云计算技术及应用(PDF47)

研究员： 云计算技术及应用 移动互联网创新 当前，全球 IT 产业正在经历着一场声势浩大的“云计算”浪潮。云计算秉承“按需 服务”的理念，狭义的云计算指 IT 基础设施（硬件、平台、软件）的交付和使用模式， 广义的云计算指服务的交付和使用模式，即用户通过网络以按需、易扩展的方式获得所 需的IT基础设施/服务。云计算是商业模式的创新，主要实现形式包括SaaS、PaaS和IaaS。 云计算和移动化是互联网的两大发展趋势。云计算为移动互联网的发展注入了动力。 IT 和电信企业将基于已有基础进行价值延伸，力求在“端”—“管”—“云”的产业链 中占据有利位置甚至获得主导地位。电信运营商在数据中心、用户资源、网络管理经验 和服务可靠性等方面具有优势，目前主要通过与 IT 企业的合作逐步推出云计算服务。 国际组织积极推动云计算的化工作，包括中国在内的各国政府高度重视云计算 并积极采取行动推动云计算的发展。云计算的市场潜力巨大，随着用户的信任感不断提 高，未来几年将继续保持较快增长。 研究员：刘越 2009年12月 2009 年 12 月 云计算技术及应用 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 第 1 页 版权所有 目 录 一、绪论........................................................... 1 1.1 研究背景 ......................................................1 1.2 研究思路与 ................................................1 1.3 研究内容与主要结论 ............................................1 二、认识云计算..................................................... 3 2.1 云计算的基本概念和主要特征 ....................................3 2.1.1 云计算的提出...............................................3 2.1.2 云计算的定义...............................................4 2.1.3 云计算的主要特征...........................................5 2.1.4 云计算与网格计算...........................................5 2.2 云计算的工作原理与关键技术 ....................................6 2.2.1 云计算的工作原理...........................................6 2.2.2 云计算的关键技术...........................................6 2.3 云计算的应用场合和优缺点 ......................................7 2.3.1 云计算的应用场合...........................................7 2.3.2 云计算的优点...............................................7 2.3.3 云计算的缺点...............................................8 2.4 云计算的产业现状与研究进展 ....................................8 2.4.1 云计算的产业现状...........................................8 2.4.2 云计算的研究进展..........................................10 三、应用云计算.................................................... 13 3.1 云计算是商业模式的创新 .......................................13 3.2 云计算应用的企业案例 .........................................15 3.2.1 IT 企业应用实例...........................................15 3.2.2 电信企业应用实例..........................................20 3.3 云计算应用存在的主要问题 .....................................26 3.4 云计算对产业发展的主要影响 ...................................27 云计算技术及应用 2009 年 12 月 第 2 页 版权所有 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 3.4.1 对 IT 产业链的影响.........................................27 3.4.2 对电信运营商的影响........................................28 四、云计算与移动互联网............................................ 