计算机新技术讲座

计算机新技术讲座-01计算机前沿技术——云计算什么是云计算？

云计算（cloudcomputing）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10万亿次的运算实力，拥有这么强大的计算实力可以模拟核爆炸、预料气候变更和市场发展趋势。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。IT精英们如何看待云计算IBM的创立者托马斯·沃森曾表示，全世界只须要5台电脑就足够了。比尔·盖茨则在一次演讲中称，个人用户的内存只需640K足矣。李开复打了一个很形象的比方：钱庄。最早人们只是把钱放在枕头底下，后来有了钱庄，很平安，不过兑现起来比较麻烦。现在发展到银行可以到任何一个网点取钱，甚至通过ATM，或者国外的渠道。就像用电不须要家家装备发电机，干脆从电力公司购买一样。云计算就是这样一种变革——由谷歌、IBM这样的专业网络公司来搭建计算机存储、运算中心，用户通过一根网线借助阅读器就可以很便利的访问，把“云”做为资料存储以及应用服务的中心。广义的云计算和狭义的云计算狭义的云计算是指IT基础设施的交付和运用模式，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)。供应资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在运用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获得，按需运用，随时扩展，按运用付费。这种特性常常被称为像水电一样运用IT基础设施。广义的云计算是指服务的交付和运用模式，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，也可以是随意其他的服务。（一）云计算的原理:

云计算(CloudComputing)是分布式处理(DistributedComputing)、并行处理(ParallelComputing)和网格计算(GridComputing)的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。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像。这使得企业能够将资源切换到须要的应用上，依据需求访问计算机和存储系统。这可是一种革命性的举措，打个比方，这就好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式。它意味着计算实力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水电一样，取用便利，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。云计算的蓝图已经呼之欲出：在将来，只须要一台笔记本或者一个手机，就可以通过网络服务来实现我们须要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。从这个角度而言，最终用户才是云计算的真正拥有者。

云计算的应用包含这样的一种思想，把力气联合起来，给其中的每一个成员运用。（二）云计算有哪些好处？

1、平安，云计算供应了最牢靠、最平安的数据存储中心，用户不用再担忧数据丢失、病毒入侵等麻烦。2、便利，它对用户端的设备要求最低，运用起来很便利。3、数据共享，它可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。4、无限可能，它为我们运用网络供应了几乎无限多的可能。（三）几款主流的云计算应用

1、微软云计算

目前来看微软的云计算发展最为快速。微软将推出的首批软件即服务产品包括Dynamics

CRM

Online、Exchange

Online、OfficeCommunications

Online以及SharePointOnline。每种产品都具有多客户共享版本，其主要服务对象是中小型企业。单客户版本的授权费用在5,000美元以上。针对一般用户，微软的在线服务还包括Windows

Live、Office

Live和Xbox

Live等。2、IBM云计算

IBM是最早进入中国的云计算服务供应商。中文服务方面做得比较志向，对于中国的用户应是一个不错的选择。07年，IBM公司发布了蓝云(BlueCloud)支配，这套产品将“通过分布式的全球化资源让企业的数据中心能像互联网一样运行”。以后IBM的云计算将可能包括它全部的业务和产品线。3、亚马逊云计算亚马逊作为首批进军云计算新兴市场的厂商之一，为尝试进入该领域的企业开创了良好的开端。亚马逊的云名为亚马逊网络服务（Amazon

WebServices，下称AWS），目前主要由4块核心服务组成：简洁存储服务（Simple

StorageService，S3）；弹性计算云（Elastic

Compute

Cloud，EC2）；简洁排列服务（Simple

QueuingService）以及尚处于测试阶段的SimpleDB。换句话说，亚马逊现在供应的是可以通过网络访问的存储、计算机处理、信息排队和数据库管理系统接入式服务。4、谷歌云计算围绕因特网搜寻创建了一种超动力商业模式。如今，他们又以应用托管、企业搜寻以及其他更多形式向企业开放了他们的“云”。谷歌推出了谷歌应用软件引擎（Google

AppEngine，下称GAE），这种服务让开发人员可以编译基于Python的应用程序，并可免费运用谷歌的基础设施来进行托管（最高存储空间达

500MB）。对于超过此上限的存储空间，谷歌按“每CPU内核每小时”10至12美分及1GB空间15至18美分的标准进行收费。谷歌还公布了供应可由企业自定义的托管企业搜索服务支配。

