漫步“云”端,需謹慎前行——云計算面臨的挑戰探究

[摘要] 首先指出云計算的優勢，明確未來信息社會在“云”中，然后從云存儲、云安全、云服務、費用四個方面探究云計算面臨的挑戰，以促進其更好地發展。

[關鍵詞] 云計算 云存儲 云安全 云服務 費用

1 引言

據相關媒體報道， 在美國市場研究公司Gartner評選出的2011年對多數組織最具戰略意義的十大技術和趨勢中，云計算（cloud computing）居首。近年來，包括微軟、IBM、亞馬遜、惠普、谷歌、蘋果等在內的IT業巨頭紛紛提出了不同版本的云計算解決方案，眾多企業用戶也都在躍躍欲試。一時間，云計算成為一種全球IT業共同應和的、主流的聲音，并被譽為是繼個人電腦、互聯網之后IT產業的第三次變革。那么這種被稱為“革命性的計算模式”的云計算究竟是什么呢？有何優勢？它又將面臨怎樣的挑戰？文章將展開探討。

2 未來信息社會在“云”中

2.1 “云”為何物？

首先舉個云計算的簡單例子：我們登錄電子郵箱收發電子郵件，這其實已經在使用云計算了。因為我們的電子郵件存儲在“云”（外部機器的數據中心）中，而不是在我們的個人電腦中。

那么“云”究竟為何物呢？目前較成熟的觀點是：云計算是一種將分布式計算、網格計算、并行計算以及互聯網結合起來的新的IT 資源提供模式，能將動態、可伸縮的IT 計算資源以服務方式通過互聯網提供給用戶[1]。其中，互聯網是關鍵媒介，它把所有服務器、網絡、應用程序以及與數據中心有關的其他部分提供給IT部門和最終用戶，以致IT部門只需購買自己所需的特定類型和數量的計算服務，連接至“云”，即可獲取基礎架構服務（infrastructure as a service，IaaS）、平臺服務（platform as a service，PaaS）和軟件服務（software as a service，SaaS）等，具體服務層次如圖1所示。

2.2 優勢不言而喻

目前，我們日常工作生活中的存儲和計算工作主要由PC完成，而在云時代，“云”會替我們做存儲和計算的工作。云計算具備的主要優勢如下：

#61548;超高的性價比，即計算能力超級強大且成本小。云計算的服務器群為網絡應用提供了強大的計算能力，可達每秒10萬億次的超級運算能力，完成用戶的各種業務要求。且據預計，相對機構自身運營的數據中心而言，云計算服務提供商的存儲成本一般只有其1／10，這將為其創造更大的經濟效益。其性價比優勢如圖2所示[2]。

#61548;更大的靈活性和擴展性。由于“云”的規模可以動態伸縮，這樣就可以在不增加硬件設備投資的情況下滿足應用和用戶規模增長的需要，同時無形中也起到了降低成本的作用；而且如果項目突然廢棄，也沒有什么大的損失。

#61548;服務方便快捷、多樣化。云時代，用戶將不需要安裝和升級電腦上的各種應用軟件，只需安裝網絡瀏覽器，就可以方便快捷地使用云計算提供的各種服務，從而在一定程度上降低工作的復雜性，縮短產品的開發周期。

#61548;廠商的大力支持。正是看到了云計算帶來的無盡商機，國外的眾多IT業巨頭都在致力于提供真正的云計算解決方案，具體如表1所示。云計算廠商從基礎設施、平臺、軟件三個層次建設云服務，這大大促進了云計算的發展。云計算再也不是概念炒作，而是實實在在的已經帶來巨大商業利益的IT模式。

綜上，盡管云計算的興起只是近兩年的事，但其來勢非常兇猛，眾多IT業巨頭都已經進軍云計算領域。在了解“云”的種種優勢以及實際應用之后，相信云計算將給我們的生活帶來翻天覆地的變化，因此可以說，未來的信息社會在“云”中。

3 “云”中陰影，若隱若現

未來的信息社會在“云”中，是否就意味著眾IT企業可以輕松地漫步“云”端呢？答案是否定的。就像許多新技術、新思想剛出現時一樣，云計算自身還面臨著許多挑戰，存在著很多不成熟的地方，下面將從云存儲、云安全、云服務、費用4個方面進行探討。

