云计算科普报告

Posted 2021-04-29 京津保联动发展研究院

一、 云计算的研究背景及现状

1.1 研究背景

    云计算源于人们对更快和更便宜的计算的需求，其背后的关键驱动力是较为成熟的网络基础设施，如宽带、无处不在的无线网络、更低的存储和移动设备成本以及互联网计算软件和移动计算的逐步改进。云服务可以在高峰需求时增加更多容量、降低成本、尝试新服务以及消除不需要的资源来提高资源使用率。

随着信息技术和互联网行业的快速发展，云计算己经成为当今信息技术领域中的一个重要概念，被称为第 4 次 IT 产业革命，是未来互联网和移动互联网相结合的一种新型计算模式。

云计算的出现，为用户的大量计算需求提供了一种新的解决方法，用户可以通过接入数据中心，直接使用云厂商提供的云服务，利用云端数据中心主机的存储、计算、管理等资源，享受每秒亿万次数量级的运算，这允许用户在一台计算机上执行个人电脑无法执行的任务。

云计算的优势在于其能将资源进行虚拟化、并行处理事务、有较高的安全性、以及可扩展可集成等等。云计算不仅可以帮助个人突破计算资源限制，还能极大地降低云厂商的管理成本，方便对用户接入进行控制。

随着人们的工作和生活向在线服务方向转移，Web 以及其扩展到的其他通信媒介正在成为商业或社会的平台，人们的生活中出现了一种新的大规模分布式计算模式，云计算很快成为最热门的话题之一，它可以用于大型网络和互联网工程的建设。在学术界，国内外学者发表了大量关于云计算主题的论文，此外还有一些大学专门增加了云计算的基础课程；在行业中，许多公司构建自己的基础架构或者开发创新的云服务并投入了大量的资源来做云计算。云计算是一个新的多学科研究领域，被认为是几个独立计算趋势的演变和融合，如在线交付、自助计算服务、弹性计算、硬件虚拟化、高性能计算、分布式计算、数据存储、解决方案定制、数据安全服务和 Web2.0。随着云计算迅速发展，如何定义云计算是一个十分重要的问题，因为它是一个不断发展的范例。美国国家标准与技术研究院定义了涵盖云视觉的最重要方面：从云模型的特征、服务和部署方面进行划分可以得到五个基本特征和三种服务模型。其中，五个基本特征包括自助计算服务、网络访问的开放性、物理资源共享、高速动态扩展性和监控服务，三种服务模型包括软件即服务、平台即服务和基础架构即服务。

1.2 云计算的发展历程

2000年，布林和佩奇用网络将服务器连接起来，然后重新设计了一套新型的运算模式来实现高性能运算。这就是现在所说的“云计算”的雏形。车库里那些用网线连起来的几百台破烂服务器，加上容灾软件系统，提供每秒数千次搜索请求服务，就是“云计算”的最早模式。

与此同时，1999年一家名为Salesforce的公司喊出“No Software”的口号，率先在企业中引入了远程提供服务的概念。其首次通过自己的互联网站点向企业提供客户关系管理（CRM）软件系统，使得企业不必像以前那样通过部署自己的计算机系统和软件来进行客户管理。只需登录Salesforce.com公司的网站即可实现客户关系管理，从而为现在的软件即服务（SaaS）奠定了基础。此后创始人Marc Benioff被誉为“软件终结者”。

2001年Salesforce公司推出首个SaaS模式的CRM。

2002年，著名出版商Tim O’ Reilly（O’Reilly出版公司创始人，出版的计算机界“动物书”有口皆碑）向亚马逊CEO贝佐斯展示该公司发明的一个叫做Amarank的工具。该工具可以每隔数小时访问Amazon.com并复制O’ Reilly公司数据及其竞争对手数据排名。Tim O’ Reilly建议亚马逊开发一个API接口，第三方公司可以通过这个接口获取其产品、价格和销售排名。

贝佐斯觉得这是个有趣的想法，或许是从电商转型技术公司的一个新途径。于是向几位主管传递了这个想法。巧合的是，亚马逊公司内部已经在进行这项研究，并设计了一些API接口。于是在贝佐斯的推动下更加丰富的API接口被推出，以供第三方公司使用。由此，2002年亚马逊启用了Amazon Web Services（AWS）平台。当时该免费服务可以让企业将Amazon.com的功能整合到自家网站上。

2003~2006年，Google发表了四篇文章。分别是关于分布式文件系统（GFS），并行计算（MapReduce），数据管理（Big Table）和分布式资源管理（Chubby）。至此奠定了云计算发展的基础。

2006年，亚马逊推出了两款产品，S3（Simple Storage Service）和EC2（Elastic Cloud Computer）。使得企业可以通过“租赁”计算容量和处理能力来运行其企业应用程序。EC2自正式发布以来，价值越来越大，已成为Amazon云服务生态系统的基石。

