原创《云计算 和挑战》
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【摘 要】 本文首先对云计算的发展历史以及相关概念进行论述,之后介绍了云计算的体系架构、基本的服务模式和特点,最后分析了云计算目前的发展现状以及存在的问题.
【关键词】 云计算 发展 特点 服务模式
一、引言
计算的演进,是从集中,到分布,再到集中的过程,即从计算时代,到网络时代,再到云计算时代.弹性计算云服务是亚马逊在21 世纪初最早推出的,之后,“云计算”的概念则是Google 在2006 年8 月的搜索引擎大会首次提出的,但到目前为止,云计算还没有统一的定义,各大云计算发展的先行者各自给出了对于云计算的定义[1].微软认为云计算是将计算资源分散分布,是一种“云+ 端”的计算,将资源分别放在“云”上、用户终端以及合作伙伴处,用户可以根据需要进行选择,合理配置计算资源的分布；维基百科对云计算的定义：云计算是一种基于互联网的计算方式,将软硬件资源和信息按需提供给用户,这些软硬件资源是共享的；Google 则认为云计算是将所有的计算和应用放置在“云”中,而用户终端或设备终端仅需互联网来分享程序和服务,不需要安装软硬件资源.云计算在最近一段时期的迅猛发展主要是由于三方面的推动力[2]：用户需求是第一驱动力,随着信息技术的发展,海量信息的处理越来越普遍,而在目前的技术条件下处理成本较高,发展云计算大大提高了资源的利用率,同时有效降低了计算成本；技术进步是重要的驱动力,虚拟化技术、分布与并行计算等技术的发展与成熟,使得基于互联网的计算模式成为可能,可以提供包括计算、存储等内容的服务；政策因素进一步推动云计算的发展,2017 年,印发了《云计算发展三年行动计划（2017 －2019）》,到2019 年,云计算将成为信息化建设的主要形态.本文将对云计算的基本架构、特点、国内外发展现状以及面临的机遇和挑战进行讨论和分析.
二、云计算概述
2.1 云计算的体系架构
云计算体系架构如图1 所示,其中最底层是数据中心和相关的物理设备,数据中心和网络资源、虚拟化服务、计算节点构成基础设施即服务,再高一层是平台即服务,内含数据处理模型和海量存储的数据,接着是软件即服务,包含有若干个应用服务,最上一层,与下三层联通,提供一些用户可以访问的接口,客户通过这些接口来取得和云端的联系.这几层之间的联系（三种模式层和访问接口）由多种服务管理来执行,这些服务管理将各种资源配置并检查保证其安全,监控和测定使用的资源并作出迅速反应.
2.2 云计算的服务模式
1、基础设施即服务（IaaS）.IaaS 是云计算服务商直接向用户提供存储、网络、处理等基本的计算资源,用户可以根据自身需要部署和运行包括操作系统和应用程序的各种软件.目前IaaS 模式的商业化应用主要集中在存储服务、计算服务等,IaaS 的优点是用户只需要花费较少的租金就可以按照自己的需求租用计算、存储资源,大大减少了企业在基础设施上的部署成本.Amazo Ec2、IBM Blue Cloud、Sun Grid等都是提供IaaS 服务的公司.
2、平台即服务（PaaS）.PaaS 提供给客户的是服务器平台或者开发环境,与IasS 模式不同,用户不需要对硬件资源进行管理, PaaS 能够给客户提供一个软件开发的中间平台,提供应用程序开发、数据库、应用服务器等服务.IBMIT Factory、Google APPEngine、Force.com 等都是提供PaaS 的公司.
3、软件即服务（SaaS）.SaaS 是直接提供给用户运行在云计算数据中心上的各类应用程序,用户可以通过互联网进行访问.这种模式下,用户只需要在需要时花费少量的租金即可在互联网上使用软件,这运营模式的总体成本较低,运营效益最好.Saleorce.com、Google APPS 等都是提供该服务的公司.