30 4.1 移动互联网的发展概况 .........................................30 4.2 云计算助力移动互联网发展 .....................................32 4.3 移动互联网的“端”—“管”—“云” ...........................34 4.4 给移动运营商的建议 ...........................................37 五、云计算的发展趋势与前景........................................ 39 5.1 云计算的发展趋势 .............................................39 5.2 云计算的前景 .................................................39 2009 年 12 月 云计算技术及应用 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 第 3 页 版权所有 刘越 清华大学电子工程系博士，毕业于清华大学电子工程 系，博士。从事互联网业务市场、通信设备与运营市场的研究， 参与和完成多项工业和信息化部通信软科学研究项目，并为多 家电信运营商完成委托咨询项目。 云计算技术及应用 2009 年 12 月 第 4 页 版权所有 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 声 明 本的著作权归工业和信息化部电信研究院通信信息研 究所（以下简称“通信信息研究所”）所有。 本报告是通信信息研究所的研究与统计成果，其性质是供客 户内部参考的业务资料，其数据和结论仅代表通信信息研究所的 观点。本报告有偿提供给本报告的客户使用，并仅限于该客户内 部使用。 欢迎购买本报告的客户引用本报告的数据和观点作为工作 之用，引用务请注明出处。 未经授权，购买本报告的客户不应以任何方式在任何媒体上 （包括互联网）公开引用本报告的数据和观点，不应以任何方式 将本报告的内容提供给其他单位和个人，否则引起的一切法律后 果由该客户自行承担。 欢迎购买本报告的客户就本报告的内容和观点与我们交流 探讨，您可通过电话、传真、电子邮件方式与研究员联系。 工业和信息化部电信研究院通信信息研究所 2009 年 12 月 云计算技术及应用 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 第 1 页 版权所有 一、绪论 1.1 研究背景 信息技术（IT）是 20 世纪最重要的科技成果，并成为引领 经济增长和社会进步的关键因素与主要动力之一。互联网是 IT 中最为重要的一项发明和最为活跃的一个领域，它最常用的表示 方法恰恰就是“云”。 当前，全球 IT 产业正在经历着一场声势浩大的“云计算” 浪潮。《商业周刊》的评论文章指出，云计算的出现使得人们可 以直接通过网络应用获取软件和计算能力，这一模式将会给传统 的 IT 业带来一场巨大的变革，云计算正在成为 IT 业的一种发展 趋势。尽管云计算的定义和范围尚无一致的结论，但是它正在逐 渐向人们的工作和生活进行渗透的事实则是毋庸置疑的。在未来 的日子里，云计算将会带给世界更多的改变。 1.2 研究思路与方法 云计算和移动化是互联网的两大发展趋势，云计算与移动互 联网的相关研究方兴未艾。本报告通过调研云计算的研究机构以 及提供云计算产品与服务的企业，并结合对国内外研究文献的梳 理与分析，围绕云计算与移动互联网这一主题，全面归纳云计算 的技术与应用的主要特点，深入挖掘移动互联网与云计算的内在 关系，总结分析云计算对移动互联网发展的支撑作用以及两者的 融合。 1.3 研究内容与主要结论 主要的研究内容包括： „ 对云计算的基本概念、主要特征、工作原理、关键技术、 优缺点等内容进行简要介绍，重点比较了云计算与网格 计算的异同； 云计算技术及应用 2009 年 12 月 第 2 页 版权所有 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 „ 总结了云计算的商业模式，并通过案例方式对 IT 和电 信企业的云计算应用进行了介绍，分析了云计算应用存 在的主要问题及其对产业发展的影响； „ 对云计算与移动互联网的关系与融合趋势进行梳理，分 析了移动云服务的价值链，结合中国的移动通信运营市 场发展情况提出了相应的策略建议； „ 对云计算的发展趋势和前景做了总结。 研究的主要结论包括： „ 云计算秉承“按需服务”的理念，狭义上指 IT 基础设 施（硬件、平台、软件）的交付和使用模式，广义上指 服务的交付和使用模式，即用户通过网络以按需、易扩 展的方式获得所需的 IT 基础设施/服务。 „ 云计算是商业模式的创新，其主要实现形式包括 SaaS、 PaaS 和 IaaS，基于云计算的电子商务可能是未来发展 的一个重要方向。 „ 云计算仍处在起步阶段，但市场潜力巨大。IT 企业和电 信运营商均高度重视云计算并不断推出相关服务，通过 优势互补将可能实现合作双赢。 „ 电信运营商拥有大型的数据中心、庞大的用户资源、先 进的网络管理经验和电信级高可靠性的产品与服务，具 备成为云计算运营商的优势。 „ 移动互联网具有“端”—“管”—“云”价值链，云计 算对移动互联网发展具有重要的推动作用，并有赖于智 能化终端、移动宽带以及应用和服务的发展。 „ 提高云计算的安全性与可靠性，增强用户的信任感是发 展云计算的首要任务。 „ 标准化的进展和政策的支持对于云计算的发展将起到 至关重要的作用。 2009 年 12 月 云计算技术及应用 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 第 3 页 版权所有 二、认识云计算 2.1 云计算的基本概念和主要特征 2.1.1 云计算的提出 随着数字技术和互联网的急速发展，特别是 Web2.0 的发 展，互联网上的数据量高速增长，导致了互联网数据处理能力的 相对不足；但互联网上同样存在着大量处于闲置状态的计算设备 和存储资源，如果能够将其聚合起来统一调度提供服务则可以大 大提高其利用率，让更多的用户从中受益。目前，用户往往通过 购置更多数量和/或更高性能的终端或者服务器来增加计算能 力和存储资源，但是不断提高的技术更新速度与昂贵的设备价格 每每让人望而却步。如果用户能够通过高速互联网租用计算能力 和存储资源，就可以大大减少对自有硬件资源的依赖，而不必为 一次性支付大笔费用而烦恼。 这正是云计算要实现的重要目标之一。通过虚拟化技术将资 源进行整合形成庞大的计算与存储网络，用户只需要一台接入网 络的终端就能够以相对低廉的价格获得所需的资源和服务而无 需考虑其来源，这是一种典型的互联网服务方式。云计算实现了 资源和计算能力的分布式共享，能够很好地应对当前互联网数据 量高速增长的势头。 云计算（Cloud Computing）这个概念的直接起源是亚马 逊 EC2（Elastic Compute Cloud 的缩写）产品和 Google-IBM 分 布 式 计 算 项 目 。 这 两 个 项 目 直 接 使 用 到 了 “ Cloud Computing”这个概念。之所以采用这样的表述形式，很大程 度上是由于这两个项目与网络的关系十分密切，而“云”的形象 又常常用来表示互联网。因此，云计算的原始含义即为将计算能 力放在互联网上。当然，云计算发展至今，早已超越了其原始的 概念。 云计算技术及应用 2009 年 12 月 第 4 页 版权所有 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 2.1.2 云计算的定义 云计算至今为止没有统一的定义，不同的组织从不同的角度 给出了不同的定义，根据不完全的统计至少有 25 种以上。例如， Gartner 认为，云计算是一种使用网络技术并由 IT 使能而具有 可扩展性和弹性能力作为服务提供给多个外部用户的计算方式； 美国国家标准与技术对云计算的定义是：“云计算是一个 提供便捷的通过互联网访问一个可定制的 IT 资源共享池能力的 按使用量付费模式（IT 资源包括网络，服务器，存储，应用， 服务），这些资源能够快速部署，并只需要很少的管理工作或很 少的与服务供应商的交互”；等等。随着应用场景的变化和使能 技术的发展，关于云计算的定义还在不断产生新的观点。 云计算将网络上分布的计算、存储、服务构件、网络软件等 资源集中起来，基于资源虚拟化的方式，为用户提供方便快捷的 服务，它可以实现计算与存储的分布式与并行处理。如果把“云” 视为一个虚拟化的存储与计算资源池，那么云计算则是这个资源 池基于网络平台为用户提供的数据存储和网络计算服务。互联网 是最大的一片“云”，其上的各种计算机资源共同组成了若干个 庞大的数据中心及计算中心。 但是，云计算并不是一个简单的技术名词，并不仅仅意味着 一项技术或一系列技术的组合。它所指向的是 IT 基础设施的交 付和使用模式，即通过网络以按需、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”。从更广 泛的意义上来看，云计算是指服务的交付和使用模式，即通过网 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 基础设施（硬件、平台、软件），也可以是任意其他的服务。无 论是狭义还是广义，云计算所秉承的核心理念是“按需服务”， 就像人们使用水、电、天然气等资源的方式一样。这也是云计算 对于 ICT 领域乃至于人类社会发展最重要的意义所在。 2009 年 12 月 云计算技术及应用 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 第 5 页 版权所有 2.1.3 云计算的主要特征 „ 具有“作为服务”交付的能力； „ 以高度可扩展的弹性方式交付服务； „ 利用因特网技术和方法来开发和交付服务； „ 资源虚拟化及资源的自动管理与配置； „ 可实现海量数据的分布式并行处理； „ 低成本并对用户透明。 2.1.4 云计算与网格计算 由于云计算和网格计算都具有分布式、并行处理等特点，因 此常有研究者将二者联系起来，维基百科则干脆将云计算定义为 “网格计算下的一种新的标签，它使用公用计算或其它方法来共 享计算资源”。这个定义所看重的是“云计算是依靠本机服务器 或个人设备来处理用户应用程序之外的另一种选择”，与同样是 将计算的工作量转移到远程计算机或服务器上的网格计算具有 相似之处。 但云计算并不是网格计算的“升级版”，它与网格计算存在 着巨大的差异。网格技术通常被用来通过志愿者计算解决计算敏 感型的科研、数学、学术问题，也被商业公司用来进行电子商务 和网络服务所需的后台数据处理、经济预测、地震分析等。由此 可见，网格的构建大多为完成某一个特定的任务需要，或者支持 挑战性的应用。