云計算和云服務(wù)的發(fā)展綜述

李貞昊 張巍琦 陳俊宇

摘 要：云計算是一種能夠為用戶提供定制服務(wù)、可靠的分布式計算模式。它是集海量存儲、虛擬化、并行計算、負(fù)載均衡、實時計算為一體的網(wǎng)絡(luò)發(fā)展融合的產(chǎn)物。本文闡述了近年云計算的概念發(fā)展及其服務(wù)類型，論述了云計算的體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用場景，并根據(jù)云計算優(yōu)勢、對云服務(wù)選型問題進(jìn)行了論述。最后，結(jié)合云計算與云服務(wù)現(xiàn)狀，展望了未來云計算服務(wù)發(fā)展的趨勢以及亟待解決的關(guān)鍵問題。

關(guān)鍵詞：云計算；體系結(jié)構(gòu)；云服務(wù)優(yōu)勢；云服務(wù)選型

一、概述

隨著近幾年互聯(lián)網(wǎng)時代的發(fā)展，學(xué)術(shù)界與工業(yè)界對于海量數(shù)據(jù)處理能力的需求正在快速增長，普通服務(wù)器與計算機遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足，這就需要不斷加大硬件投入或研發(fā)新技術(shù)。同時，由于并行編程模型的局限性，傳統(tǒng)服務(wù)器資源利用率問題日益嚴(yán)重，這就客觀要求一種節(jié)約成本與提高性能的編程框架，提高資源利用率和計算效率。隨著計算機網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和共享經(jīng)濟(jì)理論的提出，云計算脫離了硬件和相關(guān)環(huán)境的限制，從實驗室[ 1 ]走向市場。

計算機網(wǎng)絡(luò)技術(shù)經(jīng)過多年的研究與發(fā)展，其并行系統(tǒng)與分布式系統(tǒng)的理論和技術(shù)已有相當(dāng)高的成熟度，它使云計算的實現(xiàn)變得可行。云服務(wù)將供應(yīng)商、開發(fā)者和用戶身份和分工分離，供應(yīng)商提供封裝性和安全性優(yōu)良的硬件基礎(chǔ)、架構(gòu)服務(wù)模型、平臺服務(wù)、存儲系統(tǒng)和軟件服務(wù)等，并向開發(fā)者提供相應(yīng)接口，開發(fā)者只需利用云服務(wù)接口開發(fā)應(yīng)用，并在云架構(gòu)上部署和開發(fā)應(yīng)用，而用戶直接使用云應(yīng)用，無需關(guān)心系統(tǒng)原理。

云計算的概念最早于本世紀(jì)初由Google工程師比西利亞提出，為了滿足推廣Google強大的計算功能，用簡單的方式提供并共享強大的計算資源。云計算的提出與應(yīng)用[ 2 ]，將改變傳統(tǒng)以桌面和進(jìn)程為核心的任務(wù)處理模式。云計算利用互聯(lián)網(wǎng)互聯(lián)互通、資源共享的特性處理任務(wù)，將互聯(lián)網(wǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)檫M(jìn)行服務(wù)、傳遞計算能力和處理信息的綜合媒介，實現(xiàn)多人協(xié)作與按需計算。

二、云計算和云服務(wù)的現(xiàn)狀

目前，市場上各大云服務(wù)商都利用云服務(wù)的通用核心架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上構(gòu)建自己獨有的生態(tài)系統(tǒng)，同時依托生態(tài)推出相應(yīng)的產(chǎn)品和服

務(wù)[ 3 ]。云計算服務(wù)是一種將計算能力通過網(wǎng)絡(luò)，以服務(wù)的方式提供給用戶的模式，它不需要用戶具備云計算的相關(guān)知識和直接操作能力[ 4 ]。

云計算系統(tǒng)將信息保存在網(wǎng)絡(luò)邊緣的永久服務(wù)器中，用戶在使用云中信息時在本地進(jìn)行緩存，用戶使用的終端包括移動設(shè)備與桌面系統(tǒng)。云計算系統(tǒng)包括硬件服務(wù)、軟件服務(wù)、存儲服務(wù)，同時還向用戶開放可配置開發(fā)的平臺服務(wù)，滿足用戶軟件開發(fā)與安裝和數(shù)據(jù)訪問的需求。

云計算服務(wù)以數(shù)據(jù)中心硬件與系統(tǒng)軟件的開放程度為標(biāo)準(zhǔn)，劃分為公有云和私有云兩種類型。在公有云系統(tǒng)中，云供應(yīng)商提供數(shù)據(jù)中心的處理能力，用戶通過以太網(wǎng)訪問數(shù)據(jù)中心服務(wù)器獲取相應(yīng)服務(wù)，而私有云系統(tǒng)則是在局域網(wǎng)絡(luò)內(nèi)使用云服務(wù)，不向公共網(wǎng)段開放。