5、红帽云计算服务

红帽是云计算领域的后起之秀。红帽供应的是类似于亚马逊弹性云技术的纯软件云计算平台。它的云计算基础架构平台选用的是自己的操作系统和虚拟化技术，可以搭建在各种硬件工业标准服务器(HP、IBM、DELL等等)和各种存储(EMC、DELL、IBM、NetAPP等)与网络环境之中。表现为与硬件平台完全无关的特性，给客户带来敏捷和可变的综合硬件价格优势。红帽的云计算平台可以实现各种功能服务器实例。（四）云计算最有利于中小企业？

云计算技术将使得中小企业的成本大大降低。假如说“云”给大型企业的IT部门带来了实惠，那么对于中小型企业而言，它可算得上是上天的赏赐了。过去，小公司人力资源不足，IT预算吃紧，那种动辄数百万美元的IT设备所带来的生产力对它们而言真是如梦一般遥远，而如今，“云”为它们送来了大企业级的技术，并且先期成本极低，升级也很便利。这一新兴趋势的重要性毋庸置疑，不过，它还仅仅是一系列变革的起步阶段而已。云计算不但抹平了企业规模所导致的优劣差距，而且极有可能让优劣之势易主。简洁地说，当今世上最强大最具革新意义的技术已不再为大型企业所独有。“云”让每个一般人都能以极低的成本接触到顶尖的IT技术。（五）在云计算时代

目前，PC照旧是我们日常工作生活中的核心工具——我们用PC处理文档、存储资料，通过电子邮件或U盘与他人共享信息。假如PC硬盘坏了，我们会因为资料丢失而手足无措。而在云计算时代，“云”会替我们做存储和计算的工作。“云”就是计算机群，每一群包括了几十万台、甚至上百万台计算机。“云”的好处还在于，其中的计算机可以随时更新，保证“云”长生不老。Google就有好几个这样的“云”，其他IT巨头，如微软、雅虎、亚马逊（Amazon）也有或正在建设这样的“云”。届时，我们只须要一台能上网的电脑，不需关切存储或计算发生在哪朵“云”上，但一旦有须要，我们可以在任何地点用任何设备，如电脑、手机等，快速地计算和找到这些资料。我们再也不用担忧资料丢失。（六）云计算的几大形式

1.SAAS（软件即服务）这种类型的云计算通过阅读器把程序传给成千上万的用户。在用户眼中看来，这样会省去在服务器和软件授权上的开支；从供应商角度来看，这样只须要维持一个程序就够了，这样能够削减成本。Salesforce是迄今为止这类服务最为出名的公司。SAAS在人力资源管理程序和ERP中比较常用。GoogleApps和ZohoOffice也是类似的服务2.好用计算（UtilityComputing）这个办法很早就有了，但是直到最近才在Amazon、Sun、IBM和其它供应存储服务和虚拟服务器的公司中新生。这种云计算是为IT行业创建虚拟的数据中心使得其能够把内存、I/O设备、存储和计算实力集中起来成为一个虚拟的资源池来为整个网络供应服务。3.网络服务同SAAS关系亲密，网络服务供应者们能够供应API让开发者能够开发更多基于互联网的应用，而不是供应单机程序。4.平台即服务另一种SAAS，这种形式的云计算把开发环境作为一种服务来供应。你可以运用中间商的设备来开发自己的程序并通过互联网和其服务器传到用户手中。5.MSP（管理服务供应商）

最古老的云计算运用之一。这种应用更多的是面对IT行业而不是终端用户，常用于邮件病毒扫描、程序监控等等。6.商业服务平台（如：

cloudcomputing-china

）SAAS和MSP的混合应用，该类云计算为用户和供应商之间的互动供应了一个平台。比如用户个人开支管理系统，能够依据用户的设置来管理其开支并协调其订购的各种服务。7.互联网整合将互联网上供应类似服务的公司整合起来，以便用户能够更便利的比较和选择自己的服务供应商。云计算的核心技术云计算系统运用了很多技术，其中以编程模型、数据管理技术、数据存储技术、虚拟化技术、云计算平台管理技术最为关键。(1)编程模型

MapReduce是Google开发的java、Python、C++编程模型，它是一种简化的分布式编程模型和高效的任务调度模型，用于大规模数据集（大于1TB）的并行运算。严格的编程模型使云计算环境下的编程特别简洁。MapReduce模式的思想是将要执行的问题分解成Map(映射)和Reduce(化简)的方式，先通过Map程序将数据切割成不相关的区块，安排（调度）给大量计算机处理，达到分布式运算的效果，再通过Reduce程序将结果汇整输出。(2)