这也是会有生物网格、地理网格、国家教育网格 等各种不同的网格项目出现的原因。而云计算一般来说都是为了 通用应用而设计的，从一开始就支持广泛企业计算、Web 应用 等，普适性更强。它可以支持网格类型应用，也可以支持非网格 环境。 网格计算的主要思路是聚合分布的松散耦合资源，强调的是 资源共享，侧重并行的计算集中性需求，难以自动扩展。云计算 的 IT 资源相对集中，以网络的形式提供底层资源的获得和使用； 强调专有，任何人都可以获取自己的专有资源，并且这些资源可 云计算技术及应用 2009 年 12 月 第 6 页 版权所有 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 以仅由少数组织提供，使用者不需要贡献自己的资源；侧重的是 事务性应用，应对大量的单独的请求，可以实现自动或半自动的 扩展。 网格计算一直在发展，但是它和云计算的出现没有必然联 系。网格计算作为一种面向特殊应用的解决将会继续在某些 领域存在，而云计算作为一场 IT 变革，则会深刻影响整个 IT 产 业和人类社会。 2.2 云计算的工作原理与关键技术 2.2.1 云计算的工作原理 在典型的云计算模式中，用户通过终端接入网络，向“云” 提出需求；“云”接受请求后组织资源，通过网络为“端”提供 服务。用户终端的功能可以大大简化，诸多复杂的计算与处理过 程都将转移到终端背后的“云”上去完成。用户所需的应用程序 并不需要运行在用户的个人电脑、手机等终端设备上，而是运行 在互联网的大规模服务器集群中；用户所处理的数据也无需存储 在本地，而是保存在互联网上的数据中心里。提供云计算服务的 企业负责这些数据中心和服务器正常运转的管理和维护，并保证 为用户提供足够强的计算能力和足够大的存储空间。在任何时间 和任何地点，用户只要能够连接至互联网，就可以访问云，实现 随需随用。 2.2.2 云计算的关键技术 云计算是随着处理器技术、虚拟化技术、分布式存储技术、 宽带互联网技术和自动化管理技术的发展而产生的。从技术层面 上讲，云计算基本功能的实现取决于两个关键的因素，一个是数 据的存储能力，另一个是分布式的计算能力。因此，云计算中的 “云”可以再细分为“存储云”和“计算云”，也即“云计算= 存储云+计算云”。 2009 年 12 月 云计算技术及应用 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 第 7 页 版权所有 9 存储云：大规模的分布式存储系统； 9 计算云：资源虚拟化+并行计算 „ 并行计算的作用是首先将大型的计算任务拆分，然 后再派发到云中节点进行分布式并行计算，最终将 结果收集后统一整理，如排序、合并等。 „ 虚拟化最主要的意义是用更少的资源做更多的事。 在计算云中引入虚拟化技术，就是力求能够在较少 的服务器上运行更多的并行计算，对云计算中所应 用到的资源进行快速而优化的配置等。 2.3 云计算的应用场合和优缺点 2.3.1 云计算的应用场合 „ 协作工具：个人、家庭、组织、社会通过“云”进行协 同工作、实现同步处理或接续； „ 服务平台：为需要大规模计算或存储时的各种应用或开 发提供虚拟化的资源服务，不同的使用者可以实现资源 的共享； „ 创新基地：为用户提供 API，鼓励用户进行创新尝试， 不断涌现新的应用或服务。 “云”可分为基于因特网的公共云、基于组织内部网络的私 有云，以及兼具公共云与私有云特点的混合云。目前的研究主要 集中于公共云。组织可将内部的资源进行整合为“云”，为组织 内的成员提供服务，这就是私有云；将来则可以通过一定的机制 对外部开放，成为公共云的一部分。未来，我们将看到各式的 “云”，从不同的云中享受所需的各式服务。 2.3.2 云计算的优点 „ 更低的成本，包括用户终端、IT 基础设施和软件； „ 更高的性能，包括增强的计算能力、无限的存储容量和 云计算技术及应用 2009 年 12 月 第 8 页 版权所有 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 增强的数据安全； „ 改进操作系统和文件格式之间的兼容性； „ 即时的软件更新，更少的维护问题； „ 消除了对特定设备的依赖； „ 更容易的群组协作； „ 对文档的普适访问以及最新文档版本的可用性； „ …… 2.3.3 云计算的缺点 „ 需要持久的因特网连接； „ 低速连接时效果差； „ 可能是缓慢的； „ 功能可能是有限的； „ 可能存在不兼容的情况； „ 存储的数据也许不安全甚至莫名其妙的消失； „ …… 2.4 云计算的产业现状与研究进展 2.4.1 云计算的产业现状 自亚马逊 EC2 产品和 Google-IBM 并行计算项目提出云计 算以来，从技术供应商到软件服务提供商纷纷推出披着“云计算” 外衣的各式产品与服务，其中不乏炒作概念、混水摸鱼之辈。总 的来看，云计算还处于一个起步的阶段，业务种类还比较单一。 目前，提供云计算产品和服务的公司主要来自北美特别是美国。 „ Amazon：最早提供远程云计算平台服务的公司，云计 算平台称为弹性计算云（Elastic Compute Cloud， EC2）。用户租用的是虚拟的计算能力，简化了计费方 式。在弹性计算云中，提供了三种不同能力的虚拟机实 例，具有不同的收费价格。例如，其中默认的也是最小 的运行实例是 1.7GB 的内存，1 个 EC2 的计算单元（1 2009 年 12 月 云计算技术及应用 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 第 9 页 版权所有 虚拟的计算核以相关的计算单元），160GB 的虚拟机内 部存储容量，是一个 32 位的计算平台，收费标准为每 个小时 10 美分。