目前，國內(nèi)外比較知名的云計算服務(wù)平臺有Amazon Web Service（AWS）、阿里云、百度云等，它們都向用戶提供包括彈性計算、對象存儲、內(nèi)容分發(fā)等多種服務(wù)。在提供云計算服務(wù)的同時，各大廠商也推出了基于自己平臺的應(yīng)用產(chǎn)品，例如百度云的百度網(wǎng)盤、阿里云的釘釘?shù)取?/p>

三、云服務(wù)優(yōu)勢及選型

（一）云服務(wù)的優(yōu)勢

云服務(wù)即將大量計算機集成構(gòu)成資源池，通過并行計算、虛擬化技術(shù)等，使處于上層的應(yīng)用獲取計算力，軟件服務(wù)用戶存儲空間。與傳統(tǒng)的自建機房-服務(wù)器模式對比，云服務(wù)具有以下優(yōu)勢：

1.無需關(guān)心底層服務(wù)器系統(tǒng)

傳統(tǒng)的物理服務(wù)器，使用流程包括采購、設(shè)備到貨、驗收、上架流程等，耗時過長，且后期的安裝與配置也較為繁瑣。云服務(wù)器指運行在數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器系統(tǒng)，是一種可以彈性伸縮分配計算能力的服務(wù)，云供應(yīng)商統(tǒng)一部署底層的操作系統(tǒng)與配置網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，并且將資源虛擬化后提供給長層開發(fā)用戶；

2.部署快速，彈性分配資源

云服務(wù)系統(tǒng)是一種動態(tài)分配資源的系統(tǒng)，云供應(yīng)商可以根據(jù)用戶的規(guī)模，通過增加服務(wù)器節(jié)點擴(kuò)展云服務(wù)的計算能力，云資源分配根據(jù)按需分配、按需所取的原則，彈性分配給用戶，實現(xiàn)資源利用最大化，達(dá)到用戶與供應(yīng)商的雙贏；

3.可靠性與安全性的保障

云計算的發(fā)展依賴于數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，其文件系統(tǒng)使用了數(shù)據(jù)副本的容錯機制，節(jié)點之間通過信息交互等保障服務(wù)的可靠性。同時云供應(yīng)商可以根據(jù)需求對云系統(tǒng)、云數(shù)據(jù)庫等統(tǒng)一加密部署，實現(xiàn)云節(jié)點的高安全性。

（二）云服務(wù)的選型

云服務(wù)的發(fā)展離不開云數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，常見的云供應(yīng)商如百度云、新浪云、阿里云等，它們?yōu)橛脩籼峁┗A(chǔ)設(shè)施服務(wù)，包括底層硬件、網(wǎng)絡(luò)服務(wù)等，同時提供平臺服務(wù)，例如存儲機制、支撐架構(gòu)等。云服務(wù)的優(yōu)劣，取決于服務(wù)的穩(wěn)定性、可靠性和易用性等，基于這些指標(biāo)，我們?yōu)樵品?wù)選型提出以下四點建議：

1）云供應(yīng)商需要有海量業(yè)務(wù)運營的經(jīng)驗。其帶來的業(yè)務(wù)經(jīng)驗與用戶體驗為用戶選擇運營商的參考依據(jù)，用戶可以根據(jù)自己的業(yè)務(wù)邏輯與業(yè)務(wù)需求，選擇合適的云部署應(yīng)用基礎(chǔ)，同時可以保證云應(yīng)用完善的全生命周圍覆蓋；

2）云的安全與穩(wěn)定性。云數(shù)據(jù)中心需要為云應(yīng)用提供不間斷的資源與服務(wù)，需要有穩(wěn)定的運行設(shè)備與環(huán)境。同時，對于數(shù)據(jù)中心的安全也是用戶考慮的重要因素，其中包括流量控制、數(shù)據(jù)庫的安全、網(wǎng)絡(luò)傳輸安全等；

3）關(guān)注云廠商的長期發(fā)展?jié)摿εc云周邊生態(tài)。云廠商的發(fā)展?jié)摿δ撤N程度上決定云平臺未來的發(fā)展趨勢。云廠商與云周邊的良好生態(tài)，可以為用戶提供更加強大的業(yè)務(wù)需求與建議，用戶在云端部署應(yīng)用時可以分配到更加合適的資源。

四、云計算服務(wù)的發(fā)展趨勢

（一）云服務(wù)商構(gòu)建以自有云平臺為中心的生態(tài)系統(tǒng)

