李貞昊 張巍琦 陳俊宇

摘 要：云計(jì)算是一種能夠?yàn)橛脩籼峁┒ㄖ品?wù)、可靠的分布式計(jì)算模式。它是集海量存儲(chǔ)、虛擬化、并行計(jì)算、負(fù)載均衡、實(shí)時(shí)計(jì)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(jì)算的概念發(fā)展及其服務(wù)類型，論述了云計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)和應(yīng)用場(chǎng)景，并根據(jù)云計(jì)算優(yōu)勢(shì)、對(duì)云服務(wù)選型問(wèn)題進(jìn)行了論述。最后，結(jié)合云計(jì)算與云服務(wù)現(xiàn)狀，展望了未來(lái)云計(jì)算服務(wù)發(fā)展的趨勢(shì)以及亟待解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

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

一、概述

隨著近幾年互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代的發(fā)展，學(xué)術(shù)界與工業(yè)界對(duì)于海量數(shù)據(jù)處理能力的需求正在快速增長(zhǎng)，普通服務(wù)器與計(jì)算機(jī)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(shí)，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(wèn)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(jì)算效率。隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展和共享經(jīng)濟(jì)理論的提出，云計(jì)算脫離了硬件和相關(guān)環(huán)境的限制，從實(shí)驗(yàn)室[ 1 ]走向市場(chǎng)。

計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)經(jīng)過(guò)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(jì)算的實(shí)現(xiàn)變得可行。云服務(wù)將供應(yīng)商、開(kāi)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(tái)服務(wù)、存儲(chǔ)系統(tǒng)和軟件服務(wù)等，并向開(kāi)發(fā)者提供相應(yīng)接口，開(kāi)發(fā)者只需利用云服務(wù)接口開(kāi)發(fā)應(yīng)用，并在云架構(gòu)上部署和開(kāi)發(fā)應(yīng)用，而用戶直接使用云應(yīng)用，無(wú)需關(guān)心系統(tǒng)原理。

云計(jì)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(qiáng)大的計(jì)算功能，用簡(jiǎn)單的方式提供并共享強(qiáng)大的計(jì)算資源。云計(jì)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(jì)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(jì)算能力和處理信息的綜合媒介，實(shí)現(xiàn)多人協(xié)作與按需計(jì)算。

二、云計(jì)算和云服務(wù)的現(xiàn)狀

目前，市場(chǎng)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(dú)有的生態(tài)系統(tǒng)，同時(shí)依托生態(tài)推出相應(yīng)的產(chǎn)品和服

務(wù)[ 3 ]。云計(jì)算服務(wù)是一種將計(jì)算能力通過(guò)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(jì)算的相關(guān)知識(shí)和直接操作能力[ 4 ]。

云計(jì)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(shí)在本地進(jìn)行緩存，用戶使用的終端包括移動(dòng)設(shè)備與桌面系統(tǒng)。云計(jì)算系統(tǒng)包括硬件服務(wù)、軟件服務(wù)、存儲(chǔ)服務(wù)，同時(shí)還向用戶開(kāi)放可配置開(kāi)發(fā)的平臺(tái)服務(wù)，滿足用戶軟件開(kāi)發(fā)與安裝和數(shù)據(jù)訪問(wèn)的需求。

云計(jì)算服務(wù)以數(shù)據(jù)中心硬件與系統(tǒng)軟件的開(kāi)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(guò)以太網(wǎng)訪問(wèn)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(kāi)放。

目前，國(guó)內(nèi)外比較知名的云計(jì)算服務(wù)平臺(tái)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(jì)算、對(duì)象存儲(chǔ)、內(nèi)容分發(fā)等多種服務(wù)。在提供云計(jì)算服務(wù)的同時(shí)，各大廠商也推出了基于自己平臺(tái)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(shì)及選型

（一）云服務(wù)的優(yōu)勢(shì)

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

1.無(wú)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(gòu)、設(shè)備到貨、驗(yàn)收、上架流程等，耗時(shí)過(guò)長(zhǎng)，且后期的安裝與配置也較為繁瑣。云服務(wù)器指運(yùn)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(jì)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(zhǎng)層開(kāi)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(dòng)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(guò)增加服務(wù)器節(jié)點(diǎn)擴(kuò)展云服務(wù)的計(jì)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(shí)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(jì)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(cuò)機(jī)制，節(jié)點(diǎn)之間通過(guò)信息交互等保障服務(wù)的可靠性。同時(shí)云供應(yīng)商可以根據(jù)需求對(duì)云系統(tǒng)、云數(shù)據(jù)庫(kù)等統(tǒng)一加密部署，實(shí)現(xiàn)云節(jié)點(diǎn)的高安全性。