2000~2006年，此时的Google一直苦心经营着它的Google Search，并无其它建树。

2006年，Google Apps推出了基于浏览器的应用服务。

2007年，Google开始了它的辉煌之路，相继推出了Gmail、Google Earth、Google Map、Chrome和字处理及电子表格等产品。这一年在Google的发布会上其CEO施密特第一次提出了“云计算”。他说随着互联网网速的提高和互联网软件的改进，“云计算”能够完成的任务越来越多，90%的计算任务都能够通过“云计算”技术完成，其中包括所有的企业计算任务和白领员工的任务。

2007年11月，IBM推出了“改变游戏规则”的“蓝云”（Blue Cloud）计算平台。为客户带来即买即用的云计算平台。它包括一系列的自动化、自我管理和自我修复的虚拟化云计算软件，使来自全球的应用可以访问分布式的大型服务器池，从而使得数据中心在类似于互联网的环境下运行计算。

2008年10月，微软推出了Windows Azure操作系统。

接着，2009年微软推出Azure云服务测试版。Azure（意为蓝天）是微软继Windows取代DOS后的又一次颠覆转型——通过在互联网架构上打造新的云计算平台，让Windows由PC延伸到“蓝天”上。

2009年，Google App Engine（Google应用引擎）成为了另一个里程碑。

1.3 各业界发展现状

云计算平台相关的技术发展至今已经比较成熟，云计算服务已经深入到各行各业，其中不仅包含为个人用户提供一般性的计算服务，还包括为企业和政府提供整套的云计算解决方案。

为了应对云计算的增长和挑战，一些公司已经构建了高性能系统（例如Google的Bigtable）和互联网应用程序（如搜索、社交、网络、内容交付、协作软件开发、在线游戏和电子商务应用程序）。有了云服务提供商提供的云服务，公司的计算资源可以从小规模开始，在必要时增加硬件资源。这样就无需为资源的配置提供远期计划。在市场上，云服务提供商已经建立了云服务来预测市场趋势、定制定价、优化采购和制造。在学术界，大学生利用云基础设施来发展他们的技能和构建下一代计算基础架构和应用程序。各大厂商同时也根据自身业务需求对云计算相关的技术如平台基础服务质量和平台弹性进行了深入研究，以下对几个较大的云服务提供商的云计算平台进行简介。

亚马逊弹性云计算（Amazon Elastic Compute Cloud），是由亚马逊公司提供的云计算服务，它是一个云计算的应用系统，以租用的形式为用户提供所需的云服务。EC2是亚马逊云计算平台的简称，它通过用户前端为用户提供云服务。用户能够根据自身的需求开启或者关闭自己的虚拟机，用户还可以购买应用软件服务。亚马逊的收费方式是按照所购买的服务类型以及服务使用时间来向用户收费。因此亚马逊的云计算平台是具有弹性的，即拥有动态可扩展的特性。EC2 让用户可以选择运行虚拟主机的地理位置，这可以让用户在低延迟和高可用的情况下享受云服务。EC2 拥有自动配置容量的功能，它的容量可以由用户自动调整。如果用户对虚拟机的需求数量达到系统阈值或者远远低于系统当前虚拟机数量，亚马逊的自动缩放功能可以动态调整虚拟机数量以适应用户需求并且保证云计算系统性能。EC2 可以提供多种虚拟机实例类型，主要分为两类，一种是 Windows 系统平台，另一种是类 Unix 系统平台,所有平台的微型实例可免费使用。

阿里云计算，是国内一家云计算独角兽公司，他可以为用户提供各种不同形式的云服务，其中包括个人用户、企业用户和政府用户。阿里云使用的云计算系统平台是完全自主构建的飞天系统。阿里云已经为全球超过200个国家和地区提供服务，其中包括政府机构、创新创业企业和个人用户，他们享受阿里云提供的云服务或者定制的云服务解决方案。飞天研发的最初目的是为了解决阿里巴巴日益增长的数据量和系统数据增长的过程中带来的计算效率低下、数据存储规模指数爆炸和数据安全的问题。它能够将各个地区的数据中心的服务器连接到一个计算机操作系统中，以更细粒度的计算资源划分向用户无感知的提供服务。它的核心是将强大、通用和普惠三个方向的云计算能力进行了整合。位于全球不同地区的数据中心以及网络节点组成了飞天操作系统的软硬件基础物理设施，这些基础物理设施还在不停的进行扩张。每个数据中心的计算机操作系统都运行飞天的内核，服务器集群的资源调度和计算存储都是由飞天内核统一管理。它可以在分布式系统上运行应用程序，并且在系统发生故障时，自动恢复并进行数据备份。飞天内核的最底层是安全管理，任何模块需要访问系统权限时，都需要通过飞天内核给该模块进行认证并且授权。至2018年上半年，公有云厂商在全球市场占有率方面阿里云排名第三，它的名次仅次于 AWS 和 Azure。