在当前的云计算平台中，还有两种性 能更加强劲的虚拟机实例可供使用，当然价格也更加昂 贵一点。 „ IBM：在 2007 年 11 月 15 日推出了蓝云计算平台， 为客户带来即买即用的云计算平台。它包括一系列的云 计算产品，通过将 Tivoli、DB2、WebSphere 与硬件 产品（目前是 x86 刀片服务器）集成，能够为企业架 设一个分布式、可全球访问的资源结构。首款支持 Power 和 x86 处理器刀片服务器系统的“蓝云”产品 于 2008 年正式推出，并且计划随后推出基于 System z “大型主机”的云环境，以及基于高密度机架集群的云 环境。2007 年 2 月起，IBM 与无锡市政府合建无锡太 湖新城科教产业园建立云计算中心，已投入商用。 „ Google：是云计算的发起人和重要推动力量之一，针对 自身特定的网络应用程序定制云计算平台。针对内部网 络数据规模超大的特点，Google 提出了一整套基于分 布式并行集群方式的基础架构，利用软件的能力来处理 集群中经常发生的节点失效问题。Google 使用的云计 算基础架构模式包括四个相互独立又紧密结合在一起 的系统。包括 Google 建立在集群之上的文件系统 Google File System，针对 Google 应用程序的特点提 出 的 Map/Reduce 编 程 模 式 ， 分 布 式 的 锁 机 制 Chubby 以及 Google 开发的模型简化的大规模分布式 数据库 BigTable。Google 并不是通过向用户提供云计 算服务来收费，而是基于云计算平台实现 Google 各种 应用的运行，并通过后向收费获取收益。 „ 其他：思科、英特尔、微软、惠普、……云计算提供商 的队伍越来越长。 „ 中国企业积极投身于云计算的产业之中，电信运营商、 软件厂商、设备制造企业、互联网企业等从不同角度切 云计算技术及应用 2009 年 12 月 第 10 页 版权所有 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 入云计算，希望分得一杯羹。 2.4.2 云计算的研究进展 产业界火热的云计算发展形势极大地吸引了中外学术研究 领域的兴趣，推动了相关技术、标准和商业模式的研究进展。 „ 云计算的论坛与研讨会异常活跃。 云计算论坛在世界各地兴起，各种研究机构十分活 跃。关于云计算的各种形式研讨会几乎每个月都有。投 资者和提供者均看好云计算的发展，关于云计算的商业 模式和业务创新的研究层出不穷。 „ 云计算的标准化进程稳步推进。 制 定 云 计 算 标 准 的 正 式 联 盟 Open Cloud Consortium（OCC）宣布成立，成员包括伊利诺大学、 美国西北大学、约翰霍普金斯大学、芝加哥大学和加州 传讯及信息科技研究院。思科是第一家公开加入该组织 的 IT 厂商，预计未来还将有更多的厂商参加进来。 在云计算的国际标准化方面，信息技术领域的国际 标准化官方组织 ISO/IEC JTC1（国际标准化组织/国 际电工委员会 第一联合技术委员会）目前已正式成立 了两个相关的标准研究组，即 ISO/IEC JTC1/SC7 下 设的云计算中 IT 治理研究组和 ISO/IEC JTC1/SC38 下设的云计算研究组。云计算标准化的内容包括开放云 计算接口、云计算基准（Benchmark）、云计算参考实 现、云计算试验平台等。云计算的标准化工作起步晚， 目前尚未正式发布相关标准。 „ 中国积极开展云计算的研究。 中国是发起成立 SC38 的主要国家之一，在上述会 2009 年 12 月 云计算技术及应用 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 第 11 页 版权所有 议期间，中国电子技术标准化研究所的相关负责人成为 云计算研究组秘书，这为我国组织研究制定云计算领域 的 国 际 标 准 奠 定 了 坚 实 的 基 础 ， 实 现 了 我 国 在 ISO/IEC JTC1 工作中由“被动跟随”到“积极引导” 的历史性突破，标志着中国在云计算领域的标准化工作 得到国际社会认可，中国有望获得在此领域的标准化主 导权。 工业和信息化部与国家标准化管理委员会联合组 织开展云计算标准化工作，由中国电子技术标准化研究 所具体牵头，充分发挥信息技术标准工作组的平台作 用，调动各方积极性，组建云计算标准化产业联盟，并 与国际标准化工作衔接，优先开展云计算标准化需求研 究，明确我国云计算标准化工作的思路、定位和作用， 并提出标准贯彻实施的思路和方法；其次是研究制定云 计算参考实现，为硬件厂商、软件厂商和服务商在云计 算中应发挥的作用和拥有的地位提供指导；最后是制定 相关的技术标准，为云计算的推广应用及相关的产业化 工作提供标准化支撑。 中国电子学会专门成立了“云计算专家委员会”， 聘请产学研各界的 30 多位知名专家学者担任专家委员 会委员。该专家委员会正在以下几个方面积极开展相关 工作： ¾ 跟踪国内外云计算科技研究和产业发展趋势，团结 和组织从事云计算科技研究和应用的专家，开展云 计算相关领域的国际国内学术交流和合作。 ¾ 尊重知识产权，保护技术专利，构建有利于科技创 新与研究开发的科技氛围。 ¾ 通过会议、网络媒体宣传等多种活动方式，正确引 导和宣传云计算相关科技知识及发展方向。 ¾ 重视领域人才培养，创造人才合理流动条件，大力 云计算技术及应用 2009 年 12 月 第 12 页 版权所有 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 培养青年人才，造就一支强大的人才队伍，为该领 域的长期发展提供坚实的人力资源基础。 ¾ 积极参与各个层面的决策咨询，为科技规划、科研 立项、应用推广提供科学决策依据。 ¾ 参与制定云计算技术产业规范：根据云计算技术发 展和应用需要，组织、制定、完善、实施云计算相 关技术和产业规范。 ¾ 加强与企业界的联系，为企业提供高水平、实用性 强的技术培训，例如CMM培训、项目经理培训、 系统分析员培训等。 2009 年 12 月 云计算技术及应用 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 第 13 页 版权所有 三、应用云计算 3.1 云计算是商业模式的创新 云计算通过互联网提供软件与服务，并由网络浏览器界面来 实现。用户加入云计算不需要安装服务器或任何客户端软件，可 在任何时间、任何地点、任何设备(前提是接入互联网)上通过浏 览器随时随意访问，云计算的典型服务模式有三类：“软件即服 务(Software as a Service，SaaS)”，“平台即服务(Platform as a Service，PaaS)”和“基础设施即服务(Infrastructure as a Service，IaaS)”。 所谓 SaaS 是指用户通过标准的 Web 浏览器来使用 Internet 上的软件。从用户角度来说，这意味着他们前期无需 在服务器或软件许可证授权上进行投资；从供应商角度来看，与 常规的软件服务模式相比，维护一个应用软件的成本要相对低 廉。SaaS 供应商通常是按照客户所租用的软件模块来进行收费 的，因此用户可以根据需求按需订购软件应用服务，而且 SaaS 的供应商会负责系统的部署、升级和维护。SaaS 在人力资源管 理软件上的应用较为普遍。Salesforce.com以销售和管理SaaS 而闻名，是企业应用软件领域中最为知名的供应商。 所谓 PaaS 是指云计算服务商提供应用服务引擎，如互联网 应用程序接口（API）或运行平台，用户基于服务引擎构建该类 服务。PaaS 是基于 SaaS 发展起来的，它将软件研发的平台作 为一种服务，以 SaaS 的模式提交给用户，可以加快 SaaS 的发 展，尤其是加快 SaaS 应用的开发速度。从用户角度来说，这意 味着他们无需自行建立开发平台，也不会在不同平台兼容性方面 遇到困扰；从供应商的角度来说，可以进行产品多元化和产品定 制化。Salesforce.com 公司的云计算结构称为 Force.com。该 平台作为一个服务运行在 Internet 上，是完全即时请求的，收 费是以每登录为基础的。让更多的独立软件提供商成为其平台的 客户，从而开发出基于他们平台的多种 SaaS 应用，使其成为多 云计算技术及应用 2009 年 12 月 第 14 页 版权所有 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 元化软件服务供货商（Multi Application Vendor），扩展了其 业务范围。 所谓 IaaS 是指云计算服务商提供虚拟的硬件资源，如虚拟 的主机、存储、网络、安全等资源，用户无需购买服务器、网络 设备和存储设备，只需通过网络租赁即可搭建自己的应用系统。 IaaS 定位于底层，向用户提供可快速部署、按需分配、按需付 费的高安全与高可靠的计算能力以及存储能力租用服务，并可为 应用提供开放的云基础设施服务接口，用户可以根据业务需求灵 活定制租用相应的基础设施资源。IBM 凭借其在 IT 基础设施及 中间件领域的强势，建立云计算中心，为企业提供基础设施的租 用服务。 无论是 SaaS、PaaS 还是 IaaS，其核心概念都是为用户提 供按需服务。于是产生了“一切皆服务”（Everything as a Service，EaaS 或 XaaS）的理念。基于这种理念，以云计算 为核心的创新型应用不断产生。云计算与电子商务结合产生的电 子外包就是前景看好的应用之一。 电子商务是互联网的重要应用，代表着互联网从大众化娱乐 向商业化服务的发展方向。作为一种面向互联网的商业模式创 新，云计算与电子商务的结合必将在企业的组织形式，盈利方式， 市场营销，知识管理等领域带来重大的变化，从而使从事电子商 务活动的企业尤其是中小企业能够更有效的利用各种信息和资 源，降低成本，从而提高企业的核心竞争力，提高商品和服务交 易的成交率。 基于云计算的电子外包使企业无需新增硬件投入、软件和程 序开发成本，只要按需支付一定租金，就可以访问服务提供商如 阿里巴巴等建立的电子商务云，运行企业所需的管理程序，建立 和存储商业数据库资料；只要有网络连接，就可以做到在任何时 间、任何地点进行操作，不受时间和地域的限制，保证业务的不 间断运转，避免错过任何一个商业机会。电子外包实际上是“随 2009 年 12 月 云计算技术及应用 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 第 15 页 版权所有 需而变”电子商务的一种形式，这种模式就是利用云计算平台， 将分布在各个地方的各种资源虚拟地构建起来，实现资源共享， 使得企业在使用网络构架和应用程序时就能像使用自来水、电力 和燃气等一般公共服务一样方便。它不仅能同时为成千上万客户 同时提供商务服务，而且能保证其应用环境的高度安全。