（二）云服務(wù)的選型

云服務(wù)的發(fā)展離不開(kāi)云數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，常見(jiàn)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(shí)提供平臺(tái)服務(wù)，例如存儲(chǔ)機(jī)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(diǎn)建議：

1）云供應(yīng)商需要有海量業(yè)務(wù)運(yùn)營(yíng)的經(jīng)驗(yàn)。其帶來(lái)的業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)與用戶體驗(yàn)為用戶選擇運(yùn)營(yíng)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(shí)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(yùn)行設(shè)備與環(huán)境。同時(shí)，對(duì)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(kù)的安全、網(wǎng)絡(luò)傳輸安全等；

3）關(guān)注云廠商的長(zhǎng)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(tái)未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。云廠商與云周邊的良好生態(tài)，可以為用戶提供更加強(qiáng)大的業(yè)務(wù)需求與建議，用戶在云端部署應(yīng)用時(shí)可以分配到更加合適的資源。

四、云計(jì)算服務(wù)的發(fā)展趨勢(shì)

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

云計(jì)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(lái)越強(qiáng)，云計(jì)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(jì)算服務(wù)平臺(tái)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(kāi)始涉足并深入云計(jì)算相關(guān)技術(shù)產(chǎn)品，許多從事云計(jì)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(lái)。

微軟公司在調(diào)研云計(jì)算服務(wù)的市場(chǎng)前景后，預(yù)測(cè)云計(jì)算下一步發(fā)展就是將云用戶通過(guò)以太網(wǎng)緊密結(jié)合在一起，向他們提供云計(jì)算應(yīng)用服務(wù)。因此，微軟為云計(jì)算定下三個(gè)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(jì)算中心網(wǎng)絡(luò)。微軟正在嘗試將一般存儲(chǔ)模式向存儲(chǔ)模式的轉(zhuǎn)化，即將數(shù)據(jù)存放在云端，用戶通過(guò)終端設(shè)備和計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)獲取資源。同時(shí)向第三方開(kāi)放應(yīng)用平臺(tái)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(tái)的生態(tài)環(huán)境。

（二）混合云將占有更大的份額

對(duì)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(diǎn)的混合云成為眾多用戶的優(yōu)先選擇?；旌显茖⑷萘啃　㈥P(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(jì)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(jī)、專有數(shù)據(jù)庫(kù)存儲(chǔ)等。由此可見(jiàn)，未來(lái)幾年混合云相關(guān)產(chǎn)業(yè)將快速發(fā)展。

（三）用戶使用計(jì)算機(jī)的習(xí)慣將改變

隨著云計(jì)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(huì)徹底顛覆用戶使用計(jì)算機(jī)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(jì)算能力處理事務(wù)的模式。計(jì)算機(jī)將退化成終端訪問(wèn)系統(tǒng)，不再安裝相應(yīng)的軟件與部署開(kāi)發(fā)環(huán)境，同時(shí)Web的功能將會(huì)愈加強(qiáng)大，集成空間管理、數(shù)據(jù)管理、移動(dòng)訪問(wèn)等功能，成為云計(jì)算的重要組成部分。

五、結(jié)語(yǔ)

本文從云計(jì)算的概念、云計(jì)算的服務(wù)類型、云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)等方面介紹了云計(jì)算的現(xiàn)狀，同時(shí)針對(duì)云服務(wù)給出了選型建議，并分析了云計(jì)算未來(lái)發(fā)展的趨勢(shì)。云計(jì)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(shí)，由于其基礎(chǔ)服務(wù)設(shè)施的高度集中，運(yùn)維成本大大降低，這些優(yōu)勢(shì)使云計(jì)算服務(wù)成為目前發(fā)展的主流趨勢(shì)。但是，關(guān)于云計(jì)算服務(wù)仍然存在安全性、穩(wěn)定性、數(shù)據(jù)訪問(wèn)可靠性等問(wèn)題，它們也成了阻礙云計(jì)算發(fā)展的幾大障礙，要了解這些問(wèn)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(hào)：

科技部，國(guó)家科技支撐計(jì)劃課題：數(shù)字音樂(lè)服務(wù)模式研究及新型營(yíng)銷關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)（2012BAH44F02）

作者簡(jiǎn)介：

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

張巍琦，學(xué)士，2013級(jí)本科生，研究方向：云計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)安全；

陳俊宇，學(xué)士，2013級(jí)本科生，研究方向：云計(jì)算機(jī)、文化創(chuàng)意。