海量数据分布存储技术

云计算系统由大量服务器组成，同时为大量用户服务，因此云计算系统接受分布式存储的方式存储数据，用冗余存储的方式保证数据的牢靠性。云计算系统中广泛运用的数据存储系统是Google的GFS和Hadoop团队开发的GFS的开源实现HDFS。GFS即Google文件系统（Google

File

System），是一个可扩展的分布式文件系统，用于大型的、分布式的、对大量数据进行访问的应用。GFS的设计思想不同于传统的文件系统，是针对大规模数据处理和Google应用特性而设计的。它运行于廉价的一般硬件上，但可以供应容错功能。它可以给大量的用户供应总体性能较高的服务。一个GFS集群由一个主服务器（master）和大量的块服务器(chunkserver)构成，并被很多客户（Client）访问。主服务器存储文件系统所以的元数据，包括名字空间、访问限制信息、从文件到块的映射以及块的当前位置。它也限制系统范围的活动，如块租约（lease）管理，孤儿块的垃圾收集，块服务器间的块迁移。主服务器定期通过HeartBeat消息与每一个块服务器通信，给块服务器传递指令并收集它的状态。GFS中的文件被切分为64MB的块并以冗余存储，每份数据在系统中保存3个以上备份。客户与主服务器的交换只限于对元数据的操作，全部数据方面的通信都干脆和块服务器联系，这大大提高了系统的效率，防止主服务器负载过重。(3)

海量数据管理技术

云计算须要对分布的、海量的数据进行处理、分析，因此，数据管理技术必需能够高效的管理大量的数据。云计算系统中的数据管理技术主要是Google的BT(BigTable)数据管理技术和Hadoop团队开发的开源数据管理模块HBase。BT是建立在GFS,

Scheduler,

Lock

Service和MapReduce之上的一个大型的分布式数据库，与传统的关系数据库不同，它把全部数据都作为对象来处理，形成一个巨大的表格，用来分布存储大规模结构化数据。Google的很多项目运用BT来存储数据，包括网页查询，Google

earth和Google金融。这些应用程序对BT的要求各不相同：数据大小（从URL到网页到卫星图象）不同，反应速度不同（从后端的大批处理到实时数据服务）。对于不同的要求，BT都成功的供应了敏捷高效的服务。（4）虚拟化技术

通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离，它包括将单个资源划分成多个虚拟资源的裂分模式，也包括将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。虚拟化技术依据对象可分成存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化等，计算虚拟化又分为系统级虚拟化、应用级虚拟化和桌面虚拟化。（5）云计算平台管理技术

云计算资源规模浩大，服务器数量众多并分布在不同的地点，同时运行着数百种应用，如何有效的管理这些服务器，保证整个系统供应不间断的服务是巨大的挑战。云计算系统的平台管理技术能够使大量的服务器协同工作，便利的进行业务部署和开通，快速发觉和复原系统故障，通过自动化、智能化的手段实现大规模系统的牢靠运营。云计算技术发展面临的主要问题尽管云计算模式具有很多优点，但是也存在的一些问题，如数据隐私问题、平安问题、软件许可证问题、网络传输问题等。１）