此外， 通过统一开放的接口，云平台还将允许企业进行电子商务的创新 尝试和搭建属于自己的商务系统。从这个意义上说，电子商务与 云计算的结合，融合了 SaaS、PaaS 和 IaaS 的形式，是一种 新型的电子商务活动。随着业务的不断发展，云计算的应用创新 还将不断涌现出来。 从租用软件到租用开发平台再到租用基础设施，或者其他各 种类型的应用模式，云计算的创新在于一切以客户需要为中心， 通过无所不在的网络为客户提供 7×24 的全天候服务。金融危 机引发的经济衰退则为云计算的发展提供了有力的外部条件。 3.2 云计算应用的企业案例 IT 和电信企业对云计算表现出了浓厚的兴趣和特别的关 注，纷纷结合自身的资源优势与行业地位推出各式各样的云计算 服务，可谓是“八仙过海，各显其能”，意在抢占市场先机。 3.2.1 IT 企业应用实例 （1）世纪互联： 世纪互联是中国最早的 ISP/IDC 服务商之一，是目前中国 规模最大的电信中立互联网基础设施服务提供商，已经部署了 10 个以上独立机房，全网处理能力超过 200Gbps。世纪互联 是我国较早投身于云计算的 IT 企业之一，在 IaaS 领域处于领 先位置，其主管技术的副总裁蒋建平是云计算专家委员会的委 员。世纪互联在云计算方面提供的主要产品和服务包括： ¾ 弹性云计算： 云计算技术及应用 2009 年 12 月 第 16 页 版权所有 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 利用云计算服务为互联网客户提供更高品质、更优 价格、并能够极大加快客户产品上市时间的计算能力租 用服务，并可整合云存储、CDN、BNP 等为客户提供 一站式互联网服务。和 ISV 合作提供一站式软件构件服 务和 SaaS 服务。 ¾ 云存储服务： 为企业及个人提供可靠、安全的云存储服务，通过 CloudEx 云存储提供的标准 API 或第三方伙伴提供的 应用程序，商业企业或技术开发者可以整合世纪互联提 供的弹性存储服务到他们自己的商业服务环境中，个人 消费者可以方便获得灵活的在线存储服务。 ¾ 云备份服务： 分布式部署在全国各地，动态扩容，存储、备份、 容灾一体化，可以提供高达 12 个 9 的可靠性；并采取 低成本策略让普通企业和政府客户都可以用得起数据灾 备服务。 其中弹性云计算平台 CloudEx 面向大中型互联网应用 特别是有具备典型分布式部署需求的客户提供综合互联网基 础设施服务。典型客户如在线游戏运营商、有自建 CDN 或全 国多点部署需求的客户。该平台具有如下特点： ¾ 全面虚拟化，大大提高资源利用率和降低能耗 跨数据中心的虚拟化管理系统将分布在全国多个数 据中心的服务器、存储和网络等资源统一虚拟化为相应 的资源池，通过峰值复用、集群存储、带宽复用大大提 高了服务器、存储和带宽等资源的利用率。 CloudEx 集群节点上的物理服务器均采用高扩展、 性能稳定的企业级服务器，在物理服务器上整合多台高 2009 年 12 月 云计算技术及应用 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 第 17 页 版权所有 性能的虚拟机可以显著减少物理服务器数量的需求，从 而可以成比例地减少在供电、制冷和机柜等方面的投入。 图1 世纪互联的跨数据中心虚拟化管理系统 ¾ 自动化的BOSS确保即时供应和部署 客户需求无论是一台还是上百台“服务器”，无论 是 Windows 还是 Linux，无论是覆盖一个还是多个区 域，自动化的综合业务支撑系统(BOSS)和跨数据中心自 主产权的虚拟化管理系统确保客户可获得即时供应和部 署，弹性计算平台可以在几秒内完成供应和部署一台新 “服务器”和相关资源。 ¾ 多种措施确保高安全可靠和故障的快速恢复 CloudEx 云计算服务节点上的物理服务器均采用 高扩展、性能稳定的国际知名品牌的企业级服务器，让 所有客户受益于高端硬件的性能和可靠性；内置 ARP、 木马、DDOS 等防护措施，并从硬件级别上实现云主机 云计算技术及应用 2009 年 12 月 第 18 页 版权所有 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 等资源之间的故障和安全性隔离；内置监控、备机、快 照、数据备份等服务确保故障的快速恢复并可支持自动 迁移能力确保业务连续性；基于 IBM 的 NetCool 和 Tivoli 构建的 NOC 确保运营平台的高质量。 ¾ 弹性可伸缩、按需满足客户业务负载变化的需要 互联网业务负载难以预测，弹性计算平台可以确保 客户在更低成本的情况下，按需使用弹性计算服务：无 论是一台服务器，还是上百台服务器，使用一天、一个 月还是一年、配置高低、扩容还是缩编均可按需实时变 更资源配置，无需重装系统、也无需为原来租用的资源 继续支付任何费用。 ¾ 跨数据中心的统一管理和强大的分布式部署能力 CloudEx 弹性计算平台服务覆盖全国互联网各主 要区域，客户可按需选择一个或多个数据中心满足互联 网用户覆盖的需要。客户自服务系统可方便客户从一个 界面统一管理维护部署在各数据中心节点的所有资源。 （2）英特尔： 英特尔是较早投入云计算研究的 IT 企业之一。在云 计算方面，英特尔准备采取以下三个步骤进行推进： z 近期：在企业内部进行一次比较完整的评估，在原 有基础上有效扩展软件服务和平台服务的应用。 z 中期：把内部不同的设计、开发和制造环境转换成 企业私有云，把很多应用放到更强的以服务为中心 的平台上去。 z 长期：在云计算比较成熟的时候，实现内部云和外 部云的有效结合，通过云平台充分利用第三方提供 的各种功能，进一步节约开发成本和维护成本。 