Microsoft Azure是微软的公用云服务（Public Cloud Service）平台，是微软在线服务（Microsoft Online Services）的一部分，2015年时被Gartner列为云计算的领先者。Microsoft Azure为微软管理了多个数据中心以及网络节点。它是一种针对云计算平台特性定制的基于 windows的服务器版本，它的数据中心具有自动修复的能力，可以对各个不同地区的数据中心进行维护。Microsoft Azure 也是一种完全自主研发的云计算操作系统，它在全球市场中份额占有率位居第一位。

Google云平台（Google Cloud Platform）是一个集成了多项功能的云计算平台，它的设计初衷是为Google的各种应用程序提供服务，其中包括为应用程序提供计算、存储和监控等服务。整个云计算平台的基础架构由Google自主构建，提供了一系列对外服务的模块化接口，这些接口包含数据分析和机器学习。到目前为止，它不仅作为基础架构为Google提供云服务，还可以对个人用户提供相应的计算服务以及为政府等提供云服务解决方案。

除了上述云计算服务提供商之外，腾讯、华为、金山云等公司也开展了对云计算平台和云计算应用技术的研究，并取得了一定的成果，对云计算相关技术的发展起到了一定的推进作用。

二、 云计算相关介绍

2.1 什么是云计算

云计算是一种通过互联网将巨大且可扩展的IT资源整合起来，作为服务提供给用户进行使用的技术。具体说来，云计算通过虚拟化技术集成了计算、存储等资源，由于后端的云计算数据中心规模大、自动化程度高、可靠性高，人们只要上网就可以轻松访问各种基于云的应用服务，而不需要对其进行安装维护等繁琐操作，同时，企业和个人也可以低价使用云计算中心提供的这些服务，或者直接在云中构建所需的信息服务。在收费模式下，用户只需支付所使用部分的服务费用。

2.2 云计算的基本特征

1）自助服务

消费者不需要或很少需要云服务提供商的协助，就可以单方面按需获取云端的计算资源。

2）广泛的网络访问

消费者可以随时随地使用任何云终端设备接入网络并使用云端的计算资源。常见的云终端设备包括手机、平板、笔记本电脑、PDA 掌上电脑和台式机等。

3）资源池化

云端计算资源需要被池化，以便通过多租户形式共享给多个消费者，也只有池化才能根据消费者的需求动态分配或再分配各种物理的和虚拟的资源。消费者通常不知道自己正在使用的计算资源的确切位置，但是在自助申请时允许指定大概的区域范围（比如在哪个国家、哪个省或者哪个数据中心）。

4）快速弹性

消费者能方便、快捷地按需获取和释放计算资源，也就是说，需要时能快速获取资源从而扩展计算能力，不需要时能迅速释放资源以便降低计算能力，从而减少资源的使用费用。对于消费者来说，云端的计算资源是无限的，可以随时申请并获取任何数量的计算资源。  但是我们一定要消除一个误解，那就是一个实际的云计算系统不一定是投资巨大的工程，也不一定要购买成千上万台计算机，也不一定具备超大规模的运算能力。其实一台计算机就可以组建一个最小的云端，云端建设方案务必采用可伸缩性策略，刚开始时采用几台计算机，然后根据用户数量规模来增减计算资源。

5）计费服务

消费者使用云端计算资源是要付费的，付费的计量方法有很多，比如根据某类资源（如存储、CPU、内存、网络带宽等）的使用量和时间长短计费，也可以按照每使用一次来计费。但不管如何计费，对消费者来说，价码要清楚，计量方法要明确，而云服务提供商需要监视和控制资源的使用情况，并及时输出各种资源的使用报表，做到供/需双方费用结算清清楚楚、明明白白。

2.3 云计算部署模型

1）私有云

云端资源只给一个单位组织内的用户使用，这是私有云的核心特征。而云端的所有权、日常管理和操作的主体到底属于谁并没有严格的规定，可能是本单位，也可能是第三方机构，还可能是二者的联合。云端可能位于本单位内部，也可能托管在其他地方。

2）社区云

云端资源专门给固定的几个单位内的用户使用，而这些单位对云端具有相同的诉求（如安全要求、云端使命、规章制度、合规性要求等）。云端的所有权、日常管理和操作的主体可能是本社区内的一个或多个单位，也可能是社区外的第三方机构，还可能是二者的联合。云端可能部署在本地，也可能部署于他处。

3）公共云

云端资源开放给社会公众使用。云端的所有权、日常管理和操作的主体可以是一个商业组织、学术机构、政府部门或者它们其中的几个联合。云端可能部署在本地，也可能部署于其他地方，比如中山市民公共云的云端可能就建在中山，也可能建在深圳。