3.1 云存儲

對使用者而言，云存儲系統中的所有設備都是完全透明的，任何地方的任何一個經過授權的使用者都可以通過一根接入線纜與云存儲連接，進行數據訪問。對運營單位而言，云存儲則是一個由網絡設備、存儲設備、服務器、應用軟件、公用訪問接口、接入網和客戶端程序等多個部分組成的復雜系統，各部分以存儲設備為核心，通過應用軟件來對外提供數據存儲和業務訪問服務[3]。因此，要實現云存儲這樣一個多設備、多應用、多服務協同工作的集合體，必須解決以下兩個難題：多種技術的整合利用和存儲設備運營管理。

3.1.1 多種技術的整合利用 云存儲系統的實現首先要以多種技術的發展為前提（如圖3所示），并且在此基礎上整合利用各種技術，這使得存儲設備在結構上形成一個整體從而避免出現性能瓶頸。例如，由于云存儲中的存儲設備數量龐大且分布在很多不同地域，如何實現不同廠商、不同型號甚至于不同類型的多臺設備之間的邏輯卷管理、存儲虛擬化管理、多鏈路冗余管理以及后期的容量和性能擴展將會是一個巨大的難題。

3.1.2 存儲設備的運營管理 云存儲的另一個問題就是存儲設備的運營管理。雖然云存儲的使用者根本不需要關心具體的存儲細節，但對于云存儲的運營單位來講，由于存儲設備數量龐大、分布地域廣，必須要通過切實可行和有效的手段來解決集中管理難、狀態監控難、故障維護難、人力成本高等問題[3]。因此，云存儲必須要具有一個高效的與網絡管理軟件一樣的集中管理平臺，方可實現云存儲系統中存儲設備、服務器和網絡設備的集中管理和狀態監控。

3.2 云安全

據國際信息系統審計與控制協會(ISACA)最近進行的一項調查顯示，約45%的IT專業人員受訪者表示，云計算所涉及的風險已高于任何利益，他們認為安全性有理由成為最值得關注的問題[4]。確實，隨著云計算的應用和推廣，數據保護、終端防護、虛擬環境中的風險管理等信息安全問題將更加復雜和棘手，企業用戶的信息安全將面臨更加嚴峻的挑戰。

3.2.1 數據安全 數據代表著企業的核心競爭力，數據安全能不能得到保證往往是企業最為關注的安全問題。從數據安全性方面看，目前比較知名的云計算廠商如亞馬遜、谷歌、IBM、微軟等都沒有完全解決這個問題，所以很多企業會決定通過內部監管來控制這些數據，而絕不會將具有競爭優勢或包含用戶敏感信息的應用軟件放在公共“云”上。所以企業必須決定哪些數據可放在“云”上，哪些放在企業內部，并做好關鍵數據的備份。例如，亞馬遜知道計算機會出故障，所以它采取借助冗余和備份的措施做好防范故障的規劃。

此外還要注意數據殘留的問題。數據殘留是數據在被以某種形式擦除后所殘留的物理表現，存儲介質被擦除后可能留有一些物理特性使數據能夠被重建[5]。在云計算環境中，數據殘留更有可能會無意泄露敏感信息，因此云服務提供商必須能向用戶確保：在信息所占存儲空間被釋放或再分配給其他云用戶之前，相關信息能得到完全清除（無論其信息存放在硬盤還是在內存中）。

3.2.2 網絡安全 網絡是云存儲和云服務的基礎和媒介。來自互聯網的主要威脅正在由電腦病毒轉向惡意程序及木馬，在這樣的情況下，采用特征庫判別法顯然已經過時。在云時代，識別和查殺病毒不再僅僅依靠本地硬盤中的病毒庫，而是依靠龐大的網絡服務，實時進行采集、分析以及處理。云安全技術需要把整個互聯網作為一個巨大的“殺毒軟件”，這樣參與者越多，每個參與者就越安全，整個互聯網也就會更安全。