数据隐私问题：如何保证存放在云服务供应商的数据隐私，不被非法利用，不仅须要技术的改进，也须要法律的进一步完善。２）

数据平安性：有些数据是企业的商业机密，数据的平安性关系到企业的生存和发展。云计算数据的平安性问题解决不了会影响云计算在企业中的应用。

３）

用户运用习惯：如何变更用户的运用习惯，运用户适应网络化的软硬件应用是长期而艰难的挑战。３）

网络传输问题：云计算服务依靠网络，目前网速低且不稳定，使云应用的性能不高。云计算的普及依靠网络技术的发展。

云计算：前景奇妙风险巨大盈利尚需五年

中国云计算技术分布图无论你身处哪个行业，是高端装备制造，还是IT、医疗，哪怕你只是一家制鞋小作坊的老板，与商业伙伴见面假如不谈点“云”，将会是确定落伍的。

世界云计算技术分布图对于中国来说，这是唯一一次与世界站在同一起跑线上的IT产业革命。“云计算变更了IT产业的游戏规则，其技术架构、市场格局都不同以往。中国宠爱这样的变更，我们希望重新洗牌。”中国工程院院士倪光南对《中国经济周刊》表示，“在云计算跑道上，没有谁有太大的领先优势。我们完全可能在这一拨浪潮中，形成自主可控的云计算产业。”将来五年的大趋势是，人们身边的智能设备，例如智能手机、智能汽车、医疗传感器等，都可以交互运作，云计算会带来一种新的生活方式。有需求就会有市场。IDC询问公司预料，用于云计算服务的支出到2012年将达到420亿美元，相关产业总产值达4520亿美元。更重要的是，在云计算上的支出将进入加速发展阶段，在接下来的五年间可能会增长3倍。人“云”亦“云”的风险一时间，云手机、云视频、云搜寻、云博客、云家电……“云”仿佛成了万金油，谁都可以沾一点。当中有多少是旧瓶装新酒？与国外云计算主要是企业推动不同的是，国内云计算需求的主力军似乎是地方政府。2010年10月，发改委、工信部联合下发《关于做好云计算服务创新发展试点示范工作的通知》，提出“依据自主、可控、高效原则，在北京、上海、深圳、杭州、无锡等五个城市先行开展云计算创新发展试点示范工作”。事实上，上马云计算项目的远不止这五个城市。仅与曙光合作建设或在建云计算中心的城市就包括上海、无锡、成都、重庆、南京、宁波、哈尔滨等。北京市经济和信息化委员会副主任姜桂平透露：“目前祥云工程已有近百家企业参与，预料今年云计算服务营业收入达到150亿元以上，带动芯片、系统集成商、服务器生产商、数据中心等多类企业转型提升。”但不是全部城市的云计算中心都这么幸运。据业内人士介绍，目前国内一些所谓的云计算运营中心缺乏商业模式，有的连电费都赚不回来，而另一些所谓的云计算项目圈了大片的土地，成了变相的房地产项目。“地方政府投资云计算应当说效率不高。美国的科技项目往往是由风险投资来运作，他们更了解这个产业，有更强的风险意识。”林宇说。另外，一些和云计算关联不大的企业，之所以争相拿“云”来包装自己，往往是为了换取政府的扶持。在云计算方面走在前列的上海市，正在着手规范云计算产业的发展，制定云计算企业的认定标准。比如，上海市杨浦区已经下发《云计算企业认定申请表》，想申报云计算企业必须要填写特别具体的说明材料，包括所研发或接受的云计算关键技术等。商业模式在哪里？目前，中国决策部门、城市、央企，将是中国云计算的主要市场。城市云计算的优势在于，能同时满足市民、企业、政府部门的云计算需求，资源整合共享，提升运用效率。央企也是一个巨大市场。比如，国家电网接受云计算，就在能源节约上取得成效。而从长远来看，中小企业或许才是云计算更大的蓝海“中小企业更须要云计算。大企业因为规模大、资本雄厚，它对云计算的优势没有那么敏感。比如说，云计算可以节约IT基础设施的投资，但大企业或许根本不在乎，而中小企业有这种节约成本的动力。”曙光信息产业股份有限公司总裁历军告知《中国经济周刊》，“曙光跟地方政府的合作，其中一个很重要的环节，就是服务当地的中小企业。”去年3月，微软发布了《2011年中小企业云服务接受探讨报告》，报告显示，39%的中小企业希望在3年内购买一项以上的云服务。将来3年，购买云服务的中小企业数量在多数国家将增长近一倍。3年内，中小企业将平均购买3.3项云服务。“现在至少有三种云计算商业模式已经比较明确：一种是面对中小企业，以大规模服务为特征，我把它叫做大卖场模式；一种就是以政府和行业为背景的云计算服务，叫做百货店模式；还有一种是面对大型企业的数据中心，可以叫精品一条街。”中国科学院计算技术探讨所所长孙凝晖说。作为云计算服务供应方的各家企业，也在找寻属于自己的商业模式AMD公司中国区技术支持总监刘文卓告知记者：“IT设备贬值是定论，三五年一台服务器就贬值了。所以，IT公司要做云计算的话，第一就是规模效应。现在大家都在跑马圈地，等到三五年之内尘埃落定，手头没有几万台服务器确定会被吃掉。其次就是经济效益，包括企业自身的选购 成本和用户的运用成本。所以，AMD公司致力于做两件事：一是供应特别低廉的CPU；二是降低功耗。把很多服务器集中在一起，电费是多少钱，这是一个很严峻的问题。”作为国内第一家海外上市的移动互联网公司，网秦准备在将来的云时代接着深深扎根移动设备。“发展云计算，要有很强的产业关联性。手机和云的结合，就是这样一种云应用。手机越智能，就越须要强大的计算实力做支撑。计算实力不行能都放在手机上，这就须要有很强大的云上实力。”林宇说。云计算的预期效益