4）混合云

混合云由两个或两个以上不同类型的云（私有云、社区云、公共云）组成，它们各自独立，但用标准的或专有的技术将它们组合起来，而这些技术能实现云之间的数据和应用程序的平滑流转。由多个相同类型的云组合在一起属于多云的范畴。

2.4 云计算的关键技术

云计算是拥有海量资源的，为用户提供便捷、廉价、按需服务的一种商业模型。它具有多种自身独特的技术，包括数据存储、数据管理、并行编程模式、系统管理等几个方面。

（1）海量分布式存储

云计算采用分布式冗余存储方式来进行数据存储，通过高可靠的软件来弥补硬件的不足，为用户提供廉价可靠的系统。保障系统吞吐量和传输速率是数据存储的基本要求，只有这样才能满足应对需求高峰。云计算环境下使用的分布式文件系统主要有Google的文件系统GFS（Google File System）和Hadoop开发团队研发的开源系统HDFS（Hadoop Distributed File System），大部分IT供应商，包括Intel、Yahoo的云系统都使用了HDFS来进行数据存储。

（2）数据管理

通过对海量的数据存储、读取后进行特定的分析、处理操作，实现快速、优质的服务，是云计算的优势，也是云计算不可或缺的核心技术。因此，高效、快速地管理海量数据，是数据管理必须追求的目标。为了在处理大量数据时仍然能保障云计算系统的性能，云计算系统通常采用列存储的数据管理模式。Google研发的BT和Hadoop开发团队研发的开源数据管理模块HBase是两种较为经典的大规模数据管理技术。

（3）并行编程模式

为了保障良好的用户体验以及云计算的低成本，编程模式的选择尤为重要。并行编程模式是云计算最为常用的编程模式。在分布式并行编程模式中，用户可以便捷地享受云计算提供的服务。MapReduce是由Google开发的、被广泛应用的并行计算框架，包括Map（映射）和Reduce（化简）两步过程，实现了自动化的数据划分和任务调度。

（4）分布式资源管理

这也是云计算的核心技术之一，它可以保证在多节点多任务并发执行时，当某个节点遭遇故障，其他节点不受影响，以此维持云计算系统的良好运行。在保障数据操作一致性的问题上，运用“锁”机制来有效的管理多负载对资源的请求。

（5）云计算平台管理

云计算资源规模巨大，一个系统很有可能包括几个坐落于不同区域的数据中心，服务器数量也许会超过10万台，同时还有数以万计的应用在其上运行。高效地管理海量资源，并确保云计算系统能够提供全天候的不间断服务是一项巨大的挑战。通过此项技术，可以使资源协同工作，快速地发现、恢复或屏蔽系统故障，实现在大规模的云环境中可靠地自动化运营与管理。

（6）能耗管理

云计算系统的良好运行是由数以万计的服务器进行支撑的，这些服务器产生的能耗总量正在急速飙升，直接导致了温室效应和其他环境问题。减少数据中心运营所产生的大量能耗，不仅是降低云计算成本的要求，也是云服务提供商的社会责任。Google、Amazon、Microsoft等云计算厂商都致力于研究云计算的能耗管理。例如，Microsoft的ProjectNatick项目就在研究将数据中心放在海里来降低冷却成本。

2.5 云计算的三种服务

（1）设施即服务（IaaS）

基础设施即服务（Infrastructure as a Service，IaaS），是云计算的基本构建块，通常提供对联网功能、虚拟机以及数据存储空间的访问。IaaS 的灵活性是最高的，其对应用业务的管理控制权限也是最高的，用户使用云计算资源时，虽然不管理或控制云端的设备，但能随心所欲地决定如何选择操作系统、如何规定内存资源、如何安置自身业务，同时用户也有权限控制一些网络协议的配置，例如防火墙、路由器等。

（2）平台即服务（PaaS）

平台即服务（Platform as a Service，PaaS）让用户从底层基础设施的控制中解放出来，云端设备的硬件和软件无需用户进行维护，用户可以更加专注于自身业务的部署与扩展。对于PaaS 用户来说，他们仍有权限对云端部署的应用程序进行定制。

（3）软件即服务（SaaS）

软件即服务（Software as a Service，SaaS）为用户提供了完整的云服务产品，云服务的运行和管理完全由云服务提供商负责，用户使用 SaaS 服务就相当于在终端使用云应用程序。SaaS 服务的维护和基础设备管理完全无需用户考虑，用户只需要像使用软件一样使用服务即可。邮件服务就是最常见的 SaaS 服务，用户使用邮件服务时，只需要关注邮件服务的功能使用，服务功能的添加与完善由服务提供商进行负责。

云计算的三种服务模式如图2-1

 

图 2-1 云计算的三种服务模式

云计算的可视化模型如图 2-2 所示。

 