2009 年 12 月 云计算技术及应用 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 第 19 页 版权所有 英特尔在云计算的研究中发现，对于大型云计算服 务商，运算基础建设（服务器和储存设备）占总成本的 50%，供电和冷却占 25%，运算、电力和冷却这三项开 支占了总成本的 75%。因此，并不打算成为服务提供商 的英特尔将焦点集中在优化服务器和提高能效方面，所 做的工作主要包括两个方面： z 第一个是产品角度。目前，绝大多数的云计算平台 部署在英特尔的平台上，因此英特尔加强产品研究 并推出了首款Nehalem架构服务器处理器——至强 5500处理系列，具有高能效、高虚拟化能力和高性 能的最新处理器平台，为云计算提供硬件支持。 z 第二个是对超大规模环境的优化能力，这不仅表现 在设计和制造的平台，也包括软件技术的优化以及 管理和咨询技术的提升。 基于自身强大的技术研究和产品开发能力，英特尔 在云计算方面不断创新，典型的例子有： z 百度公司利用英特尔提供的处理器智能功耗控制技 术，通过控制平台，对服务器局部区域机柜功耗进 行量化的控制，大量节省空间和支出，增加了20% 的机架服务器密度这样非常方便企业进行管理。 z 为客户提供定制化的服务器平台，对高密度、高容 量的服务器进行定制生产。 z 实现软件的自动优化与部署，通过数据中心管理接 口(DCMI)可简化平台管理实施、通过提供虚拟化平 台支持和并行编程优化，降低服务器管理总成本， 并最大限度增加数据中心资源。 z 在数据中心方面与集成商、OEM厂商合作，为集装 箱化的数据中心提供硬件和软件支持。 z 针对数据中心的散热问题，英特尔尝试在美国高纬 度地区采用“环境散热”，让数据中心的热空气和 云计算技术及应用 2009 年 12 月 第 20 页 版权所有 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 外界冷空气进行交换，减少了空调设备和电力支出。 英特尔目前在和惠普、雅虎共同推动 Open Cirrus 平 台 ， 在 全 世 界 六 个 地 方 进 行 部 署 ， 每 个 地 方 1000-4000 个处理核，为世界各地的公司提供了一个 开放式的云计算研发和测试平台，主要是为了设计、监 管、调度基于全球分布式数据中心的云服务平台包括底 层的数据进行相关的研究。 3.2.2 电信企业应用实例 （1）中国移动： 中国移动公司的董事长兼 CEO 王建宙先生在 2009 年达沃 斯世界经济论坛上明确提出云计算是互联网发展的重要趋势之 一。作为具有云计算需求巨大潜力的电信运营商，中国移动希望 在未来利用云计算对每年产生大量的客户数据和为客户所准备 的服务数据进行深度挖掘，从而大大提高计算速度，为企业深入 了解用户特点并有针对性地开展快速和深度营销提供强有力的 支持。运营商本身就是一个很巨大的信息制造者和信息处理者。 中国移动是最早开展云计算研究的国内电信运营商，中国移 动研究院是其主要的承担单位。中国移动研究院从 2007 年上半 年开始跟踪云计算，并提出基于开源技术，积极建造开放性云计 算平台并命名为“Big Cloud”（大云）计划，重点研究 HyperDFS、MapReduce、HugeTable、CloudMaster 等云 计算平台关键技术。2009 年初，中国移动研究院自主搭建了由 1000 个 CPU 组成的，具有 256 个节点规模的云计算试验平台， 通过开展系统评估与优化，构建了基于云计算技术的移动互联网 业务海量数据存储和处理试验平台，开展了一系列的云计算应用 研发和试验，如搜索引擎等，取得了重要的进展。 中国移动研究院刚刚发布了大云的 1.5 版本，是基于稳定 的 Hadoop 版本。Hadoop 分布式文件系统（HDFS）是一种 2009 年 12 月 云计算技术及应用 北京海淀区花园北路 52 号 TEL 62304136 工业和信息化部电信研究院 通信信息研究所 第 21 页 版权所有 可以运行在各种通用硬件上的分布式文件系统。HDFS 拥有高 度的容错性，同时能满足高吞吐量的数据访问，可以在廉价的机 器上运行，非常适合在大规模数据集上的云计算应用。为了应用 于互联网行业，HDFS 增加了多名字结点，还进行了一些数据 挖掘和搜索的开发。目前的 Hadoop 系统有 256 个结点，共有 1024 个 CPU，主要作为一个研究性系统使用，明年有望建立 更大的用于生产的集群。 通过与传统的高性能计算解决方案对比发现，在同样的成本 下，Hadoop 可以得到 1—2 倍的性能增加。此外，基于 Hadoop 的数据挖掘算法在对用户日志进行用户关系挖掘的试验表明，和 传统系统相比，这个系统使用了 1/6 的成本实现了 6 倍的性能。 目前，“大云”计划在积极围绕实际业务需求进行新的试验， 并且希望能够建立一些基于开源社区的云计算规范标准，使得不 同的应用能够遵循这些标准从而不需要只绑定在一个平台上。 在初步成功的基础上，中国移动提出建立一个由企业牵头， 官、产、学、研共同联合部署和建设的大规模、开放、可扩展、 安全的公共云计算技术研发、试验和应用平台，积极推动云计算 的技术和应用的普及与成熟，推动云计算产业的发展。 目前，中国移动主要是从服务自身主营业务的角度出发研究 云计算，期望基于云计算技术搭建企业 IT 基础设施平台以节约 成本并服务于移动互联网，与国外运营商建立云平台以提供各种 服务、并为用户开源共用的经