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8.1云计算是物联网发展的基石
8.1.1云计算是物联网的基石
2011年1月18日,“打造中国云—云计算促进产业转型升级” 研讨会在南京雨花软件园管委会多功能厅举行。中国工程院院士李德毅,南京市副市长、雨花台区委书记李侃桢,南京邮电大学副校长朱洪波,雨花台区副区长薛国安,以及来自赛迪集团、微软中国、中兴通讯、区科技局、区商务局、雨花软件园等企事业单位的领导、专家六十余人参加了本次会议,就云计算产业发展及促进产 业转型升级展开了研讨。
在研讨会上中国工程院院士李德毅的演讲将大家带入了云计算的世界。李院士从云计算产生背景、云计算核心技术、云计算应用及产业化,以及云计算与物联网的关系等方面进行了深入剖析,让大家对云计算及物联网等新兴产业有了更为深刻的认识与理解。李院士的报告坚定了南 京雨花软件园做好云计算与物联网,促进产业转型升级的决心。
以下内容为中国工程院院士李德毅院士的发言实录:
很高兴回到南京来,我是东南大学的毕业生。下面我来谈一谈当年最时髦的两个词之间的关系,一个叫云计算、一个叫物联网,谈谈我的观点。南京正在召开地方两会也好,国家科技奖励大会也好,大家都在讲战略新兴产业,大家都在讲生产力发生的转变。为什么?我生活在工业 革命时期成熟的时候,由于是工业革命,所以水、电、交通、电信都已经实现了社会化、集约化和专业化,因此并不需要人人都去挖井,家家都发电,也不需要各个部门铺设自己专门的航线、铁道和公路,而成为全社会的公共基础设施。我们正享受工业时期的成果,这是昨天。
今天我们大家都知道叫信息时代、网络时代。云计算正在让信息技术和信息服务实现社会化、集约化、专业化,不再需要家家买计算机、人人当软件工程师、各部门都建自己专门的信息系统,让信息服务成为全社会的公共基础设施,这三个不需要正是我们新一代目前建设发展。
云计算发展告诉大家三个不需要了,所以转型是很正式的。因为我们成立计算机、当软件工程师,但突然有人说这个事情要实现社会化、集约化、专业化。因此,我认为云计算不是一天、两天,也不是一年、两年,跟工业时期的三化相比它需要一个时期,这是今天。
明天什么样子?一旦信息技术能够实现社会化、集约化、专业化,人类社会就将会进入一个用信息和信息技术精确调控物质和能量的时代,以提高资源利用率和生产力水平。因此,感知、认知与控制变得尤为重要,物联的兴起就是最典型的证明,其中尤以智能电网和智能交通更具 代表性。因此云计算就像物联网的基石为大家统一使用,因此是它开创了软件社会化大生产。
通过实体领域,把SaaS思想进行推广,他认为一个医务领域软件可以安成在线超市一样,这个超市就是平台,在这个平台上,各个平台共同运行来保护计算机软件开发,统一的进行运营管理。电子商务成为一个平台,这就是云计算典型案例,从而制定软件区域化、专业化、大 生产趋势。因此云计算是必然的,云计算是一种基于互联网的大众参与的计算模式,其计算资源包括计算能力、存储能力、交互能力等能力都是动态的、可伸缩的并且是被虚拟化的,而且以服务方式提供。
依托互联网,通过端设备,随时随地获得个性化服务,因此你会发现人们开始买计算不买计算机、买存储不买存储器、买带宽不买交换机,因为他们可以在同一个端设备享受网络上不同的服务,不同端设备享受网络上同一种服务,端设备通过联网服务定制,实现个性化服务,不 同端设备可以享受集群服务。
云计算有三个最基本的事实,即SaaS 、PaaS、IaaS,很多云计算教书上把这三件事大写特写,但其实多数都表现错误,因为软件就是服务,所以执行软件的软件工程师也就服从软件服务才有平台服务,因为软件工程师的可伸缩性要求我们支撑的平台也要有可伸缩性所以采取基础设施服务,即软件就是服务。
今天我不打算讲核心技术,下面我来讲一下虚拟化技术。虚拟化技术早就存在,虚拟化技术分为虚拟内存管理、分时操作系统。虚拟内存管理使得应有程序自认为拥有连续足够的存储空间,无需关心实际使用的磁盘、闪存等物理存储设备的容量、组合、调用和管理细节。虚拟内存 是物理内存的抽象。而分时操作系统是利用时间片轮转分别处理多个不同的任务,使得一台物理计算机可以虚拟为多台独立的虚拟机,为不同用户服务。
耗电的问题不能小看,互联网耗电量占总电量的5%,我们的Cisco路由器带宽功耗是10.8KW,因此国家 正在控制用电量,所以买得起设备交不起电费成为一个普遍现象。为什么买得起设备,交不起电费?散落在局域网、社区网、城区网、地区网各级信息中心的成千上万台服务器利用率通常在15%左右,集中后的虚拟集群服务器利用率甚至可达85%,因此我们软件工程师们我们有责任去开发一个好的产品。
第一关键问题是虚拟化,第二关键问题是云计算中心架构。我们一直想把《云计算白皮书》里的云计算中心架构写好,一直写不出来,本来想写通用卷,后来发现通用卷很难,你想一想对于邮箱的管理服务中心、客户关系管理中心、计算能力多租赁中心、搜索中心、数据管理中 心、流媒体服务中心它的架构是很大的。这个问题我们在今年云计算大会上会尽量详细的来论述云计算服务中心的典型架构,这是第二个关键问题。
通用架构也是需要考虑的,目前的云计算中心服务器基本上还是“服务器农场”阶段,但它只是暂时现象,我们希望形成高端服务器产业链。
承载部门不论做什么样专门的典型义务,承担部分都要实现可伸缩计算、一个是动态重组。研发团队要很快的发现社区或虚拟社区以及服务的挖掘和服务聚合和实现语义计算即粒计算和可变粒计算。我认为这三个关键技术现在很少有人谈的比较深。
第三个技术是云安全,我可以明确的告诉大家,云计算不是解决信息安全问题的新式武器,它是专门用来解决安全的,它是改变计算方式,并不是专门解决安全问题的,因此云计算也不可避免地可能在软件中出现漏洞、病毒,传统的信息安全技术将会继续应用在云计算中心本身 以及端设备的安全管理上。
但是云计算改变了信息安全的根本格局。云计算之前,敏感数据大量分散、大量重复位于网络的边缘,难于管理,也更容易造成泄露风险。通过服务的规模化、集约化和专业化,数据和信息将高度集中存放于各样的数据中心,改变了端设备上安全难以管控的格局,这是对安全有好处的。
举个例子,谷歌称,出于安全理由,首次使用远程应用程序移除功能,移除通过Android Market安装的两项免费应用程序,演示如何控制Android手机的应用。一款是RootStrap,会在手机屏幕上显示一行“Hello World”信息,另一款伪装成《暮光之城:月蚀》的预告片。
类似于谷歌的远程卸载应用程序,云计算中心可以通过各种手段保护用户客户端不受恶意程序侵害。在紧急情况下,一个危险的应用程序可以被快速的下架并从所有已安装的客户段中清楚,避免了恶意应用的扩散,并防止出现信息泄露。这比客户端自己判断和解决安全问题要更加 容易和准确。
云计算中心具有更强的管控能力,它包括传输层面、交换层面、陆游层面、网络层面、内容层面上的信息识别、分析、阻断等管控能力,以及云计算的计费管理,为用户端的管控打下了基础。
云计算提供了新的安全服务模式。软件即服务,安全本身也可以作为一种服务,通过建立云安全中心,专门为端用户和各种各样的数据中心提供安全服务,集约化和专业化的安全服务,改变了人人打补丁、个个杀病毒的状况,云安全的重心逐步由端设备的安全向云计算中心的安全转移。
人们普遍关心的云安全问题,实际上是服务方与被服务方之间的信任与信任管理问题。大众参与所形成的由下而上的民主力量,是建立服务信誉的最基本、最重要的保证。
举个例子,数据着色和云水印,数据拥有方和存储服务方之间形成一定的数据使用约定,通过双方的信誉和双约束的手段,共同解决数据的合理使用。通过云水印对用户数据进行着色,特定的颜色为特定的用户所有,保证用户对数据的所有权,又不影响数据的有效使用。通过云水 印对用户数据进行着色,特定的颜色为特定的用户所有,保证用户对数据的所有权,又不影响数据的有效使用。
云计算为安全带来了新受吨:云备份。银行、航空、保险等许多大型信息系统通过建立一级、二级数据中心等,实现数据的统一维护和集中管理。为了防范各级中心可能发生的系统崩溃、数据丢失等风险,必须有备份机制。在云计算时代,可以设想,由一类信息企业专门承担起备 份这项工作,建立起一个可扩展的、动态伸缩的云数据备份中心。
中国在MFI系列标准的研制中发挥了领导作用。标准制定由中国、日本、韩国和英国承担,美国、加拿大、澳大利亚、德国等23恩国参与讨论,12个国家参与投票。
云计算支撑物联网。软件作为独立产品,针对用户需求,采用自顶向下、逐步求精的方法,进行面向系统的软件设计与面向底层技术实现的代码开发与测试,让用户安装并拥有软件系统,这样的时代已经成为历史。
云计算时代的软件开发。基于服务的软件开发,更加强调标准接口和具有自治能力的粒计算组件的重用和绑定,从以编码为主转化为侧重建模及模型转换的开发过程;从相对封闭的、面向固定系统的软件开发与产品买卖方式,转化为依托网络开放资源、面向服务的聚合及租赁方式 软件开发、软件注册和检索、以及软件租赁,形成三分离的格局。
普遍参与的开发形成集体智慧。出现各种各样开源、开放的软件合作开发社区。淡化软件产品的生命周期,软件在线更新,贴近用户新需求,强调软件的演化。软件频繁地被重用和重组,在第一时间满足客户需求。大众既是软件使用者,也是开发者;既是服务消费者,也是提供 者, 形成群体智能。
软件服务业实现社会化、集约化、专业化的大转型。社会化、集约化和专业化的云计算中心通过软件的重用和柔性重组,进行服务流程的优化与重构,提高利用率。云计算促进了软件开发商之间的资源聚合、信息共享和协同工作,形成面向服务的计算,为网络时代的软件工程开辟 了新的道路。
“三化”加速物联网的构建。初期的互联网支持尽力而为的服务,“核心简单,边缘丰富”。云计算要求云计算中心支持社会化、集约化和专业化的信息服务,“网络丰富,边缘简单,交互智能”。
移动互联网上云计算会来得更快。移动互联网的带宽迅速增长, 2009年我国新建3G基站32.5万个,网络覆盖全国342个城市、2055个县(市)和6000多个乡镇,创全球电信发展史上建设规模最大、速度最快的新记录。移动互联网的实时性、交互性、低成本、个性化和位置感知能力,形成移动用户迅速增长的服务需求,尤其是基于位置的服务。
用信息和信息技术精确调控物质和能量,感知、认知和控制变得尤为重要。谷歌公司研发的50辆智能车,采用智能软件和感应设备,包括摄像机、激光雷达、超声雷达以及GPS设备等,使用谷歌网络导航操控系统,无人驾驶,在公共道路上成功行进22万多公里。
云计算在中国,理念清晰、操作模糊、八仙过海、云里雾里。在2010年6月7日胡主席在今年两院士大会的讲话上表示,互联网、云计算、物联网、知识服务、智能服务的快速发展为个性化制造和服务创新提供了有力工具和环境,人依靠机器生产产品变成机器围绕人生产产品 成为可能,个性化制造和规模化协同创新有机结合将成为重要的生产方式。
8.1.2发达国家处于领先地位
云计算作为最近几年刚刚发展起来的新兴技术,正在逐渐改变着整个IT产业的发展。Ganner公司201 1年的研究报告中指出,云计算技术目前处在过热期。该公司提供了一种分析技术成熟度的曲线模型——光环曲线,即大多数新技术发展的生命周期或炒作周期会经历萌芽期(技术诱发)、过热期(期望释放的顶峰)、谷底期(失望的底谷)、攀升期(顿悟的斜坡)和成熟期(生产力的高地)五个阶段。笔者认为在云计算发展过热的背后,其整个产业的发展也将逐渐走向务实,人们将审慎看待其带来的便利,着重考虑如何利用云计算技术,如何让云计算技术落地,如何在“云”或者“端”中获得利益。接下来,通过对云计算认知度的提高,云计算的技术和商业模式的成熟,用户将渐渐知道云计算到底是什么,如何来做,如何能够通过它来获得利益以及清醒地认识到它的弊端在哪里。当然,现在这个阶段已经出现或者将要出现的是,应用案例逐渐丰富,云计算商业理念逐渐清晰,更多厂商的介入,以及提供给用户的大量丰富的云服务应用解决方案。
当然由于社会经济发展水平的不同,发达国家和发展中国家的云计算的发展水平也是不同的,这里分别从发达国家云计算技术和国内云计算技术的发展现状两个层面加以研究分析。
发达国家云技术发展现状
本节分别针对发达国家及地区,最有代表性的如美国、欧洲、日本等来与大家分享一下最近几年它们对云计算的推动以及发展现状。
1.美国云计算发展
美国是“云计算”等一系列新技术及新概念提出及发展的发源地,其产品与技术成熟度也是最高的。美国整个社会及政府是新技术推动的优越“土壤”,在此环境下,可以让云计算充分发展。表 列出了最近两三年美国政府对云计算的推动。
表 美国政府云计算举措
续表
同时,美国云计算产业已经开始步入快速发展的轨道。谷歌、亚马逊、微软、脸谱、EMC、英特尔、AT&T等巨头成为云计算产业的龙头企业。云计算产业重组整合加速,传统企业纷纷转型,新兴企业不断成长。
2.欧洲云计算发展
欧洲在云计算应用市场紧跟美国步伐,虽然欧洲各国对隐私政策方面的考虑过于严格导致从一定程度上阻碍了云计算产业的发展,然而依然有越来越多的国家的企业、医院和政府机构放弃计算机主机而采用云计算服务,也有越来越多的资金流入这个领域。各大云服务提供商巨头也在欧洲各国设立云计算中心。表 所示为欧盟及各国政府云计算举措。
表 欧盟及各国云计算举措
3.日本云计算发展
日本政府近几年也在积极推进云计算的发展,谋求利用云计算创造新的服务和产业,并为此制订出了“有效利用IT、创造云计算新产业”的发展战略。行业应用上,电信、金融与教育排在日本云计算应用的前三名,各大运营商也在着力布局云计算产业格局。到目前为止,日本的云计算基础设施产业主要分布于经济较为发达的东京、大阪等地区。表 所示列出了日本政府最近两三年对云计算的推动。
表 日本政府云计算举措
一些发展中国家与发达国家的云技术比较
据国外媒体报道,商业软件联盟(BSA)于近日发布了2013年全球云计算评测研究报告。报告指出,金砖四国(巴西、俄罗斯、印度、中国)在关乎未来云计算发展的重要政策制定上仍远落后于发达国家。
改进幅度最大的是巴西,在经过了长期的规划后,巴西终于通过了一部打击网络犯罪的法律。巴西得到 44.1分(商业软件联盟的总评分为100分),排名从最后一位上升至第22位。中国、印度、俄罗斯的排名都分别上升2位,得分分别为51.5分、53.1分以及59.1分,但四个国家过去一年都取得了一定进步。由于中国推出了新的数据隐私法律,因此排名略有提升。俄罗斯则是因为加入世贸组织后展开了一些改革而提升了排名。印度的得分增加源于该国在版权法规方面的调整,与国际标准看齐。
图 云计算1-12名的排名
图 云计算13-24名的排名
云计算指的是通过网络从远程数据中心为客户提供软件、存储、计算能力以及其它服务。云计算软件需求增长迅速,原因是相比安装在客户自主数据中心的传统产品,该解决方案允许企业更迅速、低成本使用新程序。“云计算现在是IT业界的热门领域,美国企业对于那些能够推进而非抵制云计算政策的国家拥有浓厚的兴趣。” 商业软件联盟总裁罗伯特·哈雷曼(Robert Holleyman)表示。
商业软件联盟主席罗伯特·霍雷曼(Robert Holleyman)说:“云计算的确是当今IT行业的热门领域。”他表示,美国企业对那些针对云计算制定了协调政策的国家更感兴趣。
与此同时,在大型数据中心里汇集的庞大数据也为网络攻击创造了有诱惑力的新目标,因此无论是执法机构还是云计算提供商,都应该提供充分的防御工具。