图 2-2 云计算的可视化模型

2.6 云计算的优劣势

云计算的优势：

1. 对于社会

1）降低全社会的IT能耗，减少排放，真正做到“绿色计算”。

2）提高全社会的IT设备使用率，并降低电子产品的数量，从而减少因设备淘汰而产生的电子产品垃圾，对于保护环境大有裨益。

3）信息技术产业进一步合理分工——由资金雄厚、技术过硬、专业人士众多的机构负责建设并管理云端，从而提高了整个社会信息技术处理环境的可靠性。换言之，也就降低了因天灾人祸导致的生命财产损失。

4）形成新的云计算产业。

5）有利于全社会共享数据信息，打破信息孤岛。尤其是涉及公民的身份信息、档案信息、信用信息、健康信息及教育工作信息等的全国性公共云平台，带来的社会效益更是巨大的。

2. 对于云计算消费者

1）降低了信息技术成本：前期投入和日常使用成本得到大幅度降低，同时也降低了因各种IT事故导致的损失。

2）提高了数据的安全性。

3）提高了应用系统的可靠性。

4）提高了用户体验：当今网络无处不在，云计算消费者可以随时随地采用任何云终端接入云端并使用云中的计算资源，真正实现移动办公。

5）大型昂贵软件平民化：诸如可靠性工程软件、ERP 系统、CRM 系统、商业智能系统等云化之后以 SaaS 模式出租，这些以前只有大型企业使用的软件系统，现在广大中小型企业和个人都能用得起。

6）从复杂的 IT 技术泥潭中摆脱出来，专注于自己的核心业务和市场。

7）能快速响应消费者对计算资源的弹性需求，从而能及时满足企业的业务变化。在传统 IT 系统下，一项新业务对 IT 资源的扩容要求，往往在数月或者一年后才能得到满足，这使得市场人员和管理层往往难以接受，因为市场是瞬息万变的。

8）有利于企业之间或者个人之间共享信息，打破信息孤岛。

9）个人、中小企业和机构也用得起高性能计算。

云计算的劣势：

1）严重依赖网络。

没有网络的地方，或者网络不稳定的地方，消费者可能根本无法使用云服务或用户体验很差。但这并不是云计算固有的缺陷，随着网络普及越来越广、网速越来越快，甚至是城市无线 Wi-Fi 全覆盖、国家无线 Wi-Fi 全覆盖的到来，将使网络不再是问题。

针对这个问题，现在有一些胖云终端产品，它会把一些常见的应用程序驻留在本地，同时缓存数据，当网络良好时，数据自动与云端同步。

2）数据可能泄密的环节增多。

云端、灾备中心、离线备份介质、网络、云终端、账号和密码，这些都有可能成为信息的泄密点。但是云计算使得数据信息遭到非人为因素破坏的概率大大降低了，比如在传统IT系统中，存储设备损坏、机房火灾、地震、雷劈、洪水等都会破坏数据，而在云计算环境则没有这些隐患。总之，云计算消除了一些数据泄密和破坏点，但是又带来了一些新的不安全因素。

3）相对于传统的分散计算，云计算把计算资源集中在一起，因而风险也被集中在一起。

云端成了单点故障，如果云端发生事故，则影响面将非常巨大。目前常见的应对措施是数据冗余存储、建立灾备中心、建立双活数据中心等。

4）用户对数据和技术的掌控灵活度下降。

对于 IaaS 云服务，用户无法掌控基础设施层；对于 PaaS 云服务，用户无法掌控基础设施层和平台软件层；而对于 SaaS 云服务，用户失去了基础设施层、平台软件层和应用软件层的掌控。

另外，数据存放在云端，如果数据量巨大，那么用户移动数据耗时又耗力，如果网速慢，则势必会严重影响数据的掌控灵活性。不过，对技术掌控降低反过来表示用户可以脱离繁杂的技术陷阱，从而专心关注企业的核心业务和市场，因此这也是优势。

三、四种云的区别及应用场景

云计算不是服务器虚拟化。这两种架构存在本质的区别，从技术上说，运行或支持云计算可以不需要服务器虚拟化。云计算不会锁定供应商：云应该是开放的，它能够根据客户需求与任何类型的基础架构协同工作，从而能够支持不同类型的虚拟设备。云是一种新的架构，它是以更加灵活、高效且经济的方式交付IT服务的一种新方法。

3.1 四种云的区别

1. 私有云：私有云的核心特征是云端资源只供一个企事业单位内的员工使用，其他的人和机构都无权租赁并使用云端计算资源。至于云端部署何处、所有权归谁、由谁负责日常管理，并没有严格的规定。

2. 社区云：社区云的核心特征是云端资源只给两个或者两个以上的特定单位组织内的员工使用，除此之外的人和机构都无权租赁和使用云端计算资源。参与社区云的单位组织具有共同的要求，如云服务模式、安全级别等。具备业务相关性或者隶属关系的单位组织建设社区云的可能性更大一些，因为一方面能降低各自的费用，另一方面能共享信息。

