基于專利分析角度的云計算技術(shù)分類

覃冬梅 陳玉華 孟祥岳 何名倫 劉光德 張 文 王艷臣 鄭 寧

國家知識產(chǎn)權(quán)局專利審查協(xié)作北京中心

引言

云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的新的計算模式。它通過互聯(lián)網(wǎng)上異構(gòu)、自治的服務(wù)為企業(yè)和個人提供動態(tài)可伸縮的虛擬化的資源的計算模式。它可以給用戶提供最安全可靠的數(shù)據(jù)存儲，可以以低廉的價格給用戶提供高性能的計算服務(wù)，還可以實現(xiàn)不同設(shè)備間的數(shù)據(jù)和應(yīng)用共享。正是這些無可比擬的優(yōu)勢，使得云計算近些年發(fā)展的如火如荼。正因如此，云計算得到業(yè)界的廣泛推崇，被認(rèn)為是最有發(fā)展前景的一項技術(shù)。

如何從中提前探知出云計算的發(fā)展方向、尋找出云計算中的技術(shù)瓶頸、把握住云計算中新的發(fā)展機遇、把握新的增長點成為所有企業(yè)關(guān)注的重點?；谖覀儗υ朴嬎泐I(lǐng)域的了解，本文擬通過對云計算領(lǐng)域當(dāng)前技術(shù)熱點、技術(shù)分類等情況進(jìn)行研究，希望得到相關(guān)數(shù)據(jù)和結(jié)論，以期幫助我國的計算機軟件行業(yè)企業(yè)及相關(guān)研發(fā)機構(gòu)了解相關(guān)的技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展方向，掌握相關(guān)技術(shù)的發(fā)展動態(tài)。

1 云計算技術(shù)概況

1）定義

目前對云計算并沒有統(tǒng)一的定義，每種定義都從不同角度給出，例如，維基百科中認(rèn)為：云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機和其他設(shè)備[1]；而美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院將云計算定義為：云計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問，計入可配置的計算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用軟件、服務(wù)），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互。云計算是分布式計算、并行計算和網(wǎng)格計算的發(fā)展，或者說是這些科學(xué)概念的商業(yè)實現(xiàn)[2]。無論從哪種角度看云計算，其核心都是一樣的，即向用戶提供計算服務(wù)。

2）系統(tǒng)架構(gòu)

云計算從系統(tǒng)層次來分，一般分為三層：云軟件Software as a Service (SaaS)、云平臺Platform as a Service (PaaS)、云設(shè)備Infrastructure as a Service (IaaS)。

·云軟件——上層，提供各式各樣的軟件服務(wù)，所有人可以自由開發(fā)。

·云平臺——中層，提供程序開發(fā)平臺和操作系統(tǒng)平臺。

·云設(shè)備——底層，將基礎(chǔ)設(shè)備集成起來。

2 云計算技術(shù)分類

基于專利分析角度的技術(shù)分類過程一般包括以下幾個步驟：首先是從產(chǎn)業(yè)分布、政策導(dǎo)向等因素出發(fā)，對相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行整體了解；其次是從技術(shù)層面出發(fā)，全面剖析相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)脈絡(luò)，關(guān)注相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的重點技術(shù)；根據(jù)掌握的各類知識，對相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行初步分類；接著確定檢索的關(guān)鍵字，對相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行檢索；對檢索結(jié)果進(jìn)行閱讀標(biāo)引，確定最終的分類結(jié)果。

基于云計算的系統(tǒng)架構(gòu)，經(jīng)過從專利分析角度進(jìn)行研究，可以把云計算技術(shù)領(lǐng)域分為三類：應(yīng)用技術(shù)、平臺技術(shù)和架構(gòu)。其中平臺技術(shù)分為：任務(wù)調(diào)度、分布式文件系統(tǒng)，數(shù)據(jù)管理；而架構(gòu)分為虛擬化技術(shù)以及設(shè)備管理，云計算技術(shù)領(lǐng)域的一/二級分類框架如下表。

表1 云計算技術(shù)分類表

1）應(yīng)用部分

從云計算服務(wù)的角度，應(yīng)用層屬于云計算服務(wù)類型中的SaaS。應(yīng)用層主要是面向用戶提供軟件應(yīng)用服務(wù)并為用戶提供便捷的應(yīng)用服務(wù)接口，例如為用戶提供服務(wù)調(diào)用、服務(wù)選擇、服務(wù)查找以及服務(wù)工作流接口等[3]。目前，最具代表性的幾個國外項目是業(yè)界主要參與者Amazon、Google和Microsoft等公司提出的Amazon EC2、Google App Engine、Microsoft Azure項目[4]；國內(nèi)最有名的是無錫的云谷、廣東的云計算中心以及北京的祥云工程項目。。