8.1.3云计算应用的发展趋势
8.1.4云计算的发展深刻影响未来
云计算是传统计算机技术和网络技术发展融合的产物,也是引领未来信息产业创新的关键战略性技术和手段。云计算的广泛普及与应用,也将催生信息技术的第三次变革浪潮,引发未来新一代信息技术变革、IT应用方式的核心变革,将带来工作方式和商业模式的根本性改变,作为21世纪IT业界乃至社会关注的焦点和热点,未来云应用可以作为一种IT基础设施服务模式、一种信息服务的交付模式、一种基于互联网的新型商业模式,一种像供水、输电一样的创新性资源服务模式,将为人类社会提供更加方便、快捷、廉价的信息服务,为人们的工作、生活提供更多便利。云计算对未来的影响如图 所示。
图 云计算深刻影响未来
前期已经热衷于对其技术概念的专注研讨。这个术语广泛地定义为一个“计算”的本身。关于这个主题的文献已被很多权威专家想象分析描述如下。
(1)一个毁灭性结构的架构。
(2)一个21世纪的巨大潮流。
(3)大的经济平均主义者。
(4)一个全球社会和经济网络。
(5)一个国家工业的毁灭。
(6)媒体的民主时代。
(7)一个国家终结的开始。
(8)一个地球村的崛起。
(9)全球恐怖组织扩展的加速器。
(10)权力从西方向东方转移的加速器。
(11)计算历史上的下一次革命。
(12)数字和物理世界的融合。
好了,我们既没有预言也没有分析,我们把这些工作留给预言家们吧。或许在10年后可以反观并评价关于这些,今天所发生的情况,而不是今天来评论。但已经有很多不同的大大小小的企业理解云计算并抓住这些机会开展工作。
当地平线上所形成的暴风云已经发布了,这就是一件重要的事情。但并没有潜意识地去关注它。然而,在准确的时间关注它并确定集中资源去应对的话,那么做得非常正确。如果这样做的话,可以超越竞争对手,如果他们没有对这暴风云进行任何准备的话。如果在等待着,并任其发展的话,那么,危险就将要到来,竞争对手和这暴风云将会迅速把你击倒、淹没,如果他们进行了精心的准备的话。
毋庸置疑,云计算将改变IT产业,也深刻地改变着人们工作和企业运作方式。
8.2云计算的起源
8.2.1云计算是当今的热门名词
云计算是当前一个热门的技术名词,睿驰科技认为,云计算会改变互联网的技术基础,甚至会影响整个产业的格局。几年之内,云计算已从新兴技术发展成为当今的热点技术。在技术发展的历程中,类似于电子商务,云计算也是一个比较模糊的技术术语。这其中一个原因是云计算可以在很多应用程序场景中运用,另外就是大量公司的商业炒作推动了这种趋势。 云计算的特点是通过使计算分布在大量的分布式计算机上,而非本地计算机或远程服务器中,企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上,根据需求访问计算机和存储系统。这种特点对于OA系统的实施也有很发展的潜力。
图
随着安卓、苹果等系统的流行,大屏的手持设备日益普及,许多以前只能在电脑上进行的操作也能在手机或者平板上进行了。加上网络通讯的大范围铺开,现在人可以说一天都连着网络。
发达的网络,先进的设备,迫切的需求,基于以上几点,睿驰科技准确把握了这个时间点,率先提出了云办公的概念。
云办公概念的提出,其本质是资源的分布部署和协同应用,云计算要求后台处理能力、调动能力达到相当水平,要有足够成熟的应用模式,足够配合云端惊醒应用的能力。睿驰科技已经在云技术上有了实质的储备和创新,比如在服务器资源、应用程序资源的分布部署技术、负载均衡技术和多线程应用技术上的突破,使得OA系统可以支持无限用户数的、超大并发应用的应用场景。
睿博士中小学云办公主要有以下特点:
功能全面:提供办公自动化、教学管理等六十多项管理功能,同向校长、教务工作者、任课教师、学生及家长,涉及学校管理的各个方面。
通信方便:为学生信息管理提供相互沟通渠道,实现学校内部动态信息管理,在学习过程中,方便快捷地实现学校与学生的数据传输、资料传输。
系统管理:包括基础设置、部门设置、职务设置、荣誉设置、用户管理、角色设置、公文设置、考勤设置、常用链接等功能模块。
睿博士系列云办公产品面世后收到广大顾客的欢迎,当然也是因为教育信息化的原因。促进教育改革,从而适应正在到来的信息化社会提出的新要求,以“专注教育价值服务”,这正是睿驰科技的发展方向。
8.2.2云计算在中国
为了实现云计算的全部价值,推动它在中国的发展,政府、企业、供应商等多个利益相关方应采取以下一系列重要行动。
1.政府部门
中国企业的经理人期望政府能够发挥主导作用,将云计算建成一种可靠、可行的技术,推动云计算的建设。 中国想要优化云计算的应用,政府就必须牵头制定相应的规则、提供必要的投资和支持。
政府应继续支持和扩建各地的云计算中心。云计算中心为当地的企业和政府机构提供云服务、为国外云提供商与本地软件企业进行合作搭桥牵线、增加IT就业机会、提供云计算培训,以及开发当地的IT市场。从长远来看,它们将会为中国乃至全球市场提供新的云服务,成为IT创新之源。
改造中国的宽带基础设施。 中国应瞄准其他领先的工业国家,将宽带速度提升至同等水平,特别是应将高速光纤网络纳入基础设施建设计划之中,从而促进高速移动网络技术的发展。韩国希望将宽带速度提高10倍,达到1Gb/s,无线带宽达到10Mb/s,由此新增12万个工作岗位”。
制定相关的规定方针,改善云的安全性、可靠性,促进相关的商业实践。 中国经理人表示,云计算要想得到广泛应用,需要由政府制定有关云安全、数据隐私和技术方面的标准。
树立使用云计算的榜样。通过在当地机构使用云服务,国家和地方政府机构可以为私人企业树立榜样,增强企业对云计算的安全性和可行性的信心。这种榜样作用能够使政府机构与国民享受云计算带来的优势,并有助于云计算标准和实践的建立。
2.应用云计算的企业的IT经理人
中国的CIO们有机会去塑造国人对于云计算的理解和认识,并引导所在企业稳妥地使用该技术。为此,他们必须成为卓有成效的宣传者和技术指导者。
成为云计算专家,深谙云计算的要求和收益。CIO们首先需要掌握更多有关云计算的知识,一方面满足自身的兴趣爱好,另一方面为培训高管们作准备。他们应当努力寻求各种学习机会,譬如出席云计算会议,与云提供商、专家和主管4fq共同体验云计算以及阅读相关书籍。他们必须同时具备对云计算收益的好奇心和对风险的警惕心理。
掌握必要的客观事实,获得高管支持。CIO们需要向高管们灌输云计算知识。他们首先可以列举著名企业的成功案例,论证云计算的确会大幅削减业务或IT成本。为了获得高管们的支持,他们还应进行投资回报率(ROI)分析,强调云计算的成本与收益将会随着市场的成熟而快速改变。
为云计算的引入作好人员和技术基础设施上的充分准备。对于想要建立私有云和混合云的企业来讲,服务器和存储虚拟化是关键步骤。CIO们必须制定一个能够处理数据整合、安全性、网络和其他技术问题的计划。 他们需要招聘IT架构师来管理云计算技术的细节和需求。制定并执行从传统系统过渡到云计算的计划。
不断探索云计算的商业潜能。IT主管应当不断地探索、开发新服务。揭示云计算是如何改进甚至是转变业务运营方式的。他们必须观察其他企业使用云计算的方式方法,开展技术性试验,追踪云计算的未来和各种使用模式。
3.云计算应用企业的高管
云计算是一项极为重要的技术,不能完全由技术人员来掌握。尽管从传统系统向云计算迁移的工作主要是由首席信息官负责,但其他高管也不能袖手旁观。为了让企业获得最大利益,同时最大限度地降低风险,高管们必须做到以下几点:
提出尖锐的问题,要求基于数据的成本节约分析。高管们不要奢望未经努力便=--3"自动获得大幅度的成本节约,他们应当与CIO共同完成R01分析。考虑成本节约的同时也要考虑转型和后续的成本。 他们还应该进行更多的尝试或试验,并在证实收益高于投资后放手去做。
建立清晰的云计算管理结构。许多企业已经创立了规则和结构,用于界定IT经理人与其他高管之间共同制定IT决策的方法。高管们应当运用这些规则和结构(如果没有,则创建之)来确定IT或其他部门应参与到云计算决策的人员。以及这些人员应承担的决策权与责任。
确保云活动始终如一。企业领导必须确保云计算获得必要的重视、规划以及后续关注。他们应当识别并满足即时的业务需求和把握云计算的长期发展机遇,制定公有云和私有云使用计划,并针对“云”为该行业带来的影响进行追踪。
设定成功标准。企业领导必须确保目标和=--3"交付成果被正确理解,且项目与业务需求相一致。他们需要明确获得哪些量和质的收益,包括发展的技能、确立的伙伴关系和规避的风险。
提供必要的支持。除了提供财务资源和技术人员之外,高管们还应支持其他能够促使云计划成功的活动。例如。通过组织云实践社区或成立云项目办公室来开发技能和分享参与过云项目人员的经验,这对企业是有益的。
慎重购买,定期评估。 目前很难预测谁将是未来几年中主要的云提供商。 因此企业领导在选择云提供商时,须谨慎考察候选者是否有潜力成为需要的合作伙伴。 即使作出了选择,他们仍需要评估提供商的财务稳定性、改进功能与服务水平的能力、跨不同技术平台和云服务整合数据的能力以及是否言行一致、履行承诺。
4.云计算产业
提供服务水平协议,采取措施建立信任。云计算产业必须采取强有力的措施来赢得中国经理人的信任,其中包括建立服务水平协议和严格的安全标准,开诚布公地探讨服务中断情况和服务性能,同时树立对这项技术的切合实际的期望值。 例如,响应时间可能不是服务提供商所能控制的问题。
拓宽云服务的范围。中国需要的不仅是高质量的云服务,而且是更多的云服务。通过与国外的云提供商合作,中国可以将世界级云计算技术转化为符合本地需求的技术。创新的服务将能吸引前沿客户,并为后来者设定前进路标。
参与“产业云”的创建。接受调查的中国经理人强烈希望从行业协会或产业集群中得到云服务。尽管中国目前尚未出现产业云。但是产业云可以优先应用或设定企业间交换数据的标准,在多个企业间分摊云的造价,确立最高级别的安全标准。
宣传云计算的成功案例。在没有成功案例的情况下,大多数中国企业都不愿做云计算的“第一个吃螃蟹者”。 云服务提供商、协会和学术团体应当在工商界广泛宣传国内外企业的可靠案例。
5.转折点
在全面开发云计算潜能的道路上,中国要做的事情还有很多,可以向其他国家借鉴的东西也不少。 与此同时,中国也有许多地方值得其他国家学习。 中国对云计算所持的谨慎态度无疑将会避免一些企业盲目地引进“热门”技术,把自身、客户、合作伙伴,甚至是整个国家置于危险境地。这种由地方政府、国内IT厂商与国外领先企业共同参与的合作模式将会成为其他发展中国家提供云计算服务的榜样。
中国已经证明一旦国内各方达成共识,它便可迅速发动大规模的基础设施投资。中国各大高校不断培育出大量的技术人才。只要政府、用户和提供商齐心协力实施恰当的措施,中国将会迅速进入云计算发展的转折点,朝着快捷、盈利的方向进发。今天,中国或许在云计算方面落后于其他国家,然而在这个十年结束之前,它将可能成为云计算领域的领导者。
附录:本研究的方法
此项研究由埃森哲卓越绩效研究院和中国电子学会(CIE)云计算专家委员会共同完成。调查问卷由埃森哲研究院设计,并吸取了CIE的意见。2009年10月至11月,分别有中国大型企业、政府机关和高校的103位IT高管及5位学术研究员接受了调查。 同时,201位美国IT高管、高层决策者以及分别来自澳大利亚、巴西、法国、德国、日本、新加坡和英国的决策层高管(每个国家50至60位)也接受了埃森哲的采访。综上,此次全球性调查的受访者共计674人,涉及20多个不同的行业以及政府机关或非营利机构。
受访者通过电子邮件和电话的方式接受筛选和邀请,并在一个安全的网站完成调查。受访者必须具备基本的云计算知识,并且有权利参与所在机构的云计算使用和开发。 只有满足上述两个条件。受访者的意见才能列入最终报告中。
在中国,85%的受访者来自于企业年收入(对于公共部门和非营利机构,则是年度预算)35亿元人民币(约5亿美元)以上的国企或私企,另外15%分别来自年收入10亿元人民币(1.5亿美元)以上及以下的两类企业。除中国以外,只有澳大利亚、巴西和新加坡三个国家
年收入在10亿元人民币左右的企业被纳入受访范围。
8.2.3云计算的前世今生
变革一向会给一些人带来机遇,当今世界经济的发展也是如此。电子化、数字化、互联网渗透到传统行业,带来了加速变革,一些国家、企业和个人抓住了新兴机遇,获得了超乎寻常的发展。伴随着安然、《西雅图邮报》、《洛矶山新闻》、WorldCom等这些百年老店吹响熄灯号,Google、亚马逊、Salesforce、Facebook等云计算新贵企业迅速崛起,真可谓是“沉舟侧畔千帆过,病树前头万木春”。不前进就是后退。
IT大佬们语言成真
诺查丹玛斯关于世界的预言让后人惶惑而惊恐,面对世纪末的风雨,面对高悬于太空的“宇宙十字架”,人们在科学与愚昧中挣扎,在传播与辩驳中迎接着传说中的空前灾难。当两千年的秋风吹起的时候,我们似乎仍然可以看到老诺无处不在的恶作剧坏笑。可惜的是,他没有来得及体验他所制造的预言所带来的巨大快感。
预测未来并非易事,因此很多预言家倾向于使用模棱两可的表述。但在科技预言事宜上,任何预言家都无法含糊其辞。正因为如此,即使最为聪明的人在预测科技产业发展时,也时常会“马失前蹄”。但IT大佬们仍然乐此不疲,即使他们的前瞻性言论在当时遭遇讥笑和讽刺。因为大部分的人生,最大的乐趣就是自我预言实现时的超级快感。有积极预言,享受成功;有消极预言,享受破灭。
2010年11月,福布斯发布了由Nucleus Research撰写的2011年十大IT预言,其中与云计算有关的至少有3条:云计算会改变一切——无论是大公司还是小公司,都将会使用云计算;“坐班”这个词将会过时;云计算的普及将使得白领们可以在任何一个地方工作,聪明的公司也会把办公地点设在那些运营和税费都较低的所在;社交网络将会更加火暴——但是企业的监管会更加严格,防止员工在上面发布不利于公司的小道消息。
沃森的5台计算机
一提起电子计算机,人们就会联想到IBM这个家喻户晓的名字。1874年2月17日,IBM的创始人老托马斯·沃森生于美国纽约州北部一个贫困的农民家庭。父亲是来自英国的移民,靠伐木和种地谋生,家庭成分基本上属于美国农民加伐木工。他的第一份工作,就像是黑泽明的《罗生门》一样,充满了传奇和争论。老板布朗森借给他一辆货车去卖缝纫机、钢琴和风琴。开始,他对老板付给他每星期12美元的工资还挺满意。后来,他从另一个推销员那里得知,他实际上被老板耍了,因为其他推销员通常拿的是佣金,而不是工资,如果按佣金计算,他每个星期应得65美元。第二天,他辞职乘火车到大城市布法罗,希望能找到按佣金付酬的推销员工作。
NCR公司的总裁帕特森被誉为“现代推销之父”,其“推销员不是天生的,而是培养出来的”的信条给了沃森证明自己的机会。沃森1896年进入美国国家收款机(NCR,National Cash Register)公司担任推销员。1897年后,他便成为NCR东部区顶尖销售员,1899年,沃森被提升为分公司经理。到1910年,他已经成为公司中仅次于帕特森的第二号人物。但在那以后,厄运又一次向他袭来。帕特森政治家式的用人哲学隐藏着一个玄机:既然好的销售员是培养出来的,那么一家公司不必过分依赖某一个人。在适当的时候,他总是将公司最好的员工解雇。1913年,沃森终于未能摆脱这种兔死狗烹的命运,被NCR一脚踢了出去。他立誓报仇,走出公司办公大厦时转身对一个朋友说:“这里的全部大楼都是我协助筹建的。现在我要去另外创建一个企业,一定要比帕特森的还要大!”