3. 公共云：公共云的核心特征是云端资源面向社会大众开放，符合条件的任何个人或者单位组织都可以租赁并使用云端资源。公共云的管理比私有云的管理要复杂得多，尤其是安全防范，要求更高。

4. 混合云：混合云是由两个或两个以上不同类型的云（私有云、社区云、公共云）组成的，它其实不是一种特定类型的单个云，其对外呈现出来的计算资源来自两个或两个以上的云，只不过增加了一个混合云管理层。云服务消费者通过混合云管理层租赁和使用资源，感觉就像在使用同一个云端的资源，其实内部被混合云管理层路由到真实的云端了，示意图如图3-1 所示。

 

图 3-1 混合云

3.2 云计算应用场景

App部署：通过使用云平台部署App应用，可以根据目前用户数量动态调整需要的硬件以及网络带宽等资源，随时调整随时生效非常方便，而且使用成本非常廉价。

企业商务网站及办公：通过使用云计算平台，企业网站可以根据目前最新的客户需求，通过云计算平台提供的开发模块进行网站的动态扩张，商业模式推出之后，商务网站会迅速完成软件部署。

行业应用：云计算的分布式存储特点与目前的很多行业应用非常契合，比如连锁销售、金融、交通、医疗等等。这些行业应用具备物理分散逻辑集中的分布式特点，通过云计算平台能完成独立运行、安全运行和整合运行的灵活应用。

通常行业应用往往需要与大数据相结合，而大数据就是云计算发展到一定阶段的必然产物，所以云计算与大数据在使用过程中并不分家。 成都加米谷大数据培训机构，大数据开发，数据分析与挖掘。

四、云计算的应用

4.1 企业私有办公云

与传统的以计算机为主的办公环境相比，私有办公云具备更多的优势，比如：

· 建设成本和使用成本低。

· 维护更容易。

· 云终端是纯硬件产品，可靠、稳定且折旧周期长。

· 由于数据集中存放在云端，从而更容易保全企业的知识资产。

· 能实现移动办公，员工能在任何一台云终端上使用自己的账号登录云端办公。

比如，一个小企业（员工数少于 100人），采用两台服务器做云端，办公软件安装在服务器上，数据资料也存放在服务器上。通过有线或无线网络连接到办公终端，每个员工分配一个账号即可，员工随便在哪台终端都可以用自己的账号登录云端办公。示意图如图4-1 所示。

在外出差的员工，可以通过 VPN 登录到公司内部的云端。

 

图 4-1  企业私有办公云

4.2 园区云

园区内的企业经营的产品具有竞争关系或者上下游关系，企业的市场营销和经营管理具有很大的共性，且企业相对集中，所以在园区内部最适合构建云计算平台。由园区管委会主导并运营云端，通过光纤接入区内各家企业，企业内部配备云终端。云端应该“飘着”这样几朵云：

1）企业应用云

ERP（企业资源计划）、CRM（客户关系管理）、SCM（供应链管理）等企业应用软件是现代企业的必备软件，代表着企业研发、采购、生产、销售和管理的流程化和现代化。如果园区内每家企业单独购买这些软件，则价格昂贵、实施困难、运维复杂、二次开发难度大，但经过云化后部署于云端，企业按需租用，价格低廉，则所有难题迎刃而解。

2）电子商务云

为了覆盖尽量长的产业链条，引入电子商务云，一方面对内可以打通上下游企业的信息通路，整合产业链条上的相关资源，从而降低交易成本；另一方面对外形成统一的门户和宣传口径，避免内部恶意竞争，进而形成凝聚力一致对外，这对于营销网络建设、强化市场开拓、整体塑造园区品牌形象具有重大意义。

3）移动办公云

在园区内部署移动办公云，使得园区内企业以低廉的价格便可达到如下目的：使用正版软件、企业知识资产得以保全、随时随地办公、企业 IT 投入大幅度下降、应用部署快速、从繁重的IT运维中解脱出来并专注于自己的核心业务。

4）数据存储云

如果关键数据丢失，则 80% 的企业要倒闭，这已经是业界的共识。在园区部署数据存储云（必要时建立异地灾备中心），以数据块或文件的形式通过在线或离线手段存储企业的各种加密或解密的业务数据，并建立数据回溯机制，可以规避如下事故导致的企业数据丢失或泄密风险：存储设备毁坏、计算机被盗、发生火灾、发生水灾、房子倒塌、地震、战争、雷击、误删数据等。

5）高性能计算云

新产品开发、场景模拟、工艺改进等往往涉及模拟实验、数学建模等需要大量计算的子项目，如果只靠单台计算机，则一次计算过程往往会耗费很长时间，而且失败率居高不下。因而，园区统一引入高性能计算云和 3D 打印设备，出租给需要的企业，从而加快产品迭代的步伐。

