云和簡單存儲服務(wù)為企業(yè)提供計算和存儲服務(wù)。收費的服務(wù)項目包括存儲服務(wù)器、帶寬、CPU資源以及月租費。月租費與電話月租費類似，存儲服務(wù)器、帶寬按容量收費，CPU根據(jù)時長（小時）運算量收費。亞馬遜把云計算做成一個大生意沒有花太長的時間:不到兩年時間，亞馬遜上的注冊開發(fā)人員達(dá)44萬人，還有為數(shù)眾多的企業(yè)級用戶。

谷歌是最大的云計算的使用者。谷歌搜索引擎就建立在分布在200多個地點、超過100萬臺服務(wù)器的支撐之上，這些設(shè)施的數(shù)量正在迅猛增長。谷歌地球、地圖、Gmail、Docs等也同樣使用了這些基礎(chǔ)設(shè)施。采用Google Docs之類的應(yīng)用，用戶數(shù)據(jù)會保存在互聯(lián)網(wǎng)上的某個位置，可以通過任何一個與互聯(lián)網(wǎng)相連的系統(tǒng)十分便利地訪問這些數(shù)據(jù)。

IBM在2007年11月推出了“改變游戲規(guī)則”的“藍(lán)云”計算平臺，為客戶帶來即買即用的云計算平臺。它包括一系列的自動化、自我管理和自我修復(fù)的虛擬化云計算軟件，使來自全球的應(yīng)用可以訪問分布式的大型服務(wù)器池。使得數(shù)據(jù)中心在類似于互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下運行計算。IBM與17個歐洲組織合作開展云計算項目。

微軟緊跟云計算步伐，于2008年10月推出了Windows Azure操作系統(tǒng)。Azure（譯為“藍(lán)天”）是繼Windows取代DOS之后，微軟的又一次顛覆性轉(zhuǎn)型——通過在互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)上打造新云計算平臺，讓W(xué)indows真正由PC延伸到“藍(lán)天”上。微軟擁有全世界數(shù)以億計的Windows用戶桌面和瀏覽器，現(xiàn)在它將它們連接到“藍(lán)天”上。Azure的底層是微軟全球基礎(chǔ)服務(wù)系統(tǒng)，由遍布全球的第四代數(shù)據(jù)中心構(gòu)成。

在我國，云計算發(fā)展也非常迅猛。2011年8月31日，由中國計算機(jī)行業(yè)協(xié)會云計算專業(yè)委員會聯(lián)合中國電子信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究院、中關(guān)村軟件園、浦東軟件園、蘇州工業(yè)園、南昌高新區(qū)以及成都高新區(qū)等單元共同在京發(fā)起成立“中國云計算基地（中心）聯(lián)盟”。

我國企業(yè)創(chuàng)造的“云安全”概念，在國際云計算領(lǐng)域獨樹一幟。云安全通過網(wǎng)狀的大量客戶端對網(wǎng)絡(luò)中軟件行為的異常監(jiān)測，獲取互聯(lián)網(wǎng)中木馬、惡意程序的最新信息，推送到服務(wù)端進(jìn)行自動分析和處理，再把病毒和木馬的解決方案分發(fā)到每一個客戶端。云安全的策略構(gòu)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(lián)網(wǎng)的每個角落，只要某個網(wǎng)站被掛馬或某個新木馬病毒出現(xiàn)，就會立刻被截獲。

“十二五”期間，福建省的云計算將實現(xiàn)快速部署，規(guī)模拓展。在電子政務(wù)、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)、電子商務(wù)等領(lǐng)域?qū)嵤┬袠I(yè)應(yīng)用示范。推動政府部門應(yīng)用云計算技術(shù)實現(xiàn)電子政務(wù)資源整合共享與業(yè)務(wù)協(xié)同，創(chuàng)新電子政務(wù)資源建設(shè)模式。建設(shè)面向經(jīng)濟(jì)和社會發(fā)展的行業(yè)云和區(qū)域云，推動云計算技術(shù)的社會化應(yīng)用［5］。

中國分析儀器業(yè)界也看中了云計算和云存儲的發(fā)展前景，未來大氣（如 PM2.5、O3、SO2等）、水資源、地質(zhì)、土壤等監(jiān)測都離不開云計算和云存儲。分析儀器作為數(shù)據(jù)采集的源頭儀器，將由被信息技術(shù)改造，變?yōu)樾枨髱有畔⒓夹g(shù)更好更深入的向前發(fā)展。分析儀器可能會在一段時期內(nèi)成為云計算和云存儲的最大應(yīng)用端［6］。

由于民間和政府的共同倡導(dǎo)和促進(jìn)，我國在圍繞云計算周邊的產(chǎn)業(yè)象雨后的春筍開始蓬勃發(fā)展。

6 政府如何面對云計算

由于云計算的諸多優(yōu)點，又代表了互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的方向，而且政府資源是所有資源中最大的一塊，資源分布的特點比較突出，多年的建設(shè)已經(jīng)積累了大量的數(shù)據(jù)，資源池的特點開始顯現(xiàn)，繼續(xù)分散投資可能造成較多的重復(fù)建設(shè)，往往許多項目投資“大”，周期“長”，由于信息技術(shù)軟件、硬件升級較快，有些項目剛剛竣工就又要面臨加固。不投資，訪問、管理、查詢、防護(hù)、速度等又成了問題，軟件急待升級，所以我國政府資源到了進(jìn)一步整合的時期，根據(jù)政府信息資源的三重性特點:保密、敏感、公開等，應(yīng)該建立幾處這樣的“政府云”，把目前這種分散的政府投資進(jìn)一步集中，如建立大地區(qū)政府云:如華北云、華南云、西北云、東北云等，這樣既有利于中央政府的統(tǒng)一管理，又有利于地方財政支出的減少，同時也保證了政府資源的全民共享，以及資源快速完整地冗余備份。可以說是一舉多得。究竟把地址選到哪里合適，有待于專家進(jìn)一步論證。不過我們也有一些自己的看法共讀者參考，希望起到一個拋磚引玉的示范。