离开NCR后,沃森于1914年进入计算制表记录(CTR,Computing TabulatingRecording)公司任经理。第一次世界大战结束时,制表机需求量激增。几乎每一家大保险公司和铁路公司都用上了计算制表记录公司生产的霍勒利斯制表机。不久,政府部门也采用了。沃森适时地推出新型的打印一制表组合机,更是受到广大客户的欢迎,订货单堆得老高,产品供不应求。1919年,公司的销售额高达1 300万美元,利润也升至210万美元。1924年2月,身为总经理的沃森决定将CTR公司更名为IBM公司。沃森之所以把公司取名为IBM,业问人士的说法是,由于沃森一直对NCR耿耿于怀,为显示要处处压倒NCR的决心,他特地找了三个在字母表中比N、C、R靠前的字母作为自己公司的大名(国际I压过国家N、商用B高于现金C、机器M又广于记录器R)。
20世纪30年代初,IBM开始进入打字机行业,生产打字机、打孔卡片,以及打孔机、分类机、会计计算机等系列产品,并推出电动打字机、字母制表机等新产品。到30年代末,IBM公司的销售额增长到3 950万美元,其利润达到910万美元,竞超过其他4家同类型大公司的总和,一跃而成为全美最大的商用机器公司。
第二次世界大战同样使IBM受益无穷,使之真正跻身于大企业的行列。公司的销售额从1940年的4 600万美元猛增到1945年的1.4亿美元。大战结束后,计算机市场初露端倪,一向注重研制新产品的沃森对此极为关注,但由于其发展前途难以预测,IBM对计算机只停留在试验和制造样机阶段。虽然沃森没上过大学,没有任何技术背景,但长时间的市场经营锻炼出他敏锐的直觉,如果没有沃森,可能会出现完全不同的计算机一种运算的工具而不是技术。所以,他才被人称为“计算机之父”,而真正的计算机事业是在他的后代手里蓬勃发展起来的。早在1933年,IBM就曾为哥伦比亚大学设计了一种高速运算器,1937年,哈佛大学的计算机专家艾肯博士建议沃森综合几种机器的功能,造出更快的运算器,为此沃森拨款50万美元,1944年研制出世界上第一台自动顺序控制计算机,名为“马克1号”,每秒钟可以进行3次计算。1946年,IBM又推出第一台电子计算器,1948年,又推出一台部分电子部分电机的数字计算机,这台机器安装在IBM纽约总部,直接向参观者进行实际操作表演。IBM开始涉足电计算机领域,但还不能说IBM在电子技术和计算机工业技术方面的真正崛起。
当时在业界内出名的是雷明顿·兰德公司,它是由两个专业研究人员成立的,1946年,他们成功地研制了世界上第一台电子计算机,命名为ENIAC(电子数字积分计算机,Electronic Numerical Integrator And Computer),计算速度比mM的快太多了。面对如此强大的竞争对手,IBM是发展前景莫测的电子计算机,还是继续经营收益可观的打孔卡机?IBM内部展开了激烈的争论。以老沃森为首的一派认为,尽管计算机能够解决所有重要的科学计算问题,但是价格昂贵,几乎没有人肯出资买这样一台机器,况且计算机的前途是很渺茫的,用途不是很广。老沃森的儿子小托马斯·沃森却不以为然,他深信到一定时候,计算机将具有巨大的市场,父子俩之间时常因此而争论不休。
就在沃森父子俩在开发计算机项目上争执不下时,一件令IBM难堪的事发生了。美国人口普查是一项庞大而复杂的信息处理工作,以前都是靠IBM提供的霍勒利斯制表机来进行。而这一次全美人口大普查,美国人口调查局却采用了雷明顿·兰德公司的通用自动计算机(UNIVAC,UniversalAutomatic Computer),它比IBM的电动式打卡机的统计速度快19倍。因此,人VI调查局的负责人直率地告诉IBM,电动式打卡机已丧失其领先地位,并提出退货。这无异于给老沃森一记响亮的耳光,同时也使他的头脑清醒起来。又恼又羞的他决心迎头赶上,把研制电子计算机的权力交给了小沃森。1949年,IBM总裁正式任命儿子小沃森为执行副总裁,放手让年轻人去从事新兴行业。
1952年1月,年已78岁的老沃森决定退居二线,任董事长,38岁的小沃森正式接任IBM公司的总裁职务。这标志着IBM的商用机器将出现一次质的革命,将从主要生产制表机、打孔卡机、计算器和卡片的公司转而成为一家为研制电子计算机冲锋陷阵的公司。
在19世纪40年代,尽管计算机将成为现代商业的支柱这一观点似乎不可避免,但人们过去对于这一点曾有很多怀疑。当电子计算机陆续问世时,没有人认为它将在企业界有什么前途。在那时,人们很难想象会需要电脑来做细致的数学运算。老式的穿孔卡制表机对于处理交易和记账似乎完全够了。作为哈佛大学知名数学家和美国政府的全国科学研究委员会(NRC,National Research Council)成员,霍华德·艾肯曾把认为电脑会有巨大市场的观点斥为“愚蠢”,他认为美国有6台计算机就够了,主要供军方和科学研究使用。
针对电子计算机,IBM公司的创始人托马斯·沃森也曾经有一个非常著名的预言。1943年,他胸有成竹地告诉人们:“我想,5台计算机足以满足整个世界市场。”这个在当时为世人嘲笑的预言在当下又被重视起来。这个梦想的实现有赖于云计算模式的发展。待云计算发展成熟后,或许沃森的预言就可以成为现实了。
现在看来,这5台计算机是指Google、雅虎、微软、IBM和亚马逊这几家公司构建的超级计算机,如图 所示。许多人估计沃森当时说的是5亿台,秘书肯定少记了一个字,差点毁了沃森的一世英名。
图 云计算时代的“霸主”
麦卡锡的水电论
1927年9月4日,麦卡锡生于美国波士顿。1971年,他因在人工智能领域的突出贡献而获得图灵奖。1956年,实际上,麦卡锡在达特茅斯会议上首次提出了“人工智能”这个概念。
麦卡锡是一个天赋很高的人,还在上初中时,他就弄了一份加州理工学院的课程目录,按目录自学了大学低年级的高等数学教材,做完了教材上所有的练习题。这使得他1944年进入DH‘J,I、I理工学院以后,可以免修头两年的数学。虽然由于战争原因,麦卡锡需要在军队中充任一个小职员,占去了部分时间,但是他仍得以在1948年按时完成学业。
麦卡锡对人工智能的兴趣始于他读研究生的时候。1948年9月,他参加了一个“脑行为机制”的专题讨论会,会上,大数学家、计算机设计大师冯·诺伊曼发表了一篇关于自复制自动机的论文,提出了可以复制自身的机器的设想。虽然当时还没有人精确地将机器智能与人的智能联系起来,但诺伊曼的报告却激发了麦卡锡的极大兴趣和好奇心,自此就开始尝试在计算机上模拟人的智能。1949年,他向冯·诺伊曼谈了自己的想法,后者极表赞成和支持,鼓励他搞下去。1949年在普林斯顿大学数学系作博士论文时,他决定尝试在机器上模拟人的智能,并于1951年取得数学博士学位。麦卡锡留校工作两年以后转至斯坦福大学,也只待了两年就去达特茅斯学院任教。在那里,他成功发起并举办了成为人工智能起点的具有历史意义的“达特茅斯会议”。该会议不但是人工智能发展史上的一个重要事件,而且是计算机科学的一个里程碑。
达特茅斯会议的主要发起人是东道主麦卡锡,其他3个发起人分别是当时哈佛大学的明斯基(1969年图灵奖获得者)、IBM公司的罗杰斯特和信息论创始人香农。麦卡锡发起这个会议时的目标非常宏伟,是想通过10来个人2个月的共同努力设计出一台具有真正智能的机器。会议的经费是由洛克菲勒基金会资助的,包括每个代表1 200美元以及外地代表的往返车票。虽然会议原始目标由于不切实际而无法实现,但是由于麦卡锡在下棋程序尤其是α-β搜索法上所取得的成功,以及卡内基·梅隆大学的西蒙和纽厄尔(这两人是1975年图灵奖获得者)带来了已能证明数学名著《数学原理》一书第2章52个定理中的38个定理的启发式程序“逻辑理论家”,明斯基带来的名为Snarc的学习机的雏形(主要学习如何通过迷宫),这使会议参加者仍能充满信心地宣布“人工智能”这一崭新学科的诞生。1956年,麦卡锡首次提出“人工智能”这一概念。
分时系统的理论可以追溯到1958年。那一年,“人工智能之父”麦卡锡到MIT(麻省理工学院,Massachusetts Institute ofTechnology)任职,与明斯基一起组建了世界上第一个人工智能实验室,首次提出将计算机的批处理方式,改造成为能同时允许数十甚至上百用户使用的分时方式的建议,并推动MIT成立组织开展研究。在独自使用昂贵的电脑主机时,他突然想到了一个主意:人们排着长队等待上机,为什么不能让每个使用者循环着使用电脑呢?例如,A用户输入一个命令,可能需要10秒,但电脑执行这个命令只要1毫秒;在A用户输入第二个命令期间,电脑只能等待,等待时间比实际运行时间要多几百倍。如果这时把机器使用权交给B用户,计算机马上就可以执行新的命令,丝毫也不会影响到A用户的工作。这样一来,电脑的“时间”就可以“分”成许多片段,在许多用户之间循环工作。其结果就是实现了世界上最早的分时系统——基于IBM 7094的CTSS(兼容分时系统,Compatible Time Sharing System)和其后的MULTICS(多路复用信息与计算业务,Multiplexed Information and Computing Service)。
1959年,麦卡锡开发了著名的LISP(表处理语言,ListProcessingLanguage),并于次年将其设计发表在《美国计算机学会通讯》上,成为人工智能界第一个最广泛流行的语言。因为与主持该课题的负责人产生矛盾,麦卡锡于1962年离开MIT重返斯坦福,虽然未能将此项目坚持到底,但学术界仍公认他是分时概念的创始人。
麦卡锡到斯坦福大学后,参加了一个分时系统的开发,并在那里组建了第二个人工智能实验室。不管人们对人工智能还有什么偏见,它现在已成为严肃的经验科学,而麦卡锡为这一领域培养了大量人才,他的学生遍及世界。
除了人工智能方面的研究和贡献之外,麦卡锡也是最早对程序逻辑进行研究并取得成果的学者之一。1963年,他发表的“计算数学理论基础”论文,集中反映了他在该领域的研究成果。
1964年,已是斯坦福大学人工智能实验室主任的麦卡锡,提出了一种称之为虮隋景演算”的理论,其中“情景”表示世界的一种状态。当主体行动时,情景发生变化。主体下一步如何行动取决于他所知道的情景。情景演算的思想吸收了有穷自动机状态转移的概念。麦卡锡于1962~2000年年底在斯坦福担任教授,退休后成为名誉教授。
除了获得图灵奖以外,麦卡锡在1988年获得由日本INAMORI基金会所设立的KYOTO奖,这个奖主要奖励在高科技方面做出杰出贡献的科学家,麦卡锡是这个奖的第5位获得者。1990年麦卡锡获得美国全国科学奖章。
1961年,麦卡锡出席了麻省理工学院百年诞辰纪念会。人们都等待着听他关于人工智能研究进展的学术报告,他却出人意外地大谈特谈“分时”技术,即把时间分割成片段实现多人共享一台电脑,但几乎感觉不到别人也在操作。他强调说,这种技术对计算机的未来将如何如何重要。在那次演讲中,他提出了像使用其他资源一样使用计算资源的想法,这就是时下IT界的时髦术语“云计算”的核心思想。
麦卡锡的这种想法在提出之初曾经风靡过一阵,但真正的实现却是在互联网日益普及的20世纪末。其中一家具有先驱意义的公司是甲骨文前执行官贝尼奥夫创立的Salesforce公司。1999年,这家公司开始将一种客户关系管理软件作为服务提供给用户,很多用户在使用这项服务后提出了购买软件的意向,该公司却死活不干,坚持只作为服务提供,这是云计算的一种典型模式,叫做“软件即服务”。
约翰 ? 盖奇:网络就是计算机
如果你没有听说过约翰·盖奇,不是你的错;如果你没有听说过约翰·盖奇原来所在的SUN(斯坦福大学网络,Stanford University Network)微系统公司,那就是你的不对了!
