? 摘? 要

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狹義云計(jì)算指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源；廣義云計(jì)算指服務(wù)的交付和使用模式，指通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)，也可以是其他服務(wù)。它意味著計(jì)算能力也可作為一種商品通過互聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行流通。

云將實(shí)現(xiàn)安全的分析。從網(wǎng)購到醫(yī)療再到家庭自動化，分析在如此多的新領(lǐng)域得到應(yīng)用，因而分析數(shù)據(jù)的安全性和私密性變得至關(guān)重要。在存儲和分析引擎中深度集成加密功能并讓用戶能夠擁有密鑰，確保了只有這些服務(wù)的使用者有權(quán)訪問數(shù)據(jù)。

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關(guān)鍵詞 ：云計(jì)算;發(fā)展?fàn)顩r; 實(shí)現(xiàn)機(jī)制;應(yīng)用領(lǐng)域

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1? 云計(jì)算簡介

云計(jì)算是繼20世紀(jì)80年代大型計(jì)算機(jī)到客戶端-服務(wù)器的大轉(zhuǎn)變之后的又一種巨變。云計(jì)算的出現(xiàn)并非偶然，早在上世紀(jì)60年代，美國科學(xué)家麥卡錫就提出了把計(jì)算能力作為一種像水和電一樣的公用事業(yè)提供給用戶的理念，這成為云計(jì)算思想的起源。在20世紀(jì)80年代網(wǎng)格計(jì)算、90年代公用計(jì)算，21世紀(jì)初虛擬化技術(shù)、SOA、SaaS應(yīng)用的支撐下，云計(jì)算作為一種新興的資源使用和交付模式逐漸為學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界所認(rèn)知。中國物聯(lián)網(wǎng)校企聯(lián)盟評價云計(jì)算為“信息時代商業(yè)模式上的創(chuàng)新”。

技術(shù)是云計(jì)算發(fā)展的基礎(chǔ)。首先是云計(jì)算自身核心技術(shù)的發(fā)展，如：硬件技術(shù)，虛擬化技術(shù)，并行編程模型、海量數(shù)據(jù)分布存儲技術(shù)、海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)、云平臺管理技術(shù)；其次是云計(jì)算賴以存在的移動互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展，如：高速、大容量的網(wǎng)絡(luò)，無處不在的接入，靈活多樣的終端，集約化的數(shù)據(jù)中心，WEB技術(shù)。?

可以將云計(jì)算理解為八個字"按需即用、隨需應(yīng)變"，使之實(shí)現(xiàn)的各項(xiàng)技術(shù)已基本成熟。

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2、國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1國外發(fā)展現(xiàn)狀

目前，Amazon、Google、IBM、微軟和Yahoo等大公司是云計(jì)算的先行者其它成功成功公司還包括Salesforce、Facebook、Youtube、Myspace等。

IBM在2013年推出基于OpenStack和其他現(xiàn)有云標(biāo)準(zhǔn)的私有云服務(wù)，并開發(fā)出一款能夠讓客戶在多個云之間遷移數(shù)據(jù)的云存儲軟件——InterCloud，并正在為InterCloud申請專利，這項(xiàng)技術(shù)旨在向云計(jì)算中增加彈性，并提供更好的信息保護(hù)。IBM在2013年12月收購位于加州埃默里維爾市的Aspera公司。在提供安全性、寬控制和可預(yù)見性的同時， Aspera使基于云計(jì)算的大數(shù)據(jù)傳輸更快速，更可預(yù)測和更具性價比，比如企業(yè)存儲備份、虛擬圖像共享、或者快速進(jìn)入云來增加處理事務(wù)的能力。FASP技術(shù)將與IBM最近收購的SoftLayer云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行整合。

英國政府在2013年為13個研發(fā)項(xiàng)目撥款500萬英鎊，以應(yīng)對阻礙云計(jì)算應(yīng)用的商業(yè)和技術(shù)挑戰(zhàn)。這13個項(xiàng)目的研究重點(diǎn)在于開發(fā)相關(guān)的系統(tǒng)、服務(wù)和軟件，幫助解決云服務(wù)缺乏互操作性、數(shù)據(jù)恢復(fù)能力和身份驗(yàn)證這三項(xiàng)挑戰(zhàn)，提高云服務(wù)的安全性。