6）教育培训云

抽取当前各个企业培训的共性部分，形成教育培训公共云平台，实现现场和远程培训相结合，一方面能最大限度地减少教育培训方面的重复建设，降低企业对新员工和新业务的培训投入，加强校企合作，集中优良师资和培训条件，使教育培训效果事半功倍；另一方面又能通过网络快速实现“送教下乡”。

4.3 医疗云

医疗云的核心是以全民电子健康档案为基础，建立覆盖医疗卫生体系的信息共享平台，打破各个医疗机构信息孤岛现象，同时围绕居民的健康关怀提供统一的健康业务部署，建立远程医疗系统，尤其使得很多缺医少药的农村受惠，示意图如图 4-2所示。

 

图4-2  医疗云示意图

依托医疗云，可以在人口密集居住区增设各种体检自助终端，甚至可以使自助终端进入家庭。建立医疗云利国利民，其重大意义归纳如下。

1）对于国家公共卫生服务管理部门

有利于公共卫生业务联动工作；有利于疾病预防与控制管理；有利于突发公共卫生事件处理；便于开展公共卫生服务；有利于资源整合、减少重复投资，甚至可以把检查检验功能独立开来，专门成立第三方机构；便于实现跨业务、跨系统的数据共享利用。

2）对于医疗卫生服务机构

有利于提高医疗服务的质量；有利于节省患者支出，缓解群众看病贵的问题；便于争抢生命绿色通道的“黄金时间”；有利于充分共享医疗资源；有利于开展远程医疗业务。

3）对于社区卫生服务站

有利于开展“六位一体”业务；有利于开展健康干预跟踪服务。

4）对于个人

能减少重复的检查检验开支；便于“移动”（如转院、跨地区等）治病；通过远程医疗系统便于享受优质的医疗服务；医疗云结合大数据能预测个人疾病，所以能提前预防重大疾病的发生。

4.4 教育云

每个学校运营自己的私有云端，而云终端发放到每个老师和学生的手上，形态上可以是固定云终端（放置在老师办公室、机房、多媒体教室、图书馆的多媒体阅览室等）、移动云终端（给老师和学生）、移动固定两用云终端及多屏云终端。云端和云终端通过校园高速光纤互联在一起，如图4-3所示。

 

图 4-3教育云

新生注册时，为每个学生分配一个云端账号和一台手持云终端，一个账号对应一个虚拟云桌面，学生毕业后回收其云端资源。在机房、宿舍、图书馆等场所，只要坐下来，就可以把手持设备插入固定云终端，然后就可以使用大键盘和大屏幕了。手持设备也可以单独接入云端。与传统的非教育云相比，学校采用私有教育云有如下好处：

·  移动教学。无论师生在哪里，都能登录自己的云端桌面。

·延续实验。由于每个学生都有自己独有的虚拟机，所以跨节次的实验不会被中断。

·  远程教学。老师能选择云端的任何学生的云桌面并广播课件。

·  规范学生用机行为。能轻松控制学生可以安装和使用的软件，杜绝学生沉迷游戏。

·  便于资源共享。

·  便于学生积淀学习笔记和素材。

·  便于计算机学生云中开发。

·  轻松实现高性能计算，如科学研究、动漫渲染、游戏开发、虚拟现实模拟等。 ·  便于因材施教。在掌握一定的基础知识后因材施教，最大限度地发挥每个学生的特长，这是最理想的教育方法。利用虚拟现实技术产生学生喜爱的“老师”，利用大数据分析为每个学生制订教学计划，然后给每个学生分配一个“老师”，按照制订的计划来一对一教学。

4.5 交通云和出行云

交通云

交通云将车辆监控、路况监视、驾驶员行为习惯等错综复杂的信息，集中到云计算平台进行处理和分析，并能推送到云终端。

建立一套信息化、智能化、社会化的交通信息服务系统，使国家交通设施发挥最大效能。可以为每位驾驶员和每辆机动车建立档案，收集车辆位置、车况、车内空气、车辆保养、车辆维修、司机驾驶行为等信息。

经过云计算处理后，一方面把结果（如交通路况、驾驶提醒、保养提醒等）反馈给司机和他的家人；另一方面利用大数据分析，预测车辆故障和交通事故的发生，提前做好预防措施，这将大大减少交通事故和人员伤亡。同时交警、汽车厂商、保险公司、维修部、汽车俱乐部等部门通过交通云都能获取相应的信息。

出行云

出行云涵盖天气、地图、公共交通、景点、人文风俗、酒店、特产等信息资源，覆盖人们的旅游、度假、出差、探亲等活动。

出行云应该算是 SaaS 公共云，通过安装 APP 呈现到人们的云终端设备上。出行云重在对出行在外的人施以关怀，而且建立与其家人的多方式联系和互动，覆盖行前、行中、行后三个阶段。在积累一定量的数据之后，出行云运用大数据分析人们的喜好和行为习惯，在合理的时间向其推送合理的建议，使人们感觉到出行云是其导游、生活顾问、仆人、朋友。

