云計算技術的特征及發展應用分析　邱靖添

關鍵詞：云計算;關鍵特征;應用發展

中圖法分類號：TP311 文獻標識碼：A

云計算（Cloud Computing）可以理解為一種新興的商業計算模型，它由虛擬化技術、分布式計算、云管理平臺等關鍵技術構成。區別于現實生活中觸手可及的資源，“云”的資源是在互聯網上的服務器集群，包括服務器、存儲器、CPU等硬件資源，以及應用軟件、開發環境等軟件資源。云計算的目標是使人們能夠像使用現實生活中的公共資源一樣方便地使用計算、服務和應用等信息技術資源。

1云計算的概念

目前，云計算并沒有固定的定義。從狹義的角度來說，可以將云計算理解為通過分布式計算和虛擬化等技術廠商直接搭建數據中心，通過按需租用付費或者免費的方式提供給開發者或者客戶，內容包括數據存儲、數據分析計算、在線軟件服務等;從廣義的角度來說，云計算是互聯網、軟件、信息技術相關的一種服務，這種服務關聯的共享池稱作“云”。云計算把許多計算資源結合，實現自動化管理，以較低的人力成本及時地提供資源。

從技術層面來說，可將云計算歸類為分布式計算技術的一種，簡單來說就是通過網絡技術將需大規模運算處理的程序分解成若干子程序回傳給用戶，可以在極短的時間內處理龐大的信息。在云計算技術的應用環境下，用戶只要獲得云端授權，就可從中提取所需信息，而不需再建立復雜的數據存儲系統和運算系統，可以極大節省空間和資源。

2云計算的特征及關鍵技術

2.1云計算的四大基本特征

（1）按需自助服務：消費者能夠單方面按需調配資源，比如調整網絡存儲容量、調整性能配置和服務器運行時間等，按需選擇服務。

（2）廣泛網絡訪問：通過各種瘦或胖客戶端（移動電話、平板電腦、便攜式電腦和工作站）使用標準機制通過網絡訪問資源。

（3）資源池：通過多租戶模型，供應商的計算資源池可服務多位消費者，根據用戶需求動態或重新分配不同的物理和虛擬資源。

2.2云計算服務模式

通過近幾年的發展，云計算從初期的萌芽階段逐漸形成行業的標準化，國際以及國內的眾多廠商為滿足市場和技術發展，都在開發不同的服務模式。目前，云計算的主要服務模式有以下四種。

2.2.1SaaS?軟件級服務

SaaS（Software as a Service）：SaaS是一種基于互聯網技術新型業務模式。它能根據使用者的需求提供軟件應用服務。與傳統軟件服務相比主要有兩點不同：一是采用云服務，客戶不用自己部署服務器;二是無須專門部署安裝，客戶可以直接從網上下載，即裝即用。不難看出，基于這兩點不同，SaaS相對傳統的軟件服務具備的優勢包括：一是使用者可以花費較少的成本購買服務;二是使用效率高，可以快速部署應用;三是后續維護的頻次和難度較低，通過自動管理可以降低維護費用。在這種模式下，客戶只需擁有能夠接入互聯網的終端，即可隨時隨地使用軟件。因此，購買硬件、軟件，聘請維護人員不再像傳統模式那樣需要花費大量資金，這種運營模式無疑是簡單、高效的。

2.2.2平臺級服務（PaaS）

PaaS（Platform as a Service）：也被叫作中間件。所有的開發都可以在PasS層進行，以節省資源與時間。PaaS公司可以為客戶提供各種開發和分發應用的解決方案，比如操作系統、虛擬服務器等，因此可以節省硬件費用。在這個過程中，客戶并不需要管理或控制底層云計算基礎設施，包括CPU、OS、存儲等，但對應用程序有控制權。PaaS把開發環境作為一種服務（實質上是一種分布式平臺服務），服務商給客戶提供硬件資源、開發環境、平臺等，客戶根據自身需求在其平臺上還可以開發定制屬于自己的應用程序，并通過互聯網傳遞給其他客戶。

2.2.3 基礎設施服務（IaaS）

Iaas（Infrastructure as a Service）：即把硬件服務器、虛擬主機、存儲或網絡設施的基礎設施層作為服務進行出租，包括操作系統和應用程序。所以這種模式并不需要維護成本和存放設備、設施的場地，隨時隨地可以利用硬件設施來運行自己需要的程序。客戶并不直接對底層云計算基礎架構進行管理或控制，但可以管理操作系統、中間件、數據庫、應用程序和數據信息。這是一種托管硬件計量服務的模式，用戶付費使用廠商的由多臺服務器組成的“云端”基礎硬件設施，客戶只需低成本按需租用相應計算能力和存儲能力，大大降低了客戶在硬件配置和維護上的開銷。