2.3 云计算的特点
1、 经济性.在传统的计算模式下,企业或机构建立一整套的IT 系统通常要花费大量的资金,同时系统的利用率较低,往往会造成计算资源的浪费.在传统的计算模式下,并没有办法进行计算资源的实时调控与分配,只能将预计的高峰需求量相加,从而导致传统计算模式资源利用率较低.云计算利用虚拟化等技术来部署、分配整个底层的各类资源,能够提高资源的利用效率,企业、机构可以按需分时购买计算资源,从而在IT 系统上的支出减少.
2、高可靠性与安全性.云计算服务中的云存储相对于本地存储,信息存储在云端,不因本地设备故障而出现信息丢失,安全性更高.云存储一般都将数据进行复制,多副本异地存储,同时计算节点可以互换,从而使云计算的服务更加可靠.由于云计算服务的计算过程在数据中心完成,之后后将计算结果发送给用户,相比传统的计算模式,用云计算的可靠性更高,即使出现本地设备的故障导致本地信息丢失,仍可以通过互联网将之前备份在云端的信息复制出来.
3、可伸缩性.云计算服务根据用户的需要进行分配资源,是一种按需付费模型,这种模型是可伸缩性的.例如,如果有两个在相反时区里,需要租用11 台服务器,其中白天10台、晚上1 台.如果是传统的计算模式,需要22 台服务器,其中有11 台会闲置,但如果使用云计算服务,只需11 台服务器就能满足两个用户的需求.这种可伸缩的模式不仅可以应用在硬件上,还能扩展到数据库、应用程序等其它服务,这种分时多重租赁的特性提高了资源的利用效率,而资源集中配置,按需分配也节约了能源.此外云计算模式还具有通用性高、虚拟化、超大规模、可扩展等特点,相比传统的计算模式,优势明显.
三、云计算的发展现状
3.1 国外发展现状
近年来,云计算技术市场在全球范围内,总体呈平稳的增长趋势,自2016 年以后增长率有所下滑,但仍是飞速增长,2016 年复合增长率达25%[3-5].而美国在云计算市场的领导地位十分稳固,欧洲、亚洲等地的云计算技术与美国相比,还存在较大差距.在服务模式方面,全球IaaS 市场稳定增长,云主机仍是其主要产品,而PaaS 市场总体增长放缓,SaaS 仍然是全球公共云市场的最大构成部分.亚马逊、微软、Google 等公司在云计算领域的研究起步较早,技术积累雄厚.
3.2 国内发展现状
我国云计算市场总体体现快速发展趋势,中国云市场规模增长率有减少的趋势,但总规模还是稳步增加.国内专有云市场中硬件市场占主导,而IaaS 服务得到多数企业的认可,PaaS 服务也是稳步发展,国内SaaS 市场仍缺乏领导者.另一方面,国家十分重视云计算的发展,2017 年3 月,发布了《云计算发展三年行动计划（2017-2019 年）》,进一步规范了云计算市场,为我国云计算发展提供了更加详尽的指导.
四、结语
到2020 年,全球云计算市场规模将超过1400 亿美元[3],年复合增长率达22%,可以看到,云计算的增长十分迅猛,前景巨大.21 世纪是大数据的时代,云计算已经成为各类新兴IT 技术的基础,大数据的发展,很大程度上也是依赖于云计算技术的发展,而新兴的IT 技术也拉动了对于云计算的需求,这是云计算在当下时代的一大机遇.然而云计算技术在高速发展的同时还面临许多问题需要解决：
1、产品同质化问题,各大云计算服务商的产品功能缺乏差异化,功能上基本相同；
2、服务质量问题,云计算软件产品很多由于仓促上线,一段时间后往往暴露出各种漏洞,产品的质量有待提升；
3、人才问题,云计算技术涉及多个专业,人才稀缺成为云计算技术发展的瓶颈.
云计算的相关标准、法律法规也需要进一步完善,从而规范云计算市场,指导其健康发展.虽然云计算的发展面临诸多问题,但不可否认其总体发展趋势是向上的,相信随着这些问题的解决,云计算将会替代传统的计算模式,成为未来社会的一项基础服务.
云计算论文参考资料：
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