1942年,盖奇出生于美国洛杉矶,在新港海滩繁盛的冲浪文化下成长。20世纪60年代,作为伯克利的大学生,盖奇成为一名反战运动的早期领导者。1968年,盖奇参与了罗伯特·肯尼迪总统的选举工作,并有幸与肯尼迪面对面地交流。那时盖奇负责肯尼迪在阿拉米达郡的竞选工作,一起工作的有上百名志愿者,他们从电视上看到了肯尼迪击败麦卡锡赢得了加利福尼亚预选的胜利,同样他们也通过电视得知了肯尼迪被暗杀的消息。在位于美国华盛顿的罗伯特·肯尼迪纪念基金缩减人手后,盖奇慢慢地淡出了政坛,彻底与反战运动决裂。此后他重新走进校园,将自己的热情投入到数学学习上。
1982年,安迪·贝托斯黑姆、比尔·乔伊、温诺德·科斯拉和斯科特·麦克利尼在斯坦福大学创建了SUN微系统公司,其第一台工作站问世。约翰·盖奇是比尔·乔伊在加州大学伯克利分校的同事,他是一个数学讲师,后来迷上了计算机,再后来几乎成为SUN的形象代言人。1982年,已成为教师的盖奇依然生活在伯克利,微薄的收入无法负担盖奇的日常消费,他便在一家书店兼职,正是在这家书店里,盖奇与计算机高手乔伊再次相遇。乔伊告诉盖奇他刚刚遇到了几位搞硬件技术而又懂得软件应用的人,他们打算开一家公司。盖奇作为联合创始人被称为SUN微系统公司的第五人。
SUN微系统公司的标志性口号“网络就是计算机”,不是源自于斯科特·麦克利尼,而是由约翰·盖奇在1984年提出的。盖奇是在去中国出差的路上想到了这句话,但是很少有人知道这句话还有后半部分:“电脑就是操作手册”。这句话的意思是要告诉人们使用电脑应该是一种不解自明的体验,不需要借助操作说明。
“网络就是计算机”的内涵即网络是通过连接很多的计算机而产生的。盖奇发现网络比计算机本身的价值更高。因为许多资源需要互相结合在一起,没有分享就没有价值。而现在,可以发现这个理念是愈演愈烈。不仅仅是计算机,手机、电视、汽车等所有的设备都可以联在一起。这也是一个网络的概念,但是这个联合的概念已经超越了计算机。它产生的高效率是很难想象的。
“网络就是计算机”很引人注目,但在当时,对“网络就是计算机”能深刻理解的人还为数不多。网络并不是我们的计算机;我们桌上的个人计算机才是我们的计算机。在今天,SUN公司的口号突然有意义了。它描述了对我们大家来说,计算机运算已变成什么样子,或正在变成什么样子。网络(互联网)已确实成了我们的计算机。过去装在计算机机箱里的各个单独部件(存储信息的硬盘、处理信息的微型芯片、操控信息的应用程序)现在已可分散在世界各地,通过互联网集成,并供每一个人分享。万维网已确实变成了万维计算机。
于是,大多数人仅仅把它当作是SUN公司的宣传策略,并引发了IT界的激烈辩论。以SUN微系统公司为代表的一方认为PC机越来越边缘化,网络变得越来越重要。这直接威胁到了当时的PC业界的霸主微软,一个以卖PC操作系统为生的公司,被人说卖的产品不再重要,那往后的日子怎么过啊?于是一场持续多年的口水战开始了,双方支持的学者、技术专家、新闻媒体、营销人员、金融大佬纷纷登场来宣扬适合自己一方的口号。
1995年,在巴黎举行的欧洲信息技术论坛上,甲骨文总裁拉里·埃里森在即兴演讲中介绍了网络计算机(NC,Network Computer)的概念,被看作是对SUN公司宣传语的一个回应。埃里森所谓的网络计算机,是指配置简单却能充分利用网络资源的低价电脑,不需要不断更新的硬件设备和越来越复杂、庞大的操作系统,没有软盘和硬盘,只要打开电源用浏览器连上网络,就可以获得信息和存储文件,售价将不高于500美元。盖茨紧接着埃里森发言,他认为网络计算机没有任何价值,只是大型机哑终端的翻版。但这一天的胜利是属于埃里森的,网络计算机的报道出现在所有报刊的主要版面上。虽然甲骨文集合了IBM、SUN、苹果和网景在1996年制定了网络计算机的标准,但事实上没有一台网络计算机生产出来。盖茨对网络计算机嗤之以鼻的情绪影响了全世界人民,一段时间内,NC成了“脑残”的代名词(如图 所示)。
图 NC成了“脑残”的代名词
不过,老谋深算的微软在明确指出只有PC而不是网络是IT核心的同时,暗地里加大力度开发Windows对互联网应用的支持。不知道盖茨先生是否深入研究过三十六计,明修栈道、暗度陈仓的手法玩得实在是高明。
如果说,SUN只是描绘出了未来的前景,而谷歌今天正在将其变为现实。巧合的是,谷歌现任CEO埃里克·施米特曾经在SUN担任首席技术官,并负责制定互联网战略。随着计算机的迅速普及和网络(特别是互联网)的迅猛发展,不但证明了SUN公司的高瞻远瞩,更为这句著名的口号做了最好的演绎,网络就是计算机已日益成为显而易见的事实,没有人
能够否认SUN对此起到的重要作用。约翰·盖奇预言了“云计算”的出现,后来SUN微系统公司的事业腾飞时,“云计算”一直是SUN微系统公司的工作理念和方向之一。
随着公司的成长,盖奇慢慢退身幕后,再次扮演了科学家的角色,在SUN微系统公司担任首席科学家兼研究院的副总裁。“让聪明的人去动脑筋”是SUN微系统公司奉行的企业文化之一,在SUN微系统公司随处可见的是计算机科学天才,他们的思维天马行空,每天都会有新的点子被“想”出来。而让这些有创造性思维的人最不能忍受的事情就是让他们将自己的想法解释给每一个人听。
如今,人们都实实在在地感受到了互联网就是生活的一部分,炒股、游戏、办公、购物都可以在互联网上进行,而且有些事情还非得在网络上完成不可。实际上的论战应该是顺着SUN微系统公司的口号走下去的。不过提出这个口号的SUN微系统公司,却在第一次互联网衰退中失去了争夺业界霸主地位的可能。2009年4月20日,甲骨文宣布以47亿美元的价格并购SUN微系统公司,该公司很可能会逐渐淡出人们的视野。而论战的另一方,微软却几乎让人们感觉到了IE就是互联网。英雄的失败总是让人扼腕,成事还在天时、地利、人和。上天总是有些幽默的。
过去他消耗能源来制造计算机设备,现在他要帮助清洁能源技术公司成长,为节约能源、保护环境而战。2008年,盖奇离开SUN微系统公司,6月9日,转身加入硅谷老牌风险投资公司KPCB,成为该公司的合伙人。在KPCB的花名册上记载着很多像盖奇这样拥有显赫背景的大人物,其中不乏创业者、科学家、学者和政府官员等,美国前副总统阿尔·戈尔便是其中的一员。
1995年,盖奇与迈克尔·考夫曼在美国共同创立了网络日组织。第一个官方网络日在1996年3月9日召开。“96网络日”在参与的学校中引起了很大的反响。网络日也受到了政府的大力支持,美国前总统比尔·克林顿和前副总统阿尔·戈尔也参与了96网络日。
由于盖奇在教育领域的突出贡献,他曾被任命为克林顿教育网的主席。1998年,盖奇被授予美国计算机学会总统奖。2003年,他被SUN微系统公司授予“终身成就奖”。除了在SUN微系统公司和网络日组织的工作外,盖奇还身兼多种科研组织和社会机构的要职,他是美国国家研究院、国家科学研究院科学顾问专家小组成员之一。
他曾经是政客,为罗伯特·肯尼迪的总统大选四处奔走;他曾经是联合创始人,创立了SUN微系统公司,打破了微软视窗操作系统垄断行业的局面;他曾经是公益事业倡导者,成立网络日组织,令更多的学生能够通过互联网分享信息资源;今天,他变身成为风险投资家,为节能、为环保而战,他就是约翰·盖奇。
盖茨与《备忘录》
无论你爱他,恨他,你都无法漠视他——这就是微软帝国的缔造者比尔·盖茨,有人说他对于软件的贡献,就像爱迪生之于灯泡。他是一个天才,13岁开始编程,并预言自己将在25岁成为百万富翁;他是一个商业奇才,独特的眼光使他总是能准确看到IT业的未来,独特的管理手段,使得不断壮大的微软能够保持活力;他的财富更是一个神话,39岁便成为世界首富,并连续13年登上福布斯榜首的位置,这个神话就像夜空中耀眼的烟花,刺痛了亿万人的眼睛。
1989年,比尔·盖茨在谈论“计算机科学的过去、现在与未来”时,提出“把你的计算机当作接入口,一切都交给互联网吧!用户只需要640KB的内存就足够了。”当时,所有的程序都很省很小,100MB的硬盘简直用不完。互联网还在实验室被开发着,超文本协议刚刚被提出。它们的广泛应用,将在6年之后开始。
曾经有人建议盖茨先生可以收回这句话,因为打开他们家的“窗户”(Windows)实在是太费劲了,640K牛顿还差不多。但随着云计算的出现,这些预言正在逐渐成为现实。云计算被它的吹捧者视为“革命性的计算模型”,因为它使得超级计算能力通过互联网自由流通成为了可能。企业与个人用户无需再投入昂贵的硬件购置成本,只需要通过互联网来购买、租赁计算力。
“下一场巨大的变革正等待着我们!”这是比尔·盖茨在2005年10月30日发给微软公司高级经理和工程师的一份非同寻常的《备忘录》上的话。按照盖茨的退休计划,他已在2008年6月27日退休,不再到公司——微软这个个人PC时代的“超级帝国”——处理日常工作。在这份备忘录上,盖茨似乎已经清晰地感受到:短暂而喧嚣的电脑应用史上的一个旧时代已经终结。
尽管这份《备忘录》的标题很平淡无奇:“互联网上的软件服务”,但其中却隐藏着盖茨巨大的担忧:互联网上崛起的效用运算会摧毁微软公司的传统业务。微软公司的成功之关键(在个人电脑桌面上的统治地位)现在正变得不再重要。盖茨告诉自己的部下,软件已不再是人们必定在自己的电脑上安装的东西了。软件正在变成一种通过互联网提供的简单服务。他用技术专家的术语写道:“互联网具有的宽广和丰富的基础,将会引发一个即刻提供应用和体验的服务浪潮,它是旨在满足几千万或几亿用户需要的服务,并将戏剧地改变提供给各类企业的解决方案的性质和价格。”他的结论是,这一新的浪潮“将是极具破坏性的”。
盖茨的担忧都有着现实的含义,而不只是杞人忧天或技术狂的喃喃自语,给它们增添注脚的是Google。当盖茨在位于华盛顿州Redmond的公司总部写下这份《备忘录》时,他对本公司前途的担心正在几百英里外的一个小镇变成现实。这是俄勒冈州北部哥伦比亚河畔~个名叫达勒斯的普通小城市。当年早些时候,一个神秘的名叫Design LLC的公司开始悄悄地与当地官员进行谈判,以图购买某政府机构拥有的一块30英亩的地皮。这块地皮是某工业园区的一部分,位于哥伦比亚河边。该公司为了谈判的保密性,要求镇官员(包括市政执行官)签订保密协议,但这个诡秘交易的细节很快就泄露出来了。原来这个Design LLC公司只是个掩护机构,真正想买这块地皮的公司不是别人,正是Google公司——这个头号的互联网搜索公司正在迅速成为微软公司最危险的对手。
Google公司在2005年2月谈成了这笔交易,达勒斯市政府批准了Google的187万美元购买30英亩土地的计划。不知出于什么原因,Google对于这座数据中心一直极为低调,直到今天,该中心外仍没有任何标识。不过,当地居民都能告诉你数据中心的位置所在,因为它实在过于显眼。
Google之所以选择在这个仅有1.2万人口、山清水秀的小镇建设数据中心,主要是看中了这里良好的环境:该镇有一个水坝,可租用大量土地,当地政府还提供为期15年的税收优惠及一条连接Google总部的光缆环线。水坝旁可建设大型冷却塔,以解决数据中心超级计算机的散热问题,此外还有一条专门连接数据中心和水坝发电厂的电网,为数据中心内耗电惊人的超级计算机提供电力。据称,这里的电价也是全美最低廉的,这也是吸引Google的重要原因。
《国际先驱论坛》报的一篇文章称,该数据中心“像一座信息时代的核电厂”,真是再贴切不过了,Google公司正在建设的是一个巨大的数据处理工厂,而且无论怎么看也是地球上最大、最先进的,它可安放几万或几十万台电脑,而且它们一起运转时就像一台电脑一样,因此确实等于是信息处理领域的一个核电厂,或可以说是一台能发出空前电力的数据发电机。
事实上,盖茨担心的事情正在变成现实。如同100年前的电力革命——在电力公用设施出现之前,每个农场和企业都利用各自的发电机单独发电。电网建成之后,当时的农场和公司纷纷关闭自己的发电机,转而从高效的电厂购买电力,其价格比他们自己生产更低(可靠性更高),一场以用户需求为中心的基于“效用计算”的新信息服务——“云计算”已经如黑云压城。尽管对于传统的物理资源世界而言,信息技术尤其是软件无疑就是一场巨大的绿色革命浪潮,但经历了50多年的狂飙突进的信息革命之后,信息技术服务业正面临一场自己要革掉自己性命的更大“绿色革命”。
云计算横空出世