3.2.3 訪問安全 訪問用戶的確認更是關系到數據的安全性。非法訪問最著名的案例就是2009年3月發生的谷歌文件非法共享。為什么會發生非法訪問呢？這是由于PaaS和SaaS應用為了實現可擴展、可用性、管理以及運行效率等方面的“經濟性”，基本都采用多租戶模式，因此被云計算應用所用的數據會和其他用戶的數據混合存儲（如谷歌的BigTable）。雖然云計算應用在設計之初已采用諸如“數據標記”等技術以防非法訪問混合數據，但是通過應用程序的漏洞，非法訪問還是會發生[5]。目前來說，惟一可行的選擇就是不要把任何重要或者敏感的數據放到公共云中。

3.3 云服務

云服務質量的高低將直接影響企業選擇云計算平臺的信心，下面從云服務的高可靠性、性能、故障定位、遷移4個方面探討云計算面臨的種種挑戰，并嘗試提出一些有效的應對措施。

3.3.1 云服務的高可靠性

#61548;技術問題。所有的服務都在云端（互聯網）上，是否能夠保證“7×24小時可用”是企業最為擔心的問題。然而在實際應用環境中，不可避免地存在技術等方面的原因，使得云服務的持續性受到影響，部分故障案例如表2所示。

常用的解決方案是配置多個相同的云計算平臺：如果一個云計算平臺因故停止服務了，所有的服務可以自動轉換到另一個服務器平臺上。如：在IBM Cloud中安裝和配置Cognos網關時，為了在網關層實現故障恢復支持，將多個Cognos網關安裝到web場中，每個web服務器一個。倘若web服務器發生故障，web場入口點（路由器或者方向代理服務器）能夠將請求重新發送到下一個web服務器，如圖4所示[6]。

#61548;業務問題。如果云計算平臺的提供商自身出現問題，企業的整個信息系統和數據都將處于危險的狀態。在當今競爭激烈的商業活動中，提供商之間兼并、商業策略變動等業務活動，都有可能影響到企業的系統和數據安全。例如，據2009年10月17日《經濟學家》雜志報道，上千萬個Sidekick智能手機的用戶丟失網上個人信息（包括地址本、日歷、影集等），這些數據存放在一個名叫Danger的云計算平臺上（微軟公司在2008年收購了Danger公司）[7]。

所以，對于企業來說，選擇合適的云服務提供商至關重要，除了要考慮云服務的價格和質量，還需要考慮提供商的綜合實力以及穩定性。

3.3.2 云服務的性能 云計算通過Internet來傳遞數據，因此Internet的帶寬就直接影響了云服務的性能。那么由于云計算將跨越廣域網運行，如何能有效解決網絡接入問題（如南北互通、網絡流量瓶頸等）呢？美國知名IT博客Silicon Alley Insider日前撰文稱，“云計算”技術的初衷就在于按照企業的需求為其提供計算能力，然而微軟、亞馬遜和Salesforce.com這三家提供“云計算”服務的廠商卻在近期先后遭遇了帶寬不足和訪問異常的情況，這表明“云計算”技術在宣傳上存在一定的誤導，它并不能夠為企業提供無限的計算能力和存儲資源。

帶寬問題的影響對那些傳遞大量數據的服務尤其明顯。目前，如果客戶需要發送幾百GB或幾個TB的數據到云計算平臺，通過郵政快遞硬盤是一個快速的解決方法。因此，帶寬問題的解決可能還得依靠網絡設備的發展。

3.3.3 云服務的故障定位 由于云計算應用程序具有大規模分布式、虛擬化等特性，在實際應用中要明白出現了哪些種類的故障、這些故障出現在何處也許并非易事。例如：維護人員在云管理平臺上發現物理設備出現故障時，無法通過IP地址定位到故障機器的具體物理位置、通用的PC機也沒有故障燈等輔助定位手段，定位故障機器的物理位置并維護它將成為一個復雜且繁瑣的過程。

