云计算——提供强大而安全的“计算力”(图1)

制图:张丹峰

多年来,我国高度重视新一代信息产业发展。国务院发布《关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》,工信部制订云计算“十三五”规划,科技部部署国家重点研发计划“云计算与大数据”重点专项等,为云计算的发展提供顶层设计。

其实,云计算并非一个全新概念,其发展历史可以追溯到1956年虚拟化技术的正式提出。我国云计算发展大致经历三个阶段:2010年以前是准备阶段; 2011年到2013年是稳步成长阶段;2014年至今,中国云计算产业进入高速发展阶段。当前,云计算正从新业态转变为常规业态,并且与传统行业深度融合发展。据中国信通院统计,全球云计算市场规模总体呈稳定增长态势,未来几年市场平均增长率在20%左右。预计到2022年,全球市场规模将超过2700亿美元,中国云计算市场规模将达到1731亿元。

第四大技术支持

{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x} {x}{x}通过高速网络,云计算连接大量独立的计算单元,提供可扩展的高性能计算能力。其主要特点是资源虚拟化、服务按需化、访问泛在化、配置可扩展、使用可收费。{x}{x} {x}{x}简单说,就是用户的计算需求不必在本地计算机上实现,而是只要把计算需求交给“云平台”,“云平台”把巨量数据分解成无数个小任务,分发给众多服务器,最后汇总出计算结果,返回给用户。打个比方,吃鱼不必自己造船、结网、出海、烹饪,只需跟饭店下订单即可,饭店自会准时上菜,这个饭店会同时服务众多顾客。随着用户越来越多,程序越来越复杂,对计算能力和安全性的要求也越来越高。在不断提升的需求推动下,云计算技术不断升级,应用也越来越普及。{x}{x} {x}{x}云计算主要由数据存取处理、资源分配共享、系统安全保障和服务灵活应用等四个功能区组成。这四大功能区由四大技术支撑:数据中心技术、软件定义技术、云安全技术、移动云计算技术。{x}{x}{x}{x}{x}数据中心主要是硬件设备,负责组织、处理、存储、传输数据等。根据用户在数据中心发挥的作用,可具体分为平台提供商、服务提供商、终端用户3种。其中,平台提供商为数据中心提供软硬件基础设施(比如阿里云);服务提供商提供各种网站和手机APP等应用软件;终端用户则是数据中心服务的主要对象,我们常见的社交通信软件如微信、微博的使用者,就是终端用户。{x}{x} {x}{x}软件定义技术的核心是“资源虚拟化”和“功能可编程”,主要任务是给硬件“派活儿”,并负责组织、协调、统筹。这就好比有一台性能很好的服务器,通过资源虚拟化实现“分身”,承担起好几台服务器的工作,从而保障云计算的基本需求。通过这些技术,软件定义可以帮助计算资源池无限扩展,解决存储分配不均的问题,提高云平台的网络吞吐量。{x}{x} {x}{x}{x}把数据交给云处理,会不会造成泄露?云计算越普及,信息安全问题越紧迫。信息安全的重点是加密和隐私保护,网络安全的重点是防止非法访问和恶意代码,云安全的核心是共享技术的安全利用。具体来说,云安全技术大致包括数据安全、访问控制和身份认证、共享技术问题、系统安全漏洞、内部人员威胁等。由于云安全复杂多变,云服务提供商应承担更多安全责任,不断推进云计算安全生态的构建和完善。{x}{x} {x}{x}过去10年,相信手机越来越智能,无处不在。很多过去只能在电脑、电视上进行的办公、娱乐活动,现在都可以通过手机来完成,而且部分功能在手机上更加得心应手。这背后的重要技术支持之一是移动云计算技术。在云计算的四大支柱技术中,该技术最近将云计算的计算、存储优势应用于移动终端,突破移动终端的资源限制,改善用户体验。{x}{x} {x}{x}{x}不断升级更好用{x}{x}{x}{x}{x}{x}随着互联网的快速发展,用户数量不断增加,业务类型不断增加。在此期间,像双11购物节这样难以准确估算业务负荷和技术需求的典型情况时有发生,挑战现有云计算技术体系。在万物互联时代,如何为用户提供更灵活、更方便的信息服务?如何为服务承载者提供更简单、可定制、可管理的技术结构?新问题、新需求层出不穷,推进云计算技术的反复。{x}{x} {x}{x}经过多年的发展,云计算掌握了什么样的新能力?云计算的技术前沿主要有混合云技术、超融合技术、边缘计算技术等。{x}{x} {x}{x}{x}超融合技术是为了解决传统存储设备容量、性能与计算能力不一致的问题而开发的。超融合架构是指同一套机组设备不仅具备计算、网络、存储等计算资源和技术,还包括缓存加速、重复数据删除、在线数据压缩等存储相关技术。一般来说,构建数据中心需要单独购买服务器、交换机、存储和相关软件,现在只需购买同构化的超融合一体化机就可以通过网络实现模块化的无缝横向扩展,形成统一的资源池。{x}{x} {x}{x}{x}边缘计算这种新型的计算模式有助于解决中心能力不足、网络延迟、传输能耗大、隐私保护差等问题。举两个生活例子:我们常用的视频会议和云存储是边缘计算技术的产物。今天,视频会议已经是很多人的工作常态。视频会议中,语音延迟、视频质量不佳、屏幕共享冻结的情况并不罕见。广泛使用的云存储(如百度云),也时而出现速度慢,甚至无法访问的情况。边缘计算技术可以有效缓解这些问题。{x}{x} {x}{x}{x}应用广泛接地气{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{云计算的技术价值实现。目前,云计算正在通过信息产业市场,深入融入我们的日常工作和生活。政务云、金融云、工业互联网与工业云等技术,不仅为我们带来极大便利,也为我国经济发展注入活力。{x}{x} {x}{x}{x}电子政务云由政府部门主导,由专业信息化企业实施。电子政务云利用云计算技术,精简政府电子政务系统管理和服务,优化整合,同时为政府部门提供基础设施、支持软件、应用服务、信息资源、运行保障和信息安全等云服务。{x}{x} {x}{x}金融云在保障金融机构信息安全、监管合规、数据隔离等要求的同时,为金融企业处理突发业务需求、部署业务快速上线、实现业务创新改革提供有力支持。我们生活中常用的支付工具,比如支付宝、微信支付等,都是典型的金融云服务。{x}{x}{x}{x}{x}{x}工业云通过网络向制造企业提供灵活、可共享的资源,根据用户需求提供高质量、及时、低成本的服务,实现制造需求和社会化制造资源的高效对接。工业云还可以为中小企业提供自己难以单独开发的云主机租赁服务和智能办公系统。与传统云计算相比,工业云可以促进工业资源和业务能力的共享和供求对接,提供研发设计、生产制造、营销服务、经营管理等多个制造业环节的应用服务。{x}{x} {x}{x}{x}现在,云计算成为关系国计民生的重要行业,以各种应用形式进入普通百姓家。随着布局新基础设施的进程越来越深,以云计算为代表的数字技术产业发展潜力巨大,成为中国经济发展方式转变、数字经济高质量发展的重要重点之一。{x}{x} {x}{x}{x}{x}{作者是北京理工大学教授}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{1.云计算指南:李伯虎主编;机械工业出版社出版。{x}{x} {x}{x}{x}2.《云计算工程》:陈国良、明仲主编人民邮电出版社出版。{x}{x} {x}{x}{x}3.《云计算:概念、技术和结构》:美托马斯·埃尔等着作、贡奕利等翻译机械工业出版社出版。{x}{x} {x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}{x}