世上本没有云计算,讲的人多了也便成了云计算。云计算中的这个“云”字是有历史渊源的。起初,技术人员在画电话网络的示意图时,凡涉及不必交待细节的部分,就会画一团云来搪塞。计算机网络的技术人员将这一偷懒的传统发扬光大,如果你还记得最早涉及网络的计算机课程,那你一定还对云的画法印象深刻。是的,在当时的教材当中,只要涉及Internet这个关键词的时候,一定都是用一朵云来表示,用云作为Logo来表示网络资源。这朵云表现的不仅仅是在互联网的那一端有着庞大的计算能力,而且这朵云背后还隐含了更深一层的含义,它无疑表达了互联网后端复杂的计算结构和庞大的联结体系。
“云”,既是对那些网状分布的计算机的比喻,又指代数据的计算过程被隐匿起来,由服务器按你的需要,从大云中“雕刻”出你所需要的那一朵。这正是最浪漫不过的比喻。它对应于互联网的某些“云深不知处”的部分,是云计算中“计算”的实现场所。而云计算中的这个“计算”也是泛指,它几乎涵盖了计算机所能提供的一切资源。
“黄河之水天上来,奔流到海不复回。”让我们一起来看看云计算来自何方,将去往何处?2006年,27岁的Google高级工程师克里斯托弗·比希利亚向Google董事长施密特提出“云计算”的想法时,肯定没有想到,他的研究可能会影响一个时代经济的发展以及商业模式的变革。
《IT不再重要》
世人对于信息技术商业价值的怀疑从来就没有停止过。20世纪80年代末,保罗·斯特拉斯曼调查发现,企业的IT投资和投资回报率(ROI,Return On Investment)之间没有明显的关联。诺贝尔经济学奖得主罗伯特·索洛把这种情况称为“生产力悖论”。2001年10月,麦肯锡公布的研究报告《IT与生产力》宣称:“在绝大部分经济领域中,巨额的IT投资没有在促进生产力增长方面起到任何的作用。”
2003年5月,美国《哈佛商业评论》刊载了尼古拉斯·卡尔题为{IT不再重要》的文章。卡尔犀利地指出,IT已经日用品化了。虽然这样能使大多数的企业从IT中获益,但是IT已经很难给企业带来一定的竞争优势。这种说法让IT界的大佬们很不爽,并导致尼古拉斯·卡尔甚至自称为IT界的“全民公敌”。说IT不再重要,就等于告诉企业别在IT采购上浪费金钱,所以他们纷纷跳出来反驳卡尔,以表明自己仍然重要得不行。
尼古拉斯·卡尔,生于1959年,毕业于哈佛大学,是美国知名作家兼思想家,专门研究战略、创新和技术。他于1997--2003年任《哈佛商业评论》执行主编。他现在居住在美国马萨诸塞州波士顿市。
《IT不再重要》的问世在产业界引起了轩然大波,一场质疑IT价值、触及整个IT业命运的世纪论战由此开火,几乎所有的重要媒体、IT业界巨头尤其是CIO(首席信息官,ChiefInformation Officer)、商业界重量级人物和专家学者们都积极参战,发表看法。IT真的不再重要了吗?我们的未来将会是什么样子?未来的云计算能够“称霸”信息产业领域吗?面对这场论战,微软创始人比尔·盖茨、英特尔前CEO贝瑞特、通用电气董事会主席杰弗瑞·伊梅尔特等各业界巨头纷纷参与其中,一时间互联网领域“剑拔弩张、硝烟四起”。
面对各界精英人士的“狂轰乱炸”,尼古拉斯·卡尔毫不气馁,他将《IT不再重要》一文的观点进行扩展或延伸,于2008年出版了《The Big Switch:Rewiring the World,fromEdison to Google》一书。其中文版本由中信出版社出版,书名为《IT不再重要:互联网大转换的制高点——云计算》(以下简称《IT不再重要》),如图 所示。
《IT不再重要》的核心观点是:推动社会变革的技术不断产生,信息技术正在主导当前的变革;信息技术本身正在发生变革,而云计算是信息变革的制高点。作者以两个事实来论证其观点:第一,计算机、存储系统、网络和日常应用系统早已商品化,就算是不同企业,IT人员的工作也是大同小异,维护设备等例行公事少有差异。第二,数据中心实在太耗电,且分散各地的数据中心都在用相似软、硬件,企业雇用不同的员工从事相似的工作。企业建立IT团队的成本相当高,但换来的效益却很一般。尼古拉斯·卡尔在本书中表述的核心观点并非人们不再需要IT,反而强调IT“对竞争是必不可少的”,其真实的意图在于说明,由于云计算的发展,导致IT技术将成为普遍的廉价的公共资源,对于所有人都是一致的,因而IT不再具备核心竞争优势。从这个意义上讲,“IT不再重要”。
《IT不再重要》这本书并不是讲技术的,而是以云计算为背景讲解IT世界的发展与变化。在这部跨越历史、经济和技术领域的著作中,作者从廉价的电力运营方式对社会变革的深刻影响,延伸到互联网对我们生活的这个世界的重构性影响。整个IT产业正在经历一个类似电力从发电机发电到电厂供电的巨大转变。仔细想来,电力技术的发展和IT技术的发展是何等相似。大型工业水车不由使人们联想起当年IBM的穿孔卡片设备。现在的企业数据中心则是过去每个工厂必备的发电机的翻版,能让电力长距离传输的交流电技术就好比现在让信息四通八达的互联网,而将来的云计算中心则和现在的电厂像是一个模子刻出来的。虽然历史不会简单地重复,但是通过这些对比,应该能让我们对云计算的未来充满信心,并一起去追求云计算的“One Piece”(“One Piece”来自于一部非常经典的漫画《海贼王》,指“神秘的宝藏”),那就是使用信息和应用就像用电一样便捷,而且成本低廉。
在《IT不再重要》一书中,卡尔在对于云计算的未来表示出乐观和期待的同时,也表现出了一定的担忧。他认为,计算机既是解放的技术,又是控制的技术。尤其是当系统变得更加集中化时,个人数据被越来越多地暴露;数据挖掘软件越来越专业时,控制之手将占上风。此时,系统将变成监视和操控人类的绝佳机器。同样,云计算并不是完美的,它所赖以发展的基础是互联网,而互联网是脆弱和不可靠的,它身上有着太多的“阿基硫斯之踵”:从根服务器只被美国所掌控,到肆虐的病毒和黑客,让人无法完全放心地使用网络,甚至连一次小小的台湾海峡地震都有可能让东西半球的连接中断。这个世界对互联网的依赖早已进入了一种成本依赖的过程之中——人们不再信任它,可巨大的转型成本又看起来是那么难以接受。云计算是在现有基础之上修修补补,还是需要另起炉灶?这是需要解决的问题。
图 《IT不再重要》
云计算至少还有另外一个缺陷,而且说起来肯定如同科幻小说(正如我们尚未完全搞清大脑运行的真正机理一样)。几百万、上千万甚至上亿台服务器组合起来的“超级计算机”,能否达到所谓的“智慧临界状态”?现实中,就在人们无法预料足够强大的计算能力到底会产生什么结果时,他们已经开始习惯并依赖于Google、百度、雅虎等搜索引擎提供的答案。人们上网越多,搜索引擎所储存的人类习性就会越多,这是否正在让我们越变越笨?
今天看来,《IT不再重要》不仅促使了广大的IT从业者不断反思,而且推动了IT产业的变革,因为IT技术的日用品化并不是IT界的末日,而是下一次创新和发展的起点。这本书开创了IT领域的“大海贼时代”(云计算时代)。专家认为,这本书在历史上的地位,完全可以同托马斯·弗里德曼于2005年4月出版的名著《世界是平的》相媲美,堪称“云计算的圣经”。可以毫不夸张地说,尼古拉斯·卡尔的思想对世界的影响正渐趋显现。未来世界的发展也将会对他的革命性观点做出最好的诠释。
后来,尼古拉斯·卡尔又在2008年7~8月号的《大西洋月刊》撰文,以((Google是否让我们变得愚蠢》为题,痛苦地剖析了自己和互联网一代的大脑退化历程,开启了人们热切渴望的期盼源泉。针对互联网导致的智力后果和文化后果,卡尔于2010年出版了他的另一本著作《浅薄:互联网如何毒化了我们的大脑》。此书引发了一场关于“互联网是否让人类变得越来越浅薄”的热烈讨论。
一个女人的梦
《三国演义》第34回《蔡夫人隔屏听密语,刘皇叔跃马过檀溪》中记载:“建安十二年春,甘夫人生刘禅。是夜有白鹤一只,飞来县衙屋上,高鸣四十余声,望西飞去。临分娩时,异香满室。甘夫人尝夜梦仰吞北斗,因而怀孕,故乳名阿斗。”如今,云计算的诞生与这个故事有异曲同工之妙。
云计算诞生得很神奇,云计算的创始人克里斯托夫·比希利亚的母亲布伦达说:是的,在嫁给他爸爸的那天晚上,我有一个梦,梦见一朵云,从天边飘来,然后落在我的怀里。后来,我就生下来了比希利亚。本故事并非虚构,这是Google关于“云计算”的文案。你要是不相信的话,可以查看2007年12月24日《商业周刊》的封面故事(如图 所示)。
读过《帝王世纪》的人都知道:伏羲的母亲华胥,踩中了巨人的脚印,生伏羲于成纪;神农氏的母亲登,华阳游玩有龙头使之感而受孕,生神农于裳羊山;黄帝的母亲附宝,见大电光绕北斗枢星,照彻郊野,感而受孕二十五月,生荒地于寿丘。相比之下,比希利亚的故事要浪漫和温情得多,或者说后现代和小资得多。
图 《商业周刊》封面人物比希里亚
作为Google“云”计划的负责人,比希利亚长着一头金色长发,削瘦高挑,喜欢笑着与别人开轻松的玩笑,并把手机中他的中文老师的照片给记者看。当比希利亚作为一个年轻程序员加盟Google的时候,他可能没有想到,日后自己竟然会点燃云计算革命的导火索。尽管比希利亚先前并不知名,但当2006年秋天,比希利亚在Google董事长施密特支持下推出Google的新战略“云”计划之后,其生活已发生了巨大变化,甚至他的母亲都需要不断应付媒体的采访,来谈他的成长经历中的片断,以及他未来的理想。
比希利亚生于1980年12月2日。他的母亲布伦达说,她的儿子似乎从小就注定要走一条不平凡的道路。他直到两岁才开口说话,但很快就开始成句成句地说。最早的一次是家人开车行至离家不远的华盛顿吉格港时,一只小虫子从打开的车窗飞进来,只听到从后排座传来比利亚的声音:“妈妈,有一件物体在我嘴里。”在学校里,这个男孩没完没了的提问和飞快的学习进度惹恼了老师。父母看到他很伤心、很受挫,便把他带回家教了3年。比希利亚说,那段时间他失去了很多小伙伴,但是学会了如何成为一个生意人。他对冰岛野马兴趣浓厚,并在十六七岁时投身到养马行当。他的父亲吉姆回忆道,一次,他们开车一直向北行驶到马尼托巴买了马匹,却并没有考虑如何把它们运回家。“整个旅行就像塞维·蔡斯电影里的场景,”他说。比希利亚学会了用计算机为他的贩马事业和父亲的豪华游艇业务制作网页。比希利亚断定计算机比养马更有前途,因而义无反顾地报考了华盛顿大学,并选修了尽可能多的学科,包括数学、物理和计算机相关学科。
与公司里很多己拿到博士学位的同事不同,比希利亚一出大学校门就加入了这家搜索引擎巨头,担任软件工程师,他甚至没读过硕士研究生。他渴望从Google的日常工作中抽出时间换换脑子。比希利亚很快意识到如果他把数字化的工作从一台独立的计算机转移到一组联网的计算机上,这样他就能更快地处理数据。问题是,大多数科学家都没有Google公司这种以网络为基础,或称“云”的计算能力。
在Google,比希利亚每天都需要从公寓搭乘班车长途跋涉到公司,然后开始10小时的搜索运算法则的编写工作。他想回到西雅图,哪怕每周只有一天,回到学校去和他的教授兼导师埃德·拉佐斯卡一起工作。在华盛顿大学,他发现,学校里的计算机课程依然基于PC时代,与业界最新的趋势已经脱节。
2006年秋季的一天,比希利亚的命运终于与生命中的那朵云重遇交织。当他在会议间歇偶遇时任公司首席执行官的埃里克·施米特时,他脑海里浮现出一个想法。他将利用自己的“20%时间”(即Google分配给员工用于独立开发项目的时间)来启动一门课程,这门课程将在他的母校华盛顿大学进行,着重引导学生们进行“云”系统的编程开发,他设想把这个项目命名为Google 101,并正式提出“云”的概念和理论。人类一思考,上帝就发笑。比希利亚的一个突发奇想,却让它风靡全世界。
施米特很欣赏这一计划,并提出了很好的建议:把项目缩减到比希利亚能在两个月内完成的规模。“我实际上没太在意他的话,”施米特回忆说,但是他想尽快给这位年轻的工程师发出反馈。他说,即使比希利亚失败了,但“他很聪明,一定能从失败中获得经验”。
所谓“20%时间”,就是员工可用80%的时问来做已经设定的项目,而另外20%的时间可以针对自己的兴趣、想法、灵感来创造产品。在《世界因你不同:李开复自传》中,作者这样描述:为了培养员工对“20%时间”的理解,李开复请来了偶像工程师克里斯托夫·比希利亚(Christophe Bisciglia),他是《商业周刊》的封面人物,是让Google声名大振的“云计算”创始人。当这位28岁的年轻人在Google中国召集开会时,会议室里黑压压地坐满了人,而主讲人的第一个问题就是:“请问在座的哪些不是程序员,是经理?”于是以李开复为代表的管理者们都举起了手,克里斯托夫接下来笑嘻嘻地说,“经理们都可以出去了。”经理出去后,克里斯托夫告诉大家:“这就是‘20%时问’的真谛:经理无权参与!”