因此，開發的應用程序要把故障的定位和處理當作是正常執行流程，而不是例外情況。

3.3.4 云服務的遷移

#61548;傳統IT應用向云平臺遷移。傳統IT應用向云平臺遷移的費用、技術復雜性、帶來的好處等方面，是企業考慮的重要因素。除了要從質量上鑒別云計算的好處之外，IT主管必須具備從質量上評估風險回報的能力。在逐步將部分基礎設施遷移到云的過程中，IT組織需要全力應對的基本問題包括：哪些應用或其組件應當被遷移到云端；遷移的次序及優先級；根據應用性能和可靠性需求，應該選擇哪一家IaaS供應商；如何降低從企業遷移到云的風險等。如果沒有觸及這些問題，在云遷移過程中那些面臨特定抉擇的企業就會給自己的業務運營增加無法估量的風險，并會影響他們通過遷移到云想達到的預期效能。

#61548;不同云平臺之間的遷移。數據和業務是否能在不同云計算平臺之間順利遷移，也是企業用戶考慮的一個重要方面，因為如果被某一家云平臺綁定或壟斷，就很難討價還價。要考慮在一個云平臺上的企業數據能否方便導出，能否在另一個云平臺上被導入，兩個云平臺上的數據格式是否兼容，數據是否采用行業標準。就目前而言，還沒有一個比較容易的遷移方法。如亞馬遜、谷歌、微軟等公司提供的云平臺，數據標準存在很大差異[7]。為了方便實現數據遷移，云計算領域還應該盡快制定相應的標準，如制定數據訪問和管理的標準，API、平臺導入、導出數據都采用標準的XML格式。

3.4 費用

3.4.1 向云服務用戶收費 雖然云廠商推出云產品時，大力宣傳云的收益模式“用多少付多少”，但是在很大程度上價格都比較高，至少在目前還沒有降低的趨勢，這樣對事務密集型企業就會產生相反的效果。比如像索尼娛樂這樣的公司，他們就不考慮采用外部云服務來應對存儲擴展能力的挑戰。位于美國加利福尼亞的Culver City的高級系統工程師Nick Bali說“如果放在云上進行數據讀取的話，我們需要的網絡帶寬是非常龐大的，這樣所需的成本過于巨大，甚至超過了購買存儲本身的費用”[8]。

3.4.2 向基礎軟件提供商付費 基礎軟件和應用軟件的緊密聯系，決定了IT軟件公司同基礎軟件供應商之間必須要按一定收費標準進行合作，但是目前如何向基礎軟件提供商付費這個問題懸而未決。例如：某IT企業在云平臺上提供庫存管理軟件，該軟件基于Oracle數據庫。那么該公司到底需要向Oracle公司支付多少軟件費用呢？目前的軟件銷售模式是“一次性買賣”，而不是“用多少付多少”，因此這樣的問題正等待著基礎軟件提供商回答。

4 結束語

綜上，雖然云計算具備了眾多的優勢和商機，并將對IT產業的諸多方面產生積極影響，但同時必須意識到，“云中陰影”若隱若現。只有正視并有效解決云計算面臨的這些挑戰，云計算才能更好地被用戶接受，才能真正促進IT產業各個方面的發展。因此，在這個云計算、云存儲、云安全、云服務眾生“云”集的時代，企業漫步“云”端，還需謹慎前行。

參考文獻：

[1] 趙需要.云時代競爭情報的發展動向.情報理論與實踐，2010(6)：23-26.

[2] 劉鵬.探秘云計算劃時代的優勢.[2010-11-20]. http://www.chinacloud.cn/show.aspx?id=2164cid=50.

[3] 什么是云存儲.[2010-11-20]. http://www.cloudcomputing-china.cn/Article/luilan/200811/215_2.html.

[4] 45%受訪IT專業人士稱云計算風險高于回報.[2010-11-30].http://tech.qq.com/a/20100408/000290.htm.

[5] 朱源，聞劍峰.云計算安全淺析.電信科學，2010(6)：53-57.

[6] Cognos云最佳實踐.[2010-12-05].http://www.ibm.com/developerworks/cn/cloud/library/cl-cognosHA.

[7] 楊正洪，鄭齊.云計算架構與實施指南.北京:清華大學出版社，2010：24-27.

[8] 深度分析：云計算的優勢與劣勢.[2010-12-05].http://it.hexun.com/2009-05-26/118047031.html.

［作者簡介］張偉匡，男，1987年生，碩士，發表論文2篇。

劉敏榕，女，1964年生，副研究館員，碩士生導師，發表論文近40篇。