云計算的概念已提出多年，相關(guān)技術(shù)逐漸成熟，其可用性和可靠性越來越強，云計算服務(wù)行業(yè)的從業(yè)者逐漸增多，這也就促進(jìn)了云服務(wù)生態(tài)鏈的日益完善。大型IT企業(yè)將資源向云計算服務(wù)平臺的建設(shè)和生態(tài)環(huán)境的構(gòu)建方面傾斜，而小型企業(yè)也開始涉足并深入云計算相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品，許多從事云計算服務(wù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的企業(yè)如雨后村筍般涌現(xiàn)出來。

微軟公司在調(diào)研云計算服務(wù)的市場前景后，預(yù)測云計算下一步發(fā)展就是將云用戶通過以太網(wǎng)緊密結(jié)合在一起，向他們提供云計算應(yīng)用服務(wù)。因此，微軟為云計算定下三個戰(zhàn)略，即完成企業(yè)資源向網(wǎng)絡(luò)服務(wù)發(fā)展、發(fā)布PC軟件云服務(wù)以及建立高性能高并發(fā)的數(shù)據(jù)計算中心網(wǎng)絡(luò)。微軟正在嘗試將一般存儲模式向存儲模式的轉(zhuǎn)化，即將數(shù)據(jù)存放在云端，用戶通過終端設(shè)備和計算機網(wǎng)絡(luò)訪問獲取資源。同時向第三方開放應(yīng)用平臺接口，向用戶提供豐富的應(yīng)用支持，建設(shè)基于自家云平臺的生態(tài)環(huán)境。

（二）混合云將占有更大的份額

對于想把數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)移到云服務(wù)的用戶而言，公有云成本低，但數(shù)據(jù)安全性不可控，私有云數(shù)據(jù)安全性可控，但成本高昂、不易拓展，所以，結(jié)合兩者優(yōu)點的混合云成為眾多用戶的優(yōu)先選擇?；旌显茖⑷萘啃?、關(guān)鍵數(shù)據(jù)利用私有云處理，防止數(shù)據(jù)丟失和外泄，容量大的普通數(shù)據(jù)利用公有云處理，成本低且易拓展，這樣可以在安全性和成本之間平衡。目前，云計算服務(wù)提供商推出了虛擬私有云、托管云等多種混合云產(chǎn)品，例如虛擬主機、專有數(shù)據(jù)庫存儲等。由此可見，未來幾年混合云相關(guān)產(chǎn)業(yè)將快速發(fā)展。

（三）用戶使用計算機的習(xí)慣將改變

隨著云計算相關(guān)理論的成熟和產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，我們認(rèn)為它很可能會徹底顛覆用戶使用計算機的方式，使用戶從以桌面和進(jìn)程處理任務(wù)的模式，轉(zhuǎn)移到基于Web為核心、利用網(wǎng)絡(luò)租借計算能力處理事務(wù)的模式。計算機將退化成終端訪問系統(tǒng)，不再安裝相應(yīng)的軟件與部署開發(fā)環(huán)境，同時Web的功能將會愈加強大，集成空間管理、數(shù)據(jù)管理、移動訪問等功能，成為云計算的重要組成部分。

五、結(jié)語

本文從云計算的概念、云計算的服務(wù)類型、云計算的優(yōu)勢等方面介紹了云計算的現(xiàn)狀，同時針對云服務(wù)給出了選型建議，并分析了云計算未來發(fā)展的趨勢。云計算服務(wù)是“共享經(jīng)濟(jì)”的一種體現(xiàn)形式，它利用彈性擴(kuò)充的方式，使網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施資源得到最大化利用。同時，由于其基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施的高度集中，運維成本大大降低，這些優(yōu)勢使云計算服務(wù)成為目前發(fā)展的主流趨勢。但是，關(guān)于云計算服務(wù)仍然存在安全性、穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)訪問可靠性等問題，它們也成了阻礙云計算發(fā)展的幾大障礙，要了解這些問題的研究現(xiàn)狀和解決辦法，還需進(jìn)一步探索與研究。

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基金編號：

科技部，國家科技支撐計劃課題：數(shù)字音樂服務(wù)模式研究及新型營銷關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)（2012BAH44F02）

作者簡介：

李貞昊，碩士，信息與軟件工程學(xué)院工程教育實踐中心主任，研究方向：數(shù)字云平臺服務(wù)，云服務(wù)架構(gòu)；

張巍琦，學(xué)士，2013級本科生，研究方向：云計算、網(wǎng)絡(luò)安全；

陳俊宇，學(xué)士，2013級本科生，研究方向：云計算機、文化創(chuàng)意。