“20%时间”的管理方式来源于Google的硅谷总部,这是Google文化中的精髓。Google的创始人之一谢尔盖·布林曾经说过:“我们公司的创造力就是我们的员工。我们以后如果遇到瓶颈,那一定是我们没能以足够快的速度雇到最聪明、最能干的员工。所以,我们必须想尽办法让员工长期留在公司,为公司服务。”正是因为可以做自己喜欢的项目,才让无数的工程师产生了源源不断的灵感。员工不需要担心这个项目会不会赚钱,会不会变成成功的产品,会不会没有资源,会不会得到老板的批准。正是在这样放松的状态中,Gmail、全球Google新闻等震撼人心的精彩产品才会应运而生。最后这些产品不但被成千上万的用户使用,并且还改变了一部分人的生活方式。比希利亚在“20%时间”里的灵光乍现,提出以Google设备为核心的“云计算”,完全符合由Google公司创始人布林和佩奇10年前提出的远大构想:“构建起跨越全世界的信息,供人们随时随地访问。”比希利亚的想法刚好为实现这个构想开辟了一条道路。“没准他脑子里早就有数,只是没告诉我。”施米特表示,“我开始没有意识到他将试图改变计算机专家对于计算的固有想法。这个目标太伟大了。”
在突发灵感想到“云”计划并直接和老板详细讨论之前,比希利亚并没多加考虑。他和施米特已相识数年。他刚进入Google时还只是一个年仅22岁的程序员,其工位就在首席执行官的办公室附近。自然而然地,他与话语温和、有学者派头的施米特聊起了数据计算,那种感觉就像在大学一样。后来虽然比希利亚搬到了其他办公楼,但两人仍然保持着联系。就在那次比希利亚趁机和施米特谈论Google 101时,改变计算和科研的现状还并不是他的主要意图。他自己说,当时真正想做的是返回学校。
这一计划得到Google高层的高度重视,迅速升格为公司的一项重要战略。这项全新的远大战略旨在把强大得超乎想象的计算能力分布到众人手中。Google推出这一计划,
8.3云计算的概念和特点
8.3.1云计算概念
云计算定义:云计算是对基于网络的、可配置的共享计算资源池能够方便的、随需访问的一种模式。这些可配置的共享资源计算池包括网络、服务器、存储、应用和服务。并且这些资源池以最小化的管理或者通过与服务提供商的交互可以快速地提供和释放。这样的云模式提升了可用性并且具有5个基本特性和三种交付模式以及四种部署模式,如图 所示。
图 云计算架构
但要说明的是云计算仍是一个范式的演进。这些定义、使用场景、基础技术、风险,以及优势在作者的两本云计算书中公有云和私有云部分有较为深入的讨论,在这里就不再赘述。这些定义、属性、特征将随着时间的推移而变化。
云计算产业在商业模式、提供商,以及市场生态链方面带来大规模的经济效应。
对云计算的解释和总结,我们从企业的视角可以简单地概括为“一二三四五”的数字提法,让人们能够更容易、清晰地理解云计算。
“一”云计算是一种颠覆性的交付模式,一体化的共享服务平台。从技术的角度来讲,是将企业所有的服务器、存储等基础设施以及网络整合到统一的云平台上。在“云的世界”里,将技术和业务结合起来交付给用户使用。企业的运营管理、决策分析都将基于云平台展开,人们将会过起一种“云上的日子”。他是一个系统的概念、总体的概念、业务与技术融合的一体化概念,企业集成的概念,这一点对认识云很重要。
“二”是指云由云计算平台和云服务应用两个层面组成。企业可以将基础设施包括传统的服务器、操作系统、存储运维等都统一部署在一个平台上,这是一个技术的层面,企业可以不必过多地关注这个平台本身,而是关注应用。其二,政府、企业和个人可以根据不同的需求部署成不同的应用,形成个性化的交付模式,形成一种云服务。一个是云技术层面、一个是云服务层面,就是所谓的“二”。
“三”是从用户体验的角度来讲,云计算可以分为三种服务模式。基础设施作为服务(IaaS),以开发平台作为服务(PaaS),以及以软件应用作为服务(SaaS)。
“四”是指四种部署配置模式,包括公有云、私有云、混合云、社区云。
“五”是指云计算具备五个基本特征:虚拟化的资源池,基于网络的访问,按需自助式服务,快速、弹性,使用成本可计量等。
上述就是云的基本概念,通过“一二三四五”层面的描述,即从“一”个系统、“二”层结构(技术层面和业务层面)、“三”种服务模式、“四”种部署形式以及“五”个基本特征就完整地概括了云计算。
最后我们把云计算可以用“六”个字来总结说明云计算的实质所在。所谓“六”就是六个字,“智慧、资源、模式”。智慧就是作为一个企业如何把企业的管控、运营、业务所积累的经验知识、创新思想提升到一个智慧高度;把企业IT基础设施、资源整合以后,再通过云计算整合企业的其他资源,然后形成一个模式:商业模式、服务模式、创新模式,提交给企业的客户、员工,合作伙伴使用。企业基于云平台上开展业务运营、商业创新,逐步提升企业的竞争力,这是云的本质。通过云计算本身的智慧,把企业运作的智慧融进来,整合资源、形成模式进行服务,这是‘个大系统,大到IBM所提的“智慧地球”,或者到我们国家提的“智慧城市”,以及信息化企业等,都要通过信息化、云计算整合形成整合、集成、一体化运作。
8.3.2云计算的分类
用户以互联网为主要接入方式,获取云中提供的服务,根据自己的需求不同,获取的服务类型是不同的。
1.按照服务类型分类
所谓云计算的服务类型,就是指其为用户提供什么样的服务;通过这样的服务,用户可以获得什么样的资源;以及用户该如何去使用这样的服务。目前业界普遍认为,以服务类型为指标,云计算可以分为以下三类,如图 所示。
图 云计算的服务类型
①基础设施云(Infrastructure Cloud):如案例1中提到的Amazon EC2。这种云为用户提供的是底层的、接近于直接操作硬件资源的服务接口。通过调用这些接口,用户可以直接获得计算和存储能力,而且非常自由灵活,几乎不受逻辑上的限制。
②平台云(Platform Cloud):如案例2中提到的Google App Engine。这种云为用户提供一个托管平台,用户可以将他们所开发和运营的应用托管到云平台中。但是,这个应用的开发和部署必须遵守该平台特定的规则和限制,如语言、编程框架、数据存储等。
③应用云(Application Cloud):如案例3中提到的Salesforce.com。这种云为用户提供可以为其直接所用的应用,这些应用一般是基于浏览器的,针对某一项特定的功能。应用云
最容易被用户使用,因为都是开发完成的软件,只需要进行一些定制就可以交付。
这三种类型的特点如表 所示。
表 按服务类型划分的云计算的特点
同时,这三种云计算的类型分别对应三种云计算的服务:基础设施服务(Infrastructure.as.a-Service,IaaS),平台即服务(Platform-as-a-Service,PaaS)和软件即服务(Software-as-a-Service,SaaS)。
IaaS消费者通过Intemet可以从完善的计算机基础设施获得服务,也就是基础设施云;PaaS将软件研发的平台作为一种服务,以SaaS的模式提交给用户,也就是平台云;SaaS通过Intemet提供软件的模式,用户无需购买软件,而是向提供商租用基于Web的软件,来实现企业经营活动的管理,即应用云。
2.按照服务方式分类
按照云计算提供者与使用者的所属关系为划分标准,将云计算分为三类,即公有云、私有云和混合云,如图 所示。
图 云计算的服务方式
①公有云:由若干企业和用户共享使用的云环境。如案例1、案例2和案例3都属于公有云的范畴。在公有云中,用户所需的服务由一个独立的、第三方云提供商提供。该云提供商也同时为其他用户服务,这些用户共享这个云提供商所拥有的资源。
②私有云:私有云是由某个企业独立构建和使用的云环境,如案例4。私有云是为企业或组织所专有的云计算环境。在私有云中,用户是这个企业或组织的内部成员,这些成员共
享着该云计算环境所提供的所有资源,企业以外的用户无法访问提供的服务。
③混合云:指公有云与私有云的混合。
一般来说,对安全性、可靠性及IT可监控性要求高的公司或组织,如金融机构、政府机关、大型企业等,是私有云的潜在使用者。因为他们已经拥有了规模庞大的IT基础设施,因此只需进行少量的投资,将自己的IT系统升级,就可以拥有云计算带来的灵活与高效,同时有效地避免使用公有云可能带来的负面影响。
除此之外,也可以选择混合云,将一些对安全性和可靠性需求相对较低的应用,如人力资源管理等,部署在公有云上,来减轻对自身IT基础设施的负担。中小型企业和创业公司一般选择公有云,而金融机构、政府机关等则更倾向于选择私有云或混合云。
8.3.3云计算的特点和优势
云计算的特点
今天,人们越来越离不开计算机和网络,并且人们也希望计算机和网络的使用能够成本更低、性能更好、使用方便、运算能力强、存储容量大、满足安全需要、便于分布在不同地方的人利用自己熟悉的工具在网上协同工作。而云计算可以满足上述要求,主要表现在以下几方面。
1.更低的成本投入
采用云计算模式,单位可以降低IT基础设施成本。由于应用程序在云中而不是在本地台式机上运行,因此,本地计算机不需要考虑传统的高配置要求;因为不需要加载软件,文档也可以存储于云中,所以本地机的光驱和硬盘已不那么重要。
就软件方面而言,单位已无须为每一台计算机购买应用软件,即便一些云计算公司会收取一些软件“租金”,其价格也将远低于购买桌面软件的价格。
降低了IT基础设施投入,降低和减少了计算机及应用软件的投入,不必考虑软件的升级,维护费用将明显降低。
2.更高的本地机运行性能
云计算模式下,本地计算机只需将少量的程序和进程加载到内存中,所以,启动和运行速度都将更快、性能更高。
3.强大的计算能力
一旦接入云计算系统,便可拥有自行支配的整个云的力量。用户不再是局限于单独的台式机可以做的工作,而是利用成千上万台计算机和服务器的能力,来完成相应的任务。这个任务可能大到在过去需要由超级计算机来完成,而在云计算模式下,不用担心云计算的能力。
4.充足的存储容量
云平台可提供几乎无限的存储容量。可以想象,和云中使用的数百拍字节(PB,1PB=1024TB,lTB一1024GB)字节容量相比,本地台式机的几百吉字节(GB)的硬盘容量显得多么微不足道。因此,在云计算模式下,即便你有更多的内容需要保存,都会有足够的空间。
5.安全可靠的数据存储
云计算提供了安全可靠的数据存储中心,采用数据多副本容错,计算结点同构可互换等措施来保证服务的高可靠性。本地台式机硬盘的崩溃会导致数据的丢失,而云中计算机的崩溃不会影响用户存储的数据。因为云中的数据是自动复制的,由此来保证用户数据的安全性。
同时,云计算通过严格的权限管理策略支持数据共享,以保证数据的安全性。
6.方便的群组协作
云计算模式下,可以更方便地进行群组协作。
放在云中的文档,非常便于共享,一个用户所做的编辑,能够自动反映到其他用户的屏幕上。
不同地理位置的人,可以共同完成一个重要项目。利用云计算,尽管人们处于不同的地点,他们都可以进行实时协作。
7.使用方便快捷
云计算支持用户在任意位置、任意时问、使用各种终端获取应用服务,人们可以不再依赖特定设备,无论是自己的便携设备(笔记本计算机或手机),还是别人提供的设备,通过网络可以完成一切,甚至包括过去需要超级计算机完成的任务。
云计算的优势
按照从商业到技术的顺序,在IT产业的层面,从优化产业布局和推进专业分工的角度分析云计算的优势,再逐渐深入到云计算的运行和维护层面,从提升资源效率、减少运营投资、降低管理成本的角度分析云计算的优势。
1.优化产业布局
云计算将企业原先自给自足的IT运用模式改变为由云计算提供商按需供给的模式。IT业界将出现一些实力雄厚的云计算提供商,他们拥有雄厚的技术实力和管理经验,雇用专业的商业专家和研发人员。最重要的是,他们有一座甚至许多座规模巨大的计算中心来支撑云中的服务。
进入云计算时代后,IT已经从以前那种自给自足的作坊模式,转化为具有规模化效应的工业化运营,一些小规模的单个公司专有的数据中心将被淘汰,取而代之的是规模巨大而且充分考虑资源合理配置的大规模数据中心。而正是这种更迭,生动地体现了IT产业的一次升级,从以前分散的、高耗能的模式转变为集中的、资源友好的模式,顺应了历史发展的潮流。
2。推进专业分工
不同于中小型企业的数据中心只能在距离企业不太远的地方选址以便维护,专业公司的大型数据中心可以充分利用选址灵活的优势,合理配置资源。此外,大型数据中心具有实力雄厚的科研技术团队、丰富的维护管理经验来体现专业分工的优势。
云计算提供商普遍采用大规模数据中心,比中小型数据中心更专,管理水平更高,提供单位计算所需的成本更低廉;同时,专业的云计算提供商可以有更多的科研和经费投入来推
动数据中心的技术革新。
除了在硬件上更加专业,云计算提供商还具有更完善的软件,这包括具有丰富知识和经
验的管理团队及与其配套的管理软件。在中小型的数据中心,平均每个工作人员最多可以管
理170台服务器。而在大型数据中心中,由于有专业团队和工具的支持,每个工作人员可以
同时管理的服务器数量达1000台以上。因此,人力成本这一项可以被大幅度削减。
3.提升资源利用率
在云计算模式下,高科技企业、传统行业甚至是互联网公司的IT业务都可以在不同程度上外包给专业的云计算提供商进行管理。如在案例2中,Giftag公司就将其设计的Web2.0应用交由Google App Engine托管,Google公司根据其业务量的变化来调整和分配其所需的资源。Giftag并不是Google App Engine台上唯一的托管应用。实际上,它与成千上万其他的Web应用一起共享这个平台提供的服务与资源。图 是一个Web应用的典型负载变化图。
图 典型的业务系统负载变化及传统的资源分配方式
可以看出,负载呈现出三个主要规律:一是负载的周期性变化规律,通常由昼夜差异和周末与工作日的差异引起,基本可以通过长期观察来预测;二是一次性任务或突发事件引起的负载,例如某热门话题会引起网站的访问量激增,通常无法预测;三是由于业务增长引起的负载长期增长趋势,一定程度上可以预测。
面对这样变化的负载,传统的Web应用提供商或者企业专有数据中心应该如何来规划资源呢?一般来说是图中的A、B、C三种方式。方式A仅考虑短期的负载来分配资源,该方式产生的浪费最少,仅在负载周期低谷时有较大资源浪费。目前被采用较多的是方式B这种方式考虑了负载长期的增长趋势,有一定预见性地增加了资源,但相比方式A来说,造成短期内一定的资源浪费。方式C为了应对不可预测的突发事件或一次性任务而准备大量资源,在绝大多数情况下资源处于严重浪费的状态。
