关于云计算的综述报告

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作业名称：   关于云计算的综述报告  

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完成时间：  2013  年  11  月  3  日

关于云计算的综述报告

摘要:本文通过简述云计算的历史发展起源、发展现状，总结云计算的定义、层次、原理及特点，阐述总结云计算面临的挑战以及对云计算美好未来的展望，来说明云计算时代已经来临，关于云的计算虚拟化、存储资源化、安全性、不同云平台互操作性等云计算技术需要做进一步的深入研究，随着云计算的发展，将会有更多的平台和服务类型出现，并推动云计算及其应用的发展。

关键词:云计算 历史发展起源 发展现状 挑战 云计算技术 

.云计算的历史起源及发展

云计算是在分布式计算、并行计算和网格计算等技术的基础上发展起来的，是一种新兴的共享基础架构的方法。探寻云计算的发展历史，得从云计算的三驾马车——亚马逊、Google、IBM这三种典型的云计算的实现来介绍。

亚马逊

1995年，亚马逊作为一个网上书店开始营业，图书市场获得成功后，亚马逊开始提供多元化的产品服务。随着公司的不断成长，拥有的硬件设备的不断增多，亚马逊迎来了一个问题：亚马逊每年销售额最高的月份是12月，因此它配备了其所需的超强大的计算能力。但是在另外11个月里，它的数据中心的大部分设施处于闲置状态，这造成了极大的成本浪费。为降低信息技术成本，2002年亚马逊推出了亚马逊网络服务，即有效的向其他有计算资源或能力需求的公司或者组织出售他们在1月到11月期间闲置的计算能力。所以亚马逊也是最早的提供云计算服务的公司。而云计算最早真正被市场关注，商业化则是2006年3月，亚马逊推出了弹性计算云（ES2）服务。其本质和之前的主机服务不一样的是它的收费方式：按客户使用的资源收费。亚马逊也就代表着后来云计算分类中的第一类——设备即服务（Iaas），其实这基本上就是主机出租，整个虚拟机都是对用户可见的，用户具有root权限，整个计算机环境用户都可以配置，并按使用计费。

Google

Google作为一个搜索引擎，拥有庞大的、世界范围内的全球基础设施，拥有成千上万的服务器。为了满足数以亿计的搜索请求，这些基础设施每天必须处理每小时PT级的用户数据。2006年8月9日，GoogleCEO　Eric　Schmidt在搜索引擎大会上首次提出了云计算的概念。2006年Google还发布了其第一个云产品——谷歌应用服务，包括在一个域名下集成google　mail，Google　calendar，以及google　talk等套件，即后来的软件即服务（SaaS），也就是用户不用开发软件，直接用云端已经开发好的软件。随后2008年推出了自家的云计算服务——谷歌应用引擎，也就是后来的平台即服务（PaaS），它主要是提供一个架构，用户必须在该平台提供的api上开发程序。

IBM

IBM是云计算最早的发现者和应用者。上个世纪70年代，虚拟化技术就在IBM大型机上开始了应用。2007年，Google和IBM联合6所大学签署协议，提供在大型计算系统上开发软件和支持服务。后来，IBM发布了“蓝云”计划，成为传统厂商中最早发布云计算战略的一个。2011年，IBM将其蓝云计划演化为智慧云，到目前为止，50%的全球财富10强和财富50强的企业都在采用IBM的私有云，80%的全球500强企业在运用IBM的云功能。2011年IBM的SaaS用户达到1900万，自此ＩＢＭ成为业内最大飞SaaS提供商之一。同时在公有云领域，大约有100万企业级客户运行在IBM的云平台上。所以，IBM是云计算发展历史中的一个中坚力量。

2.云计算的定义及层次

目前，对于云计算的认识在不断的发展变化，云计算仍没有一致的定义。当前云计算的定义主要包括以下几种：

根据维基百科的定义:

云计算是一种动态的、易扩展的、且通常是通过互联网提供虚拟化的资源计算方式。云计算实质是指 IT 基础设施的交付和使用模式，通过网络按需、易扩展获得所需的资源（硬件、平台、软件）。提供资源的网络被称为“云”。