2）平臺部分

平臺部分包括云計算中涉及的并行編程模型、分布式文件系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)管理及其他，如可用性、數(shù)據(jù)遷移、容錯性。云計算的數(shù)據(jù)遷移與備份的概念不同。雖然數(shù)據(jù)遷移和備份都是將在線數(shù)據(jù)保存為離線數(shù)據(jù)，但數(shù)據(jù)遷移還可以將離線數(shù)據(jù)模擬成線數(shù)據(jù)，而且遷移保存的對象是文件，備份的對象則是文件系統(tǒng)。

3）架構(gòu)部分

架構(gòu)部分包括虛擬化和設(shè)備管理。虛擬化又可區(qū)分為全部虛擬化或部分虛擬化。在云計算環(huán)境下，大規(guī)模的計算存儲資源被整合在一起，這些資源可能由不同的VMM進(jìn)行管理[6]。目前，虛擬機的動態(tài)遷移主要是由人手動發(fā)起的，且只能在相同的虛擬機監(jiān)控器(VMM)間進(jìn)行。位于Xen VMM上的虛擬機只能被動態(tài)地遷移到另一臺Xen VMM上，而不能遷移到KVM上。

4）安全

伴隨云計算廣泛研究應(yīng)用推廣，云計算的安全問題成為困擾其發(fā)展的最大問題。因為云計算中，所有的數(shù)據(jù)都存儲在“云端”，無論是對企業(yè)還是個人來講，都會憂慮自己的信息是否會被泄露，以及自己能否及時準(zhǔn)確無誤的獲取。一旦數(shù)據(jù)發(fā)生不期望的泄露、更改或無法獲取，那都將產(chǎn)生不可估量的損失。根據(jù)云計算的系統(tǒng)架構(gòu)，基本可以將云計算的安全分為幾個層次：身份訪問安全、網(wǎng)絡(luò)安全、數(shù)據(jù)安全、存儲安全、和物理安全。根據(jù)云計算的技術(shù)分類，前三個部分都涉及到安全問題，其中平臺部分的安全問題主要為動態(tài)信息流跟蹤、深度包檢測。

3 結(jié)語

專利文獻(xiàn)記載了世界上90%以上的科研成果[8]，蘊含著豐富的技術(shù)信息、經(jīng)濟信息和法律信息，是當(dāng)今世界反映科技發(fā)展最及時、最全面的信息資源，因此，在經(jīng)濟社會快速發(fā)展的今天，政府、行業(yè)協(xié)會或者大型企業(yè)通常需要對特定技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行專利預(yù)警分析，以掌握行業(yè)的整體態(tài)勢。而在對相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的專利信息進(jìn)行分析過程中，技術(shù)分類成為必不可少的環(huán)節(jié)。本文選取了當(dāng)前的熱點技術(shù)——云計算技術(shù)，從專利角度對云計算技術(shù)進(jìn)行了技術(shù)分類，并以此為例，介紹了專利預(yù)警分析過程中技術(shù)分類的一般原則和具體過程。通過前面的敘述，可以看到，從專利角度對技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行技術(shù)分類與一般意義上的技術(shù)分類既有聯(lián)系，又有所側(cè)重，相對而言，與一般意義上的技術(shù)分類更側(cè)重于技術(shù)細(xì)節(jié)不同，基于專利角度的技術(shù)分類則需要綜合產(chǎn)業(yè)和政策因素，更加關(guān)注信息分析的效果?？梢钥闯?，基于專利角度的技術(shù)分類是一個自我修復(fù)的過程，技術(shù)分類的結(jié)果也直接影響著專利預(yù)警分析工作的最終效果。

（說明：第二作者所做的貢獻(xiàn)與第一作者相同，但限于版面設(shè)計，被列為第二作者。）

[1]維基百科.云計算[EB/OL].2012-10-31 http://zh.wikipedia.org/wiki/云計算

[2]The Nist Definition of Clound Computing. NIST.2012-8-31

[3]李喬，鄭嘯，云計算研究現(xiàn)狀綜述，計算機科學(xué)，第38卷第4期，2011年4月，第32-37頁

[4]張建勛，古志民，鄭超.云計算研究進(jìn)展綜述，計算機應(yīng)用研究，2010年2月，第27卷第2期，第429-433頁

[5]王洪雨.云計算中動態(tài)數(shù)據(jù)遷移的關(guān)鍵技術(shù)研究，計算機碩士論文，2010年7月14日，第19-48頁

[6]劉鵬程，陳榕.面向云計算的虛擬機動態(tài)遷移框架[J]計算機工程，2010，36(5)，37-39

[7]張云飛，關(guān)于云計算中的數(shù)據(jù)匯總和容錯性分析，電腦知識與技術(shù)，2011年2月，第7卷第5期，第1046-1047頁

[8]謝小勇.構(gòu)建企業(yè)專利預(yù)警應(yīng)急機制[J].中國發(fā)明與專利，2007(5)：79-80