传统的数据中心无法兼顾业务的可用性和资源的高效利用,只能在二者之间达到某种程度的平衡。一般来说,企业为了保证业务系统的高可用性,会牺牲掉资源的高效性。据统计,
多数企业数据中心的资源利用率在15%以下,有的还不到5%。
在云计算的平台中,若干企业的业务系统共用同一个大的资源池,资源池的大小可以适
时调整,还可以通过动态资源调度机制对资源进行实时的合理分配。即使有突发事件对某一
个业务系统产生冲击,也不会对整个资源池造成很大影响。通过这些手段,云计算平台中的
资源利用率可达80%以上,与传统数据中心的资源利用率相比有大幅度提升。
4.减少初期投资
云计算将取代传统的企业专有数据中心。企业无需拥有硬件,而是直接使用云中的计算
资源。云计算即用即付费的方式消除了企业的一次性投入,包括数据中心的营建,以及硬件
设备的购置和定期更换。这种一次性投入对企业的现金流冲击较大,它意味着企业预付了若
干年的投入。
IT设备的平均寿命是3~5年;制冷设备、监控设备、门禁系统等其他设备的使用寿命则是10---20年;如果再考虑上数据中心的建筑寿命,就可以达到几十年之久。这样巨额的一次性投入将使企业背负沉重的负担。此外,一旦企业发生较大变化,如业务转型、系统下线、政策变化等,前期投入的资产就有可能面临被折价处置的困境。
云计算帮助用户降低IT成本体现在两个方面:第一,用户不再需要进行巨大的一次性
IT投资,彻底省去了购置、安装、管理软、硬件的费用,因为可以从云计算提供商那里租用这些IT基础设施;第二,用户在使用这些IT资源时,可以按照自己的实际使用量付费,这种在类型和时间上更加细粒度的计费模型将有助于用户进一步降低IT成本。
5.降低管理开销
对应用管理的动态、高效率、自动化是云计算的核心。保证用户在创建一个服务的时候,能够用最少的操作和极短的时间就完成资源分配、服务配置、服务上线和服务激活等一系列
操作。与此类似,当用户需要停用一个服务的时候,云计算能够自动完成服务停止、服务下
线、’删除服务配置和资源回收等操作。
在虚拟化技术的支持下,Web应用可以被做成虚拟器件,当需要启动服务的时候,被快速部署到云计算环境中;当服务不再需要时,可以取消部署以释放占用的资源。可见,云计算可以在软件和解决方案等不同层次提供极大的灵活性与自动化。
除了应用的部署与删除,在应用的整个生命周期中,时时刻刻需要按照其当前状态进行
动态管理,比如根据业务需求增删功能模块、增减资源配置等。在云计算中,这些工作也将
在不同程度上由云平台自动完成,提供了灵活的业务管理和便捷的服务。
8.3.4云计算与网格计算
网怡足二U匹z_G了u平1k中期及厥腰木利P一1‘IIlternet仫oL、仪小。州佑及/卜HV了l‘叫相Ian Foster将之定义为“在动态、多机构参与的虚拟组织中协同共享资源和求解问题”。网格是在网络基础之上基于SOA使用互操作、按需集成等技术手段,将分散在不同地理位置的资源虚拟成为一个有机整体,实现计算、存储、数据、软件和设备等资源的共享,从而大幅度地提高资源的利用率,使用户获得前所未有的计算和信息能力。
国际网格界致力于网格中间件、网格平台和网格应用建设。就网格中间件而言,国外著名的网格中间件有Globus Toolkit、UNICORE、Condor、gLite等,其中Globus Toolkit得到
了广泛采纳。就网格平台而言,国际知名的网格平台有TeraGrid、EGEE、CoreGRID、D-Grid、ApGrid、Grid3、GIG等。美国TeraGrid是由美国国家科学基金会计划资助构建的超大规模开放的科学研究环境。TeraGrid集成了高性能计算机、数据资源、工具和高端实验设施。目前TeraGrid已经集成了超过每秒750万亿次计算能力、30PB数据,拥有超过100个面向多种领域的网格应用环境。欧盟e-Science促成网格EGEE(enabling grids fore-science),是另一个超大型、面向多种领域的网格计算基础设施。目前已有120多个机构参与,包括分布在48个国家的250个网格站点、68000个CPU、20PB数据资源,拥有8000个用户,每天平均处理30000个作业,峰值超过150000个作业。就网格应用而言,知名的网格应用系统数以百计,应用领域包括大气科学、林学、海洋科学、环境科学、生物信息学、医学、物理学、天体物理、地球科学、天文学、工程学和社会行为学等。
我国在“十一五”期间有863支持的中国国家网格(CNGrid,863—10主题)和中国空间信息网格(SIG,863-13主题)、教育部支持的中国教育科研网格(ChinaGrid)、上海市支持的上海网格(ShanghaiGrid)等。中国国家网格拥有包括香港地区在内的10个节点,聚合计算能
力为每秒18万亿次,目前拥有408个用户和360个应用。中国教育科研网格ChinaGrid连
接了20所高校的计算设施,运算能力达每秒3万亿次以上,开发并实现了生物信息、流体力学等5个科学研究领域的网格典型应用。“十一五”期间,国家对网格支持的力度更大,通过973和863、自然科学基金等途径对网格技术进行了大力支持。973计划有“语义网格的基础理论、模型与方法研究”等,863计划有“高效能计算机及网格服务环境”、“网格地理信息系统软件及其重大应用”等,国家自然科学基金重大研究计划有“网络计算应用支撑中间件”等项目。
就像云计算可以分为IaaS、PaaS和SaaS 3种类型一样,网格计算也可以分为3种类型:计算网格、信息网格和知识网格。计算网格的目标是提供集成各种计算资源的、虚拟化的计算基础设施。信息网格的目标是提供一体化的智能信息处理平台,集成各种信息系统和信息资源,消除信息孤岛,使得用户能按需获取集成后的精确信息,即服务点播(serviceon demand)和一步到位的服务(one click is enough)。知识网格研究一体化的智能知识处理和理解平台使得用户能方便地发布、处理和获取知识。
需要说明的是,目前大家对网格的认识存在一种误解,认为只有使用Globus Toolkit等
知名网格中间件的应用才是网格。可以被认为,只要是遵照网格理念,将一定范围内分布的
异构资源集成为有机整体,提供资源共享和协同工作服务的平台,均可以被认为是网格。这
是因为,由于网格技术非常复杂,必然有一个从不规范到规范化的过程,应该承认差异存在的客观性。虽然网格界从一开始就致力于构造能够实现全面互操作的环境,但由于网格处于信息技术前沿、许多领域尚未定型、已发布的个别规范过于复杂造成易用性差等原因,现有网格系统多针对具体应用采用适用的、个性化的框架设计和实现技术等,造成网格系统之间互操作困难,这也是开放网格论坛OGF(open grid forum)提出建立不同网格系统互通机制计划GIN(grid interoperation now)的原因。从另一个角度看,虽然建立全球统一的网格平台还有很长的路要走,但并不妨碍网格技术在各种具体的应用系统中发挥重要的作用。
表 网络计算与云计算的比较见
网格计算在概念上争论多年,在体系结构上有3次大的改变,在标准规范上花费了大量的人力,所设定的目标又非常远大——要在跨平台、跨组织、跨信任域的极其复杂的异构环境中共享资源和协同解决问题,所要共享的资源也是五花八门——从高性能计算机、数据库、设备到软件,甚至知识。云计算暂时不管概念、不管标准,Google云计算与亚马逊云计算的差别非常大,云计算只是对它们以前所做事情新的共同的时髦叫法,所共享的存储和计算资源暂时仅限于某个企业内部,省去了许多跨组织协调的问题。以Google为代表的云计算在内部管理运作方式上的简捷一如其界面,能省的功能都省略了,Google文件系统甚至不允许修改已经存在的文件,只允许在文件后追加数据,大大降低了实现难度,而且借助其无与伦比的规模效应释放了前所未有的能量。
网格计算与云计算的关系就像是osI与TCP/IP之间的关系。国际标准化组织(ISO)制定的OSI(开放系统互联)网络标准,考虑得非常周到,也异常复杂,在多年之前就考虑到了会话层和表示层的问题。虽然很有远见,但过于理想,实现的难度和代价非常大。当0SI的一个简化版——TcP/IP诞生之后,将7层协议简化为4层,内容也大大精简,因而迅速取得了成功。在TCP/IP一统天下之后多年,语义网等问题才被提上议事日程,开始为TCP/IP补课,增加其会话和表示的能力。因此,可以说oSI是学院派,TCP/IP是现实派;OSI是TCP/IP的基础,TCP/IP又推动了OSI的发展。两者不是“成者为王、败者为寇”,
而是滚动发展。
没有网格计算打下的基础,云计算也不会这么快到来。云计算是网格计算的一种简化实用版,通常意义的网格是指以前实现的以科学研究为主的网格,非常重视标准规范,也非常复杂,但缺乏成功的商业模式。云计算是网格计算的一种简化形态,云计算的成功也是网格的成功。网格不仅要集成异构资源,还要解决许多非技术的协调问题,也不像云计算有成功的商业模式推动,所以实现起来要比云计算难度大很多。但对于许多高端科学或军事应用而言,云计算是无法满足需求的,必须依靠网格来解决。
目前,许多人声称网格计算失败了,云计算取而代之了,这其实是一种错觉。网格计算已经有10多年历史,不如刚兴起时那样引人注目是正常的。事实上,有些政府主导、范围较窄、用途特定的网格,已经取得了决定性的胜利。代表性的有美国的TeraGrid和欧洲的EGEE等,这些网格每天都有几十万个作业在上面执行。未来的科学研究主战场,将建立在网格计算之上。在军事领域,美军的全球信息网格GIG已经囊括超过700万台计算机,规模超过现有的所有云计算数据中心计算机总和。
相信不久的将来,建立在云计算之上的商业2.0与建立在网格计算之上的科学2.0都将取得成功。
8.3.5云计算中心和超算中心
云计算服务于云计算平台
云计算既代表着信息技术的不断进步,又孕育出了一种全新的商业服务模式。社会化、集约化与专业化的信息服务通过各种云计算中心得以体现,其中既包含了各种通过网络提供给用户的互联网应用、软件或计算资源服务——云计算服务,也包含了用来支撑这些服务可靠和高效运营的软硬件平台——云计算平台。通过云计算平台,将一个或多个云计算中心中的软硬件结合起来,形成一种虚拟的计算资源池,并提供可动态调配和平滑扩展的计算、存储和通信能力,用以支撑云计算服务的实现。云计算中心的平台与服务问的关系如图 所
示。云计算的出现为高度发展的信息化社会孕育出了一种软件服务化、资源虚拟化、系统透明化的全新商业计算服务模式。同时,也只有采用云计算的模式,才能实现在大规模用户聚集的情形下以较低的服务成本提供高可用性的服务,从而保持其竞争优势。这就使得云计算受到了众多企业的普遍青睐。
图 云计算中心的平台服务
因此,云计算服务是云计算中心的外在实现,指的是满足无需前期投资、按需租用服务、获取方式简单以及使用安全可靠等一系列条件的任意互联网(Internet)、应用软件(SaaS)、系统平台(PaaS)和计算资源(IaaS)等服务。与现有的IT服务相比,云计算服务所带来的商业模式的创新将使得用户在获取服务的方式、手段和花费上发生了巨大变化:从“高接触、高利润、高承诺”的服务配置向“低接触、低利润、低承诺”转变;在几乎没有预付资本投资隋况下能够让用户即时和按需地获取看似无限的计算资源,无需提前进行计算资源的建设,从而大幅降低用户的Irll运营成本;降低企业创新在IT方面的门槛,提高各种软硬件平台的互通性;各种规模的企业可以根据客户需求动态地扩展他们的服务。
云计算平台(见图 )是云计算中心的内部支撑,处于云计算技术体系核心,它是指一种物理的、可伸缩的、可重配置的、可绑定的计算资源池,用以将一个或多个数据中心中的软硬件结合起来,提供可动态调配和平滑扩展的计算、存储和通信能力来支持应用服务的实现。云计算平台以数据为中心,以虚拟化和调度技术为手段来整合和调配分布在网络上的大量的服务器集群以及其他网络设备的处理能力,并利用面向服务架构(SOA)为用户提供安全、可靠、高效、便捷的各种应用数据服务。
图 云计算平台
云计算平台对内将不同的计算资源和服务统一管理,隐藏了复杂的软硬件配置、扩展、升级以及故障修复等,使用户从系统软件、中间件和应用软件的层层应用中直接转向定制服务成为可能;对外提供了通用地、集成地、便捷地使用所有计算资源的手段和人机交互接口,让用户通过无所不在的网络方便高效地获取服务和进行信息处理;同时,它还可以根据需求的变化,自动地对汁算资源进行分配和调度,实现高度“弹性”的缩放和优化使用。可以说,云计算平台实现了计算资源在组织和管理模式上的规模化、集约化和专业化。
云计算涵盖了服务和平台这两个概念,但是这二者之间并没有相互依存的必然关系。云汁算服务是以商业服务模式为主要的推动力,底层技术平台的选择可以起到辅助和提升的作用,它仍然可以运行在传统的底层架构(非云计算平台)之上;云计算平台强调的是通过先进的技术手段构建全新的基础平台或是改造旧有的底层架构,它可以为所有的应用或计算服务提供底层支撑而并不局限于云计算服务。
搭建云计算中心的关键技术
通过云计算中心,可以对分布在网络上的各种计算资源进行整合、管理和分配,把常见的问题和解决方案提炼出来,并针对不同的资源类型进行性能优化和容错处理,然后通过统一的管理引擎和开发平台提供给云计算服务开发者使用,从而使得云计算服务供应商从复杂繁琐的分布式计算资源管理问题中解脱出来,把他们的精力和财力集中在如何为他们的用户提供更好的服务上面。
从底层的实现技术上来说,云计算中心与以往的分布式系统有很多相通甚至是相同的地方。但从上层的指导思想和设计理念来说,则有着本质的区别:以往的分布式系统主要用来支撑并行计算框架的实现,即在任务切分的基础上利用分布在各处的计算资源完成每个子任务的处理,最后将结果聚合并统一反馈给用户;而云计算中心则是考虑如何把分布在各处的计算资源整合成一块足够大的计算资源,然后以统一的界面提供给任何一个任务使用,对每一个任务来说,它所面对的只是一块完整的计算资源,而非分散在各处的零散资源。云计算