节约硬件投资68%更快速的基础设施部署66%削减系统管理负担57%按需运用（基于需求的弹性可扩展交付实力）51%自动化实力42%规避繁琐的选购 手续19%

中国云计算产业分为市场准备期、起飞期和成熟期三个阶段

将来3年，云计算应用将以政府、电信、教化、医疗、金融、石油石化和电力等行业为重点，在中国市场逐步被越来越多的企业和机构接受，市场规模也将从2009年的92.23亿元增长到2012年的606.78亿元，年均复合增长率达87.4%。然而，很多地方政府在投入了巨额资金建设起云计算中心后，却发觉缺乏有价值的实际应用，“云资源”的利用率不高，应用落地成为当前最为急需解决的问题。云计算将对人类生活产生的影响鲍尔默：微软为何致力于云计算云计算把电脑设备与大型数据中心连接起来，人们因此得以突破资源的限制，在近乎无限的平台上获得信息。因此，过去15年来，云计算始终是微软关注的焦点。这也是为什么我们今年投入了95亿美元用于研发——数额超过世界上任何公司，而其中大部分都投入在云计算上。现在，微软4万名工程师中已有70%致力于处理与云计算相关的产品和服务。明年，这一比例将上升到90%。云计算提升IT人才需求全国IT职位数连续上涨，相关聘请领域均重视“云计算”技术

“云计算对IT人员带来的影响，可与电子商务同日而语。”近日，记者在IT人才数据的采访中，频频发觉“云计算”一词，而业界人士则表示：“云计算被视为将用户从桌面推向互联网的一步关键棋。”

据了解，云计算从今年年初以来，时常出现在公众视线中。业界人士认为，“云计算对IT职位的总体影响，可能类似于外包、自动化和可用计算等这些趋势带来的影响——IT专业人员的岗位，正逐步从技术性的具体岗位向企业业务终端岗位转变。”来自Forrester公司的Schadler表示，“供应商合同管理、云计算、分析学、网络应用技术、移动应用技术等，都是将来10年须要驾驭的学问和技术。”中国云存储深化调查中国云存储深化调查(一)：市场概述篇中国云存储市场动态

中国目前企业的CIO/CTO对公有云还是存怀疑看法，目前，大约有70%的企业不情愿将企业内的数据放在公有云上，主要是从平安性的角度考虑，但是，数据对于企业业务投入越来越大，会迫使企业特殊是对数据平安性特别高的金融业也逐步走向公有云。

国内的企业观念更习惯于花钱购买硬件产品而非服务，作为存储需求最大的政府、电信、金融三个行业，在中国都建有自己的数据中心。

在中小企业市场，目前90%的中小企业在存储选购 只有10%的水平，因此，选购 云存储实力特别低。

云存储的平安性，须要从法律上对云存储的平安性，牢靠性进行约束，须要出现第三方机构帮助企业来对云存储进行审计，

同时，中国相对落后的网络建设制约着云存储的发展。中国云存储的市场驱动力1.网络宽带

云存储系统将是多区域分布，遍布全球的浩大系统，目前运用者多数是通过ADSL、DDN等宽带接入设备来连接云存储，因此，云存储运用者须要运用宽带网络与存储系统进行连接，只有宽带网络得到足够的发展，运用者才能获得足够大的数据传输带宽，实现大容量数据传输，享受到云存储带来的便利。2.WEB2.0技术

通过WEB2.0技术可以使运用者的应用方式和可得到的服务更加敏捷和多样化，目前云存储运用者只能通过WEB2.0技术，将PC、手机、移动终端等多种设备，实现数据、文档、图片、音频、视频等内容的集中存储和资料共享。3.应用存储

应用存储时一种在存储设备中集成了应用软件功能的存储设备，其不但具有数据存储功能，还包括了部分应用软件的功能，就犹如数据中心中包含程序应用服务器与数据库服务器，应用存储与云存储结合，可以削减云存储中服务器的树林，降低企业系统建设成本，较少系统中由于服务器造成的单点故障和性能瓶颈，提高系统性能和效率。4.集群技术、分布式文件系统和网络计算技术的发展

云存储系统是由多个存储设备、多应用、多服务协同工作的集合体，须要通过集群技术、分布式文件系统和网络计算等技术，实现各个存储