IT专家网的解释：

“云计算”是分布式处理、并行处理和网格计算的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。许多信息技术行业的公司如IBM、Yahoo和Google等正在使用云计算的概念兜售自己的产品和服务。

中国云计算网定义云计算机：

云计算是一种基于因特网的超级计算模式，在远程的数据中心里，成千上万台电脑和服务器连接成一片电脑云。因此，云计算甚至可以让你体验每秒超过 10 万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。

中国网格计算、云计算专家刘鹏定义为：

“云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务”。

针对云计算的定义，还存在狭义和广义之分。

狭义的云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源 ( 硬件、平台、软件 )。提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用，随时扩展，按使用付费。这种特性经常被称为像水电一样使用 IT 基础设施。

广义的云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，也可以是任意其他的服务。

根据云计算所提供的服务类型，将其划分为三种形式 ：基础层、应用层和平台层，它们各自对应着一个服务模式：基础构架即服务、软件即服务和平台即服务。

基础构架即服务（IaaS）是用户通过互联网可以从完善的计算机基础设施中获得相应的服务，企业将多台服务器组成庞大的基础设施来提供服务，IaaS 的优点是大大降低了用户在硬件上的开销。Amazon EC2、Blue Cloud 等均是该类的代表产品。

软件即服务（SaaS）是把软件作为一种服务提供提供给用户，它是通过互联网来提供软件的一种模式。用户无需单独购买想要的软件，而是向企业租用基于Web的软件，来进行软件使用，它吸收了网格与并行计算的优点，打破了传统软件本地安装模式，由服务提供商维护和管理软件Google Apps和Zoho Office也是类似的服务。

平台即服务（PaaS）实际上是指将软件研发的平台作为一种服务，以租用的模式提交给用户，即把开发环境作为一种服务来提供。PaaS的出现可以加快SaaS模式的发展，尤其是加快SaaS模式的发展速度。PaaS是一种分布式平台服务，企业提供了开发环境、开发平台和硬件资源等给用户使用，用户在其平台基础上定制或者开发自己的应用程序并通过“云网”传递给其他有意向使用的用户。Google App Engine、八百客的800APP等都是代表产品。

3.云计算的原理及特点

云计算的基本原理是，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更与互联网相似。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。

美国国家标准技术研究院（NISI）提出了云计算的五个关键特征，用来判断一种应用是否是云计算。这五个特征分别针对云的提供者和云使用者。对于云提供者，一是要拥有服务器、存储或网络等硬件设备的资源池；二是要有支持用户采用弹性部署的方式。对于云使用者有三个关键特征，一是云计算应是一种计算能力或资源的合理利用，而不仅是信息或资讯的获取；二是使用者不需要构建或部署相关的复杂后台系统或软件，直接通过互联网即能使用；三是随需应用，按需付费。另外，云存储还具有安全可靠性、便携性、兼容性。总之，云计算对用户端的设备要求最低，使用起来最方便；它可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享，为我们使用网络提供了几乎无限多的可能，为存储和管理数据提供了几乎无限多的空间，也为我们完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力，有了云计算，用户再也不用担心数据丢失、病毒入侵等一系列麻烦。

4.云计算的发展现状

目前，美国已开始云计算部署，包括美国信息系统部门正在搭建的内部云环境和美国宇航局推出的“星云”计划等。日本，则是通过内务部和通信监管机构筹建一个大规模云计算基础设施，以支持所需的信息系统。各大 IT 巨头也面临寻找新的经济增长点的需求，2009年，IBM、微软、谷歌、思科等在积极进行云计算的布局，扩大其所能提供的业务范围和应用类型，纷纷抢占市场先机。