首先，因為云資源是一個長遠(yuǎn)具有歷史意義的事情，云設(shè)備布置的環(huán)境選擇就顯得很重要，我們認(rèn)為首先應(yīng)該選擇地面上歷史文化沉淀多的地區(qū)、城市，如北京、山西太原、西安、沈陽、成都、昆明、拉薩等，山區(qū)象五臺山、武當(dāng)山、華山等，這些地方能保留下文物，說明這里的環(huán)境好，數(shù)據(jù)資源設(shè)備放在那里不易被破壞，具有天然屏障和防護(hù)的作用。象開封就不太好，地下文物多不一定好，這是河流改道的原因，地震多發(fā)的地方也不好，這些都容易給云設(shè)備帶來毀滅性破壞，容易給設(shè)備帶來慢性破壞的地方也不好，象過分潮濕的地方，歷史上戰(zhàn)爭必爭之地也不好。

其次是和其他地區(qū)關(guān)聯(lián)性要好，節(jié)點分布合理的地方，象山西晉城，長治就可以連接河北、河南、山西等，是一個很好的節(jié)點，而長春是關(guān)聯(lián)東北的好地點。

第三，人口使用密度高的地方，這就要考慮人口密集的大城市與地區(qū)，象上海、天津、重慶、江蘇、浙江、廣東、福建等。

第四，適當(dāng)建立可以防止戰(zhàn)爭破壞的秘密節(jié)點，這些節(jié)點可以委托軍方或武裝警察代管。

第五，由于云資源的這種超大規(guī)模和公共使用特性，國家應(yīng)該把云資源看成基礎(chǔ)設(shè)施，把云資源的建設(shè)納入國家基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)范疇，由國家財政統(tǒng)一支出投資，避免私人把控帶來許多不必要的擔(dān)心等弊端，從而保證云資源使用的公平性和合理性。

第六，考慮到國家周遍地區(qū)的安全問題，可以負(fù)責(zé)任的設(shè)置數(shù)個類似非軍事區(qū)云資源點，為落后或不穩(wěn)定地區(qū)提供廉價或無償?shù)脑品?wù)，減輕這些地區(qū)的投資負(fù)擔(dān)，保證邊疆的安全和穩(wěn)定。

第七，從目前科學(xué)技術(shù)等諸多方面的發(fā)展看，特別是信息技術(shù)的發(fā)展，正在越來越有利于為向社會主義方向發(fā)展提供物質(zhì)或技術(shù)的支持和依據(jù)。云計算，互聯(lián)網(wǎng)，物聯(lián)網(wǎng)的許多特點都說明了這一點。我們應(yīng)該抓住這個大好機(jī)遇，大力發(fā)展以國家投資為主的像云計算、物聯(lián)網(wǎng)等這類基礎(chǔ)設(shè)施，為穩(wěn)固和擴(kuò)大社會主義陣地做出應(yīng)該做的事業(yè)，使更多的人們依托于這種規(guī)模龐大的基礎(chǔ)設(shè)施，實現(xiàn)新形勢下，政治、經(jīng)濟(jì)、文化、教育、科技的全面創(chuàng)新，滿足人們文化、生活、生產(chǎn)、管理、娛樂、游戲、通信交流等的新要求。

第八，從宜推廣和便擴(kuò)張的角度看，云計算的內(nèi)容應(yīng)該以文化、娛樂、游戲為突破口，使規(guī)模巨大的云計算基礎(chǔ)設(shè)施成為中國特色社會主義文化大發(fā)展、大繁榮的重要載體，為全世界文化發(fā)展和繁榮做出我們必須應(yīng)該做的貢獻(xiàn)。希望一個以滿足小康為前提，以總書記科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，以文化大繁榮大發(fā)展為內(nèi)容，科技創(chuàng)新為突破，一種新的經(jīng)濟(jì)模式應(yīng)用而生。

第九，云計算基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)要符合易理，體現(xiàn)道德。易理體現(xiàn)東方文化的環(huán)境和諧，內(nèi)涵豐富，源遠(yuǎn)流長，易與不易蘊含其中。

［1］王明浩.北京啟動“祥云工程”打造云計算基地［OL］.人民網(wǎng)http://politics.people.com.cn/GB/14562/12106412.html，2010-07-09.

［2］什么是云計算?［OL］.中國云計算網(wǎng) http://www.cloudcomputing-china.cn/Article/jh/200805/1.html，2008-05.

［3］劉鵬.云計算的定義和特點［OL］.中國云計算http://www.chinacloud.cn/show.aspx?id=741＆cid=17，2012-08-03.

［4］云計算下的商業(yè)雨:全世界只需要5臺電腦［OL］.中國云計算網(wǎng) http://www.cloudcomputing-china.cn/Article/jh/200805/45.html，2008-05.

［5］福建日報.數(shù)字福建發(fā)力云計算［N］.福建日報，2011-01-24.

［6］陳素娥.分析儀器的信息化發(fā)展趨勢［J］.分析儀器，2012（3）:85-90.