中心的实现技术体现的是一种分布式资源的集中管理和智能调配机制,是继早些年大型机时代转变为PC时代后在现代网络社会的一种更高层次的分久必合。
任何一个单机上运行的应用服务,都需要计算机提供通信资源、存储资源和计算资源。对于一个分布式的应用服务来讲,如何有效地管理和调度分布在网络上的各种资源就成为了极大的挑战。如果可以将上述资源整合起来,对上层应用隐藏管理和实现的细节,让应用服务可以像使用一台计算机一样地使用网络上分布的计算机集群,则分布式应用程序的开发人员就可以专注实现业务逻辑,而不必关心如何获取和配置这些资源。因此,组成云计算中心的基础组件应该包括通信、存储、计算和管理等模块。
1)虚拟化技术
随着IT架构的复杂化和应用计算需求的急剧加大,虚拟化技术的应用领域已经从服务器逐渐向存储、网络、应用和桌面等多方面拓展。不同种类的虚拟化技术致力于从不同的角度解决不同的系统性能问题:服务器虚拟化对服务器资源进行快速划分和动态部署,从而降低了系统复杂度,消除了设备无序蔓延,并达到减少运营成本、提高资产利用率的目的;存储虚拟化将存储资源集中到一个大容量的资源池并实行单点统一管理,实现无需中断应用即可改变存储系统和数据迁移,提高了整个系统的动态适应能力;网络虚拟化通过将一个物理网络节点虚拟成多个节点以及将多台交换机整合成一台虚拟的交换机来增加连接数量并降低网络复杂度,实现网络的容量优化;应用虚拟化则通过将资源动态分配到最需要的地方来帮助改进服务交付能力,并提高了应用的可用性和性能。
云计算中心在上述虚拟化技术之上跨越IT架构实现包括服务器、存储、网络、应用等在内的全系统虚拟化,对所有资源进行统一管理、调配和监控,进而提高系统整体的灵活性并使之产生最大化的效益。这种综合性的虚拟化解决方案可以利用不同虚拟化技术提供的多种机制,在无需扩展重要硬件和物理资源的前提下,以更为简化和有效的方式,将大量分散的、没有得到充分利用的物理硬件资源整合成一台单一的大型网络虚拟机,并使其能长时间以高利用率运行,从而更好地管理IT成本、最大化能源效率及提高资源利用率。
一个云计算中心可以利用存储虚拟化技术来支持网络环境下多种多样的磁盘存储系统,通过将存储容量整合到一个存储资源池中,帮助IT系统简化存储基础架构,对信息进行生命周期管理并维护业务持续性。同时,它还可以利用应用及桌面虚拟化技术提供的应用基础设施虚拟化功能来降低创建、管理和运行企业应用程序及SOA环境所需的运营和能源成本,提高灵活性和敏捷性,确保业务流程完整性,提高应用程序性能并更好地管理应用程序运行状况。除此之外,虚拟化的系统管理及监控服务还能帮助云计算中心通过一个共同的接人点
发现、监控和管理包括系统和软件在内的所有的虚拟和物理资源,并提供完全的跨企业服务管理,减少支持多种类型服务器所需管理工具的数量。
云计算中心运用虚拟化技术将IT系统的不同层面——硬件、软件、数据、网络、存储等一一隔开,打破数据中心、服务器、存储、网络、数据和应用中的物理设备障碍,将大量的计算资源组成统一的IT资源池,实现了架构动态化、集中管理和跨系统的资源调度,从而在提高了系统整体的弹性和灵活性的同时降低了管理成本和风险。这种资源和服务的统一管理,极大地方便了用户对系统的感知、查询和使用。首先,用户只需要关心怎么使用这些资源,而不必关心这些资源的实现细节,包括扩展、升级、故障修复等。其次,用于提供上述资源的硬件在地理上可以任意分布,用户不需要关心究竟是放在什么位置的服务器提供了服务。系统给用户提供了透明的信息组织和使用形式,而且使得用户从系统软件、中间件和应用软件的层层应用中直接转向定制的服务,不再需要用户基于裸机进行复杂的软、硬件配置。
2)弹性伸缩和动态调配
可伸缩性,简单来说,是以更大的规模来完成目前的任务,如延展一个Web应用的规模在于让更多的人使用它。纵向的可伸缩性(scale up/down)是指在同一个逻辑单元内增加资源来提高处理能力。这样的例子包括在现有服务器上增加CPU,或者在现有的RAID/SAN存储中增加硬盘来提高存储量。横向的可伸缩性(scale out/in)是指增加更多逻辑单元的资源,并令它们像是一个单元一样工作。纵向伸展相对比较容易做到,但随着规模增长成本会越来越昂贵。大多数集群方案、分布式文件系统、负载平衡都是在提高横向的可伸缩性。
云计算中心可以根据需求的变化,对计算资源自动地进行分配和管理,实现高度“弹性”的缩放和优化使用,而在这个过程中,用户却不必关心具体的操作流程。云计算中心的规模可以动态伸缩,以满足服务和用户规模变化的需要。并且,随着用户或服务自身需求的变化,云计算中心也可以自动地提供相应的资源扩展或资源释放功能。同时,云计算中心还可通过网络对松散耦合的各种应用组件进行分布式部署、组合和使用,并按不同的需求提供服务。另外,云计算中心还可以支撑在访问请求和数据处理多元化上各不相同的多种业务应用的同
时运行和资源共享。
可以预见,未来用以支撑特定或综合服务的云计算中心都将是一个包含有为数较多且承担不同角色和任务节点的大型网络,云计算中心是网络中的节点,但是同类云计算中心之间可能会形成一个虚拟的、联合的平台,但是对于用户而言是透明的,还是一个节点。传统的方式是每个节点的角色职能通过手工部署的方式在系统构建初期建立,节点的角色一旦确定很难更改,这就造成当节点故障来临的时候,周边节点不能动态地顶替其功能角色,造成系统的部分瘫痪,如果一些关键节点出现故障,甚至可能出现全网停服的现象。这种静态系统的管
理难度很大,更严重的是,随着系统运营规模的扩大,将最终形成一个难以管理的复杂网络环境,给运营和维护留下了巨大的威胁。整合了动态负载均衡及资源调配机制的云计算中心可以很好地解决大规模系统的有效管理问题。它能够实时地侦测全网各个节点的运行状态,收集重要节点和区域网络的负荷信息。基于这些信息,系统就可以动态地调整和均衡全网范围内不同区域资源的负荷。当某些节点失效,或是网络发生小面积故障时,系统会从全网中按照某种策略设定去寻找负荷较低的其他节点,把失效节点的工作内容转移过来。当故障恢复的时候,计算能力又将重新转移回来。当业务变化或某些紧急情况发生时,整个系统的资源需要重新部署,系统将制订调整计划,通过分发新的策略重新建设系统中每个节点的角色和工作内容,并在统一的时间点完成各个节点新角色切换。这种机制使得云计算中心的问题检测和自动响应控制行动成为可能,同时它还可以降低已经存在问题的扩散并防止问题的再次发生。
3)高效、可靠的数据传输交换和事件处理
保证一个大型分布式系统稳定正常运行的关键是高效、快速和准确的信息传输交换机制,就好比一个便捷通畅的物流体系在商业社会中所起的作用一样。当然,满足高速增长的信息在分布式系统各服务器、存储器节点间以及服务器端和客户端之间高速准确地交换的复杂程度要远远超过管理好现实物流系统中的庞大车队、货物和客户。一个用于在分布式系统内所有节点问以及单个节点的不同进程间进行高性能、高可靠的消息传输和数据交换的系统软件可以使得云计算中心沿着从数据源到最终用户这一完整的数据链,将数据获取和处理、数据
存储、数据管理和分析、数据服务以及数据展现等功能环节整合成一个统一系统平台,并为上层的各类云计算服务提供强大的支撑。
作为云计算中心的消息和数据传输交换枢纽,一个高效、可靠的数据传输交换和事件处理系统在设计中就既不能单独采用组播协议来追求速度,也不能仅仅采用TCP来追求可靠性,而应该将多种协议的优势结合,有效地控制分布在网络上的众多组件之间的数据流向,即使是在网络不稳定的情况下,也能保证它们之间数据通道的畅通性、信息交换的可靠性和安全性。同时,为了满足系统应用的多样性和业务的实时性要求,在设计中还应考虑支持包括点对点、一点对多点、多点对一点和多点对多点在内的多种连接方式以及发布/订阅、请求/响应和队列等多种通信模式,并且应该加入高效的消息排序、同步、状态迁移和容错机
制,以防止系统的单点失效,保证系统的高可用性。
4)海量数据的存储、处理和访问
信息时代的到来,在给用户带来更多便利的同时,也对IT系统的存储能力提出了新的要求,并且还会带来高昂的花费。各行各业的数据源源不断地产生并以指数方式增长,而且历史数据的价值也不会随时问流逝而消失。面对类型多样、结构复杂的数据,如何存储、管理和使用,特别是其后期繁杂的维护工作,成为了能为云计算服务提供有效支持的云计算中心在搭建时的工作难点。一个跨平台共享、高可靠、可平滑扩展、使用和维护简单的分布式海量数据存储系统是解决服务运营过程中收集和产生的大量实时数据以及在长期的业务发展过程中积累下来的海量数据的存储和处理系列问题的有效手段。这种分布式海量数据存储系统应该包括分别用来处理结构化和非结构化数据的分布式数据库和分布式文件存储两个子系统以及一系列兼容传统数据库和存储产品的适配工具,用以在不同的应用环境下实现海量数据的存储、访问、同步以及实时迁移、复制、备份等诸多功能。它将利用分布式数据管理技术,通过软件有效地黏合网络上众多独立的存储节点,在不增加新设备,不改变硬件物理位置的情况下建造一台虚拟的超级存储机,来解决海量信息的存储和管理需求,并在降低整体成本、提高系统整体可用性上发挥突出作用。
5)智能化管理监控和“即插即用”式的部署应用
无论是大型网站还是企业业务系统,以网络应用为基础的IT系统已被普遍使用,伴随网络规模扩大带来更多服务的同时,也带来了更多管理问题,尤其是复杂网络中单个设备出现故障已经成为常态,因此,如何降低维护难度、维护成本、提高系统整体工作效率和可靠性,成为系统工程师新的关注点。一个具有包括自动监控、反馈、处理机制等功能的智能管理监控系统的云计算中心对稳定可靠的云计算服务提供非常重要。智能管理监控系统将结合事件驱动及协同合作机制,实现对大规模计算机集群进行自动化智能的管理。它不仅负责对所有服务器上运行的软件服务提供自动部署、自动升级、自动配置、可视化管理和实时状态监控,而且还会根据环境和需求的变化或异常情况的出现,进行动态调度和自动迁移。利用该系统,管理员可以监控和处理多个异构环境中的各类信息,实现对整个系统运行趋势的跟踪和采取相应措施的能力,在系统层面上对整个分布式集群的每个组成部分,无论是硬件还是软件,真正实现实时的、几乎全自动化的“即插即用”式的管理,从而使系统使用者无需关心细节内容,转而重点关注关键问题。
6)并行计算框架
网络时代带来信息爆炸,需要处理的数据规模也随之成倍增长。因此对数据处理水平的要求也越来越高。在1991年,要达到每秒10亿次浮点的计算能力,需要一台成本约4000万美元的Cray超级计算机。而今天,伴随着硬件水平的发展,要达到这样的计算能力,只需合并几台普通64位计算机即可,其成本仅为4000美元,硬件已经不再是制约处理能力的第一要素。然而,简单购买几台计算机并不能真正实现相应的处理能力。通过具有大规模的服务器集群的云计算中心,加上设计完整的网格计算框架,就可以保证不同节点及单个节点不同进程问的协同工作能力,从而把分散的IT基础设施用结构化的方式整合在一起,实现高可靠、高性能的强大数据处理和计算分析能力。使用者只需通过简单而强大的编程框架提交需要完成的计算任务以及相关的数据,系统就可以自动安排和处理支撑分布式计算所需的其他复杂工作,如输人数据的分割、中间数据的传输分布、多机环境下的程序执行和调度以及输出数据的聚合等。这就让整个云汁算中心像单机一样被用来解决商业智能、经营分析、日志分析等各种需要强大计算能力的复杂IT问题,轻松高效快速地帮用户完成工作。
7)多租赁与按需计费
在云计算中心中的所有计算资源都是通用的、可共享的。它为终端用户提供了一个通用的、集成的、便捷的使用系统所有资源的手段和人机交互接口。用户通过无所不在的网络获取服务,实现信息处理。用户只需要一台便携式计算机或者一部手机,就可以在任何时问、任何地点通过网络获得需要的服务,而不需关心这些服务的实现细节,如应用程序在哪些服务器上运行、这些服务器的地理位置,以及有多少用户在使用这个服务等。与此同时,云计算中心还采用sLA设置的手段,根据实际业务应用特点和需求,通过自定义策略来对整体系统的性能和安全性进行优化,从而在不同的程度上对系统所提供的资源进行处理,形成面向不同用户、不同使用目的、表现形态各异的特性服务。并且,云计算中心还会应用高可用、数据冗余、负载均衡、备份和容灾以及严格的权限管理策略等多种手段来保证系统的安全可靠运行和用户数据的安全性,实现让用户放心地与指定的人共享数据。
云计算中心在对资源和服务进行统一调配的基础上,通过监控管理机制保持对用户状态和资源使用情况的跟踪和记录.并实时地反馈到前端的运营系统,以此实现应用、数据和IT资源以服务的方式通过网络提供给用户动态使用的目的。用户仅需要按实际IT资源使用量为所用的服务付费,而无需事先投入大量资金从头到尾地去建设自己的数据中心和IT支撑体系,无需自行面对支撑服务的各种复杂1T技术问题,更不需要负担日益高昂的数据中心管理成本,从而大量节省设备投资和后期的运行维护管理费用,满足了企业期待低成本专业化运营的需求。云计算中心可以将Irr基础设施变成如水电一样按需付费使用的社会公用基础设施,将IT产业变成像传统工业一样高效的流水线产业,极大地简化了企业的IT管理,有效地降低了企业的IT基础设施成本,全面地提高了社会整体的信息化水平。
8)绿色节能
云计算中心作为下一代IT基础架构使企业能够整合计算资源,降低管理复杂性并加快对业务变化的动态反应。与此同时,它还对提高资源利用率和降低能耗起着关键性的作用。通过云计算中心中的系统监控和调度系统,可以对包括应用负载、资源利用率和功率消耗在内的影响系统性能的许多不同因素进行实施监测,并通过资源的实时迁移机制来动态调整系统负载和资源使用率,从而降低整个环境中不必要的电力消耗。用户可以通过图形化的管理界面实时地观察到从整个系统到单个服务器或其他设备现在和过去的开/关情况、资源消耗情况、负载状态、温度以及能源消耗情况,并根据既定的策略采取行动对包括负载和CPU使用率等参数进行调整。系统根据用户的指令可以对整个资源使用进行智能化的动态迁移和调度以达到最优化的性能表现和能源消耗均衡。
超算中心
8.4云计算的服务形式和商业模式
8.4.1云平台和云服务
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