在我国，云计算发展速度也非常快。2008年，IBM在无锡建立的中国第一个云计算中心；同年3月，Google与清华大学合作构建“云计算”试验环境，三大电信运营商也推出了各自的云计算服务和平台，分别是“BigCloud”平台、“e 云”服务和“互联云”；同年12月，阿里巴巴集团旗下公司阿里软件计划于2009年初建立国内首个“电子商务云计算中心”；2009 年，我国有关部门积极引导云计算在国内的发展，推动云计算的相关业务和应用的发布和部署，北京、山东、广东、无锡等地方也积极引导和参与云计算的发展和部署，通过与国际公司合作以及自主研发的方式建立云计算实验室、搭建云计算应用服务平台；同年，全国首家云计算产业协会在深圳成立；2010年国家同工信部联合发文，在北京、上海、深圳、杭州和无锡5个城市先行开展云计算服务发展创新试点示范工作；2011年云计算为“十二五”期间我国的发展重点；广电行业的云计算应用也日渐兴起，中国国际广播电台、上海广播电视台、北京歌华、杭州华数等单位结合自身的业务需要，对云计算开展了较为深入的研究，有的单位还进行了应用实践。思科、华为、同洲电子、索贝等公司纷纷涉足广电云计算领域，推出了针对广电行业应用的产品与解决方案。在如此快的节奏中，云计算也扩张到了各个领域。

5.云计算面临的挑战

云计算的前景虽然美好，然而还有不少的技术障碍亟需解决，主要包括数据安全技术、海量数据挖掘技术、高可靠的系统技术和可扩展的并行计算技术。

数据安全技术

将原本保存在本地，由自己掌控的数据交给一个外部的云计算服务中心。这样，安全性依旧是最重要的顾虑。

海量数据的挖掘技术

云计算面对的是TB乃至PB级的海量数据，如何从数据中获取有效的信息，这将是决定云计算应用成败的关键。除了利用并行计算技术加速数据处理外，还需要新的思路、方法和算法来完成更准确、快捷、强大的数据挖掘。除了海量数据的挖掘，海量数据的存储和管理也将是一个巨大的挑战。

高可靠的系统技术

支撑云计算的是大规模的集群计算系统，当系统规模增大后，可靠性和稳定性就成为最大的挑战之一。需要通过有效的系统配置、监控、管理、调度、虚拟化等技术，实现一个强大的、动态的、自治的计算存储资源池，提供云计算所需要的大容量计算力。系统级的容错技术是系统技术方面的一个难点。大量服务器进行同一个计算时，单节点故障不应影响应用的正常运行。对类似数据检索这样计算节点间无通讯的应用，这一点比较容易实现。但对那些有大量通讯的紧耦合类应用，当前业内仍无有效的系统级容错方案。目前主要还是依赖应用层面的检查点和重启技术，一方面增加了开发的难度和工作量，另外一方面对运行性能也有一定的影响。

可扩展的并行计算技术

并行计算技术是云计算的核心技术，也是最具挑战性的技术之一。多核处理器的出现增加了并行的层次性，使得并行程序的开发比以往更难。而当前业内并无有效的并行计算解决方案，无论是编程模型、开发语言还是开发工具，与具体开发者的期望都有很大的差距。可扩展性是云计算时代并行计算的主要考量点之一，应用性能必须能随着用户的请求、系统规模的增大有效的扩展。当前目前大部分并行应用在超过一千个的处理器（核）上都难以获得有效的加速性能，未来的许多并行应用必须能有效扩展到成千上万个处理器上。这对开发者是巨大的挑战。

技术其实不是最主要的障碍，标准化问题、网络稳定性问题、制度、法律法规、诚信、习惯、观念、监管问题、市场调节问题等这些非技术的因素最终将决定云计算的受欢迎程度。

6.云计算的未来

目前，云计算还处于起步阶段，尽管它的存储技术在网络传输数据时还有各种各样的问题，但它将改变用户对计算资源的使用方式，使得用户从以桌面为核心转向以 Web 为核心。移动终端的飞速发展，使得线上购物、软件商城、网盘存储、空间以及微博等都成为我们身边必不可少的应用，而这些应用通过目前先进的云存储技术能够有效提高效率，最大程度上简化企业管理同时减少宕机事件的发生，为不断拓宽的应用插上飞速发展的翅膀。云计算时代已经来临，但是关于云的计算虚拟化、存储资源化、安全性、不同云平台互操作性等仍需要做进一步的深入研究，而随着云计算的发展，将会有更多的平台和服务类型出现，并推动云计算及其应用的发展。

【参考文献】

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