五、未来发展趋势

通过云计算平台和技术，我们可以管理、集成、优化和调度互联网上分布的各种资源，为用户提供统一的界面的各种计算服务。任何个人和企业用户都可以利用云强大的计算和存储能力，在云上进行二次开发。

云计算日益成为一种类似于“水电和天然气”的社会和公共基础设施，通过互联网提供按需服务。未来，云计算将继续在商业模式和技术变革方面带来新的想法。今天，我们将思考并展望云计算的未来发展趋势。

公共云和混合云：

未来向用户提供云计算服务的主要形式是“公共云”和“混合云”。第三方云计算服务提供商以“公共云”的形式，为用户提供各种云计算服务的“灵活性、可扩展性和可扩展性”，使云计算成为一种包容性技术，帮助社会各部门和领域的创新和发展。出于安全考虑，一些企业用户更喜欢将数据存储在“私有云”中，希望获得“公共云”的低成本计算资源。在这种情况下，“混合云”的使用越来越多。

实际上，云计算是“数据中心、内容分发网络（cdn）、灵活计算、分布式存储”等多种技术的非常复杂的集成，因此大多数企业没有能力构建“私有云”。因此，“公共云”和“混合云”是未来云计算的主要形式。即使是构建自己数据中心的企业也越来越多地使用云计算服务提供商专有的云部署解决方案，而不是从零开始构建自己的解决方案。

人工智能：

如今，许多互联网巨头围绕“人工智能、虚拟现实/增强现实、智能机器人、智能交通、智能城市”的技术趋势，进行了全新的战略布局。此外，许多高科技企业也在提供基于人工智能的各种有趣的智能服务，包括图像和人脸识别、自然语言处理、无人驾驶等应用。以下四个因素是人工智能爆发的主要原因：

1.各种硬件技术的革命性改进；

2.云计算使大规模计算能力成为一种廉价且可访问的资源；

3.大数据，基于互联网的海量数据、各种格式和形式的数据，成为一种新的公共关系。

4.成熟的机器深度学习技术。

物联网遇到大数据：

物联网被认为是“下一次工业革命”的出口，可以改变工业、农业、能源、生命科学等领域，给社会生产力带来巨大变化。据国际权威研究公司IDC称，到2020年，将有40亿人接入互联网。它们将使用2500万种不同的应用程序，而250亿个嵌入式和智能系统将连接到网络，从而产生50万亿GB的数据量。大量智能终端通过传感器网络将产生“数据爆炸”，依靠云计算基础设施，可以使这些惊人的海量数据发挥其价值，从而引发各种产业结构调整、各种模式创新。

云生态学：

对于云计算服务提供商来说，新产品发布是第一系统层面的竞争，客户获取是第二用户层面的竞争，聚集产业链上下游是生态层面的终极布局。

云计算行业在公用事业、金融、制造、零售、运输、游戏等不同领域为客户生态系统提供支持，赋予他们能力，帮助他们构建服务能力。然而，无论云计算服务提供商多么强大，一棵大树很难成为一片森林。为了促进共同发展，云计算行业必须依靠不同行业和领域的合作伙伴的帮助，共同构建云生态系统。

云端独角兽：

未来，云计算将推动“视觉革命、生命科学、数据创新、共享经济、智能物联、DT城市”等热点领域的技术创新和业务转型，打造下一代创新的“独角兽”企业。

全球化业务：

云计算作为一种分布式计算资源和模式，通过互联网完成服务交付。它将进一步为中国企业走向全球化提供强有力的基础设施技术支持，使技术和资源不再成为中国企业全球化发展的障碍。

在不久的将来，数据将成为一种新的生产手段，云计算将成为一种新的社会生产力，云计算服务提供商将继续优化服务和技术，致力于使云计算服务成为一种社会公共基础设施，他们将为更多的企业用户提供“巨大的肩膀”，技术红利的包容性技术，让更多企业用户可以站在“云计算”巨头的肩上，迎接全球化的机遇和挑战。

六、总结

云计算是一种通过互联网将巨大且可扩展的IT资源整合起来，作为服务提供给用户进行使用的技术。具有自助服务、广泛的网络访问、资源池化、快速弹性、计费服务等特征。有四种部署模型，分别为私有云、社区云、公共云和混合云。具备设施即服务、平台即服务、软件即服务三种服务。云计算的应用涉及到各个方面，未来发展趋势也是一片光明，在人工智能、购物、医疗、教育等方面有很大的前景。

运营：吕辉

审阅：杨昕

投稿邮箱：[e-mail]