2.3 云計算的部署模型

（1）私有云：云計算基礎架構提供給包含多個消費者的單一組織專門使用。該云計算基礎架構可以由該組織、第三方機構或他們的組合來擁有、管理和運營，基礎架構可以位于組織內部或外部。可以形象理解為：在自己家里做飯，前提是需要先建造自己的廚房還有鍋碗瓢盆和購買食物，然后自己下廚做飯，吃完了還得親自去擦桌子洗碗。這種模式的私密性強，但花費和資源消耗較大。

（2）公有云：云計算基礎架構提供給公眾開放使用，該云計算基礎架構可以由商業機構、學術組織或政府機關或者他們的組合來擁有、管理和運營，基礎架構位于云計算服務提供商內部。可以形象理解為：不想自己做飯，就到外面的餐館吃飯，自己點菜，菜怎么做、上菜的順序由餐館安排，自己吃完就結賬走人。制定做菜順序和加快出菜速度可以類比負載均衡和虛擬化概念。

（3）混合云：由兩個或多個獨立的不同云計算基礎架構（私有、社區或公有）組成，它們通過一定的協議標準和技術進行綁定，實現數據和應用程序的可移植。可以形象理解為：不用自己做飯，也不去外面的餐館就餐，而是請廚師上自己家里來做飯，這就是混合的概念。

2.4云計算的關鍵技術

云計算的發展是一個基于關鍵技術不斷演變、創新的過程，并不是某一獨有的技術，而是將相關的技術最終整合在一起才發展成今天所見的云計算產品和服務。

2.4.1虛擬化技術

虛擬化就是通過軟件與硬件解耦，實現資源池化與彈性擴展。主流虛擬化技術有KVM，Xen，VMware，Hyper?V等。目前，KVM是最受歡迎的虛擬化技術，AWS、阿里云、華為云、騰訊云也都從Xen轉向了KVM。

除了軟件虛擬化，還有硬件輔助虛擬化（如Intel?VT或ADM?V），比如通過引入新的指令和運行模式，來解決軟件無法實現完全虛擬化的問題，同時也能進一步提升虛擬化的性能與處理能力。

2.4.2分布式技術

分布式技術就是把同一個任務分布到多個網絡互連的物理節點上并發執行，最后匯總結果。分布式系統的擴展性、性能、容量、吞吐量等可以隨著節點的增加而線性增長，非常適合云計算這種大規模的系統。在云上主要應用包括：分布式存儲、分布式數據庫、分布式緩存、分布式消息隊列等。

2.4.3云管理平臺

云平臺對敏捷高效的管控運維非常重要。云管理通常涉及四個層面：一是租戶端管理，讓用戶能有效管理使用基本的云服務;二是運營管理，涉及云服務運營策略，如資源管理、計量計費、消息通知等;三是運維管理，涉及云平臺的可用性與可靠性保障，如自動化運維、監控告警、運維排障等;四是多云納管，當前對于很多企業來說，混合云是一個趨勢———“私有云+公有云”或者引入和均衡多個云廠商。所以，需要提供能夠統一納管多種云以及傳統IT環境的管理平臺。OpenStack是一個開源的云管平臺，而各個云廠商都有自己的管控平臺，還有一些專門做多云納管的廠商，比如博云、騫云、飛致云等。

3云計算的發展現狀及趨勢

相比美國，中國的云計算起步較晚，但近幾年一直處于快速發展階段。2009年，國家陸續出臺政策高度支持云計算，使云計算得到廣泛應用。在我國，云計算市場從最初的十幾億元規模增長至目前的千億元規模，行業發展迅速。據中國信通院調查統計，大概95%的企業認為使用云計算可以降低企業IT成本;有超過10%的用戶成本節省在一半以上，其中60%的企業認為成本降低30%以下。此外，超40%的企業表示使用云計算提升了IT運行效率。可見，云計算將成為企業數字化轉型的關鍵要素。

隨著網絡技術不斷發展，云計算技術在服務模式和可靠性方面也將日漸完善，并行運算、虛擬化計算、海量存儲等技術也將更加成熟，能夠支持更大的存儲空間、提供更快的處理速度。

總之，云計算的發展是一個長期的過程，它跟計算、存儲、網絡的底層虛擬化技術的發展是分不開的。虛擬化和分布式技術的發展奠定了云計算的基礎，而云計算平臺為AI、大數據、物聯網、區塊鏈打牢了地基。在云計算平臺上，政府、企業等都在不斷探索新型信息化和商業模式。但不可否認的是，云計算技術從目前看來并不是完美的，仍然有許多方面需要完善——需要我們在互聯網、移動通信等多領域進行不斷探索，使其具備更大的發展空間，更好地滿足社會發展的需要。

作者簡介：

邱靖添（1991— ），碩士，工程師，研究方向：云計算相關技術、移動無線網絡維護與優化、網絡架構規劃。