2.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀

2012年5月，工業(yè)和信息化部發(fā)布《通信業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》，將云計(jì)算定位為構(gòu)建國家級信息基礎(chǔ)設(shè)施、實(shí)現(xiàn)融合創(chuàng)新的關(guān)鍵技術(shù)和重點(diǎn)發(fā)展方向。2012年9月，科技部發(fā)布首個部級云計(jì)算專項(xiàng)規(guī)劃《中國云科技發(fā)展“十二五”專項(xiàng)規(guī)劃》，對于加快云計(jì)算技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展具有重要意義。

國家發(fā)改委、工信部將北京、上海、深圳、杭州、無錫、哈爾濱市確定為國家云計(jì)算服務(wù)創(chuàng)新發(fā)展試點(diǎn)城市。北京云基地的建設(shè)。作為云計(jì)算、大數(shù)據(jù)時代基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)者和創(chuàng)新者，云基地各創(chuàng)業(yè)企業(yè)的產(chǎn)品和服務(wù)涵蓋云計(jì)算各個環(huán)節(jié)，包括服務(wù)器、模塊化數(shù)據(jù)中心、瘦終端等硬件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，云中間件、云管理平臺、桌面虛擬化等基礎(chǔ)軟件研發(fā)；大數(shù)據(jù)、智能知識庫、分布式計(jì)算等應(yīng)用軟件，以及定制化云計(jì)算解決方案，構(gòu)成完整的上下游和中間平臺完備的云生態(tài)產(chǎn)業(yè)鏈。

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3、云計(jì)算技術(shù)原理

由于云計(jì)算分為IaaS、PaaS和SaaS三種類型，不同的廠家又提供了不同的解決方案，目前還沒有一個統(tǒng)一的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)，對讀者了解云計(jì)算的原理構(gòu)成了障礙。為此，本文綜合不同廠家的方案，構(gòu)造了一個供商榷的云計(jì)算體系結(jié)構(gòu)。這個體系結(jié)構(gòu)如圖3所示，它概括了不同解決方案的主要特征，每一種方案或許只實(shí)現(xiàn)了其中部分功能，或許也還有部分相對次要功能尚未概括進(jìn)來。

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圖1? 云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)

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云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分為4層：物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA構(gòu)建層，如圖1所示。物理資源層包括計(jì)算機(jī)、存儲器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫和軟件等；資源池層是將大量相同類型的資源構(gòu)成同構(gòu)或接近同構(gòu)的資源池，如計(jì)算資源池、數(shù)據(jù)資源池等。構(gòu)建資源池更多是物理資源的集成和管理工作，例如研究在一個標(biāo)準(zhǔn)集裝箱的空間如何裝下2000個服務(wù)器、解決散熱和故障節(jié)點(diǎn)替換的問題并降低能耗；管理中間件負(fù)責(zé)對云計(jì)算的資源進(jìn)行管理，并對眾多應(yīng)用任務(wù)進(jìn)行調(diào)度，使資源能夠高效、安全地為應(yīng)用提供服務(wù)；SOA構(gòu)建層將云計(jì)算能力封裝成標(biāo)準(zhǔn)的Web Services服務(wù)，并納入到SOA體系進(jìn)行管理和使用，包括服務(wù)注冊、查找、訪問和構(gòu)建服務(wù)工作流等。管理中間件和資源池層是云計(jì)算技術(shù)的最關(guān)鍵部分，SOA構(gòu)建層的功能更多依靠外部設(shè)施提供。

云計(jì)算的管理中間件負(fù)責(zé)資源管理、任務(wù)管理、用戶管理和安全管理等工作。資源管理負(fù)責(zé)均衡地使用云資源節(jié)點(diǎn)，檢測節(jié)點(diǎn)的故障并試圖恢復(fù)或屏蔽之，并對資源的使用情況進(jìn)行監(jiān)視統(tǒng)計(jì)；任務(wù)管理負(fù)責(zé)執(zhí)行用戶或應(yīng)用提交的任務(wù)，包括完成用戶任務(wù)映象(Image)的部署和管理、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)執(zhí)行、任務(wù)生命期管理等等；用戶管理是實(shí)現(xiàn)云計(jì)算商業(yè)模式的一個必不可少的環(huán)節(jié)，包括提供用戶交互接口、管理和識別用戶身份、創(chuàng)建用戶程序的執(zhí)行環(huán)境、對用戶的使用進(jìn)行計(jì)費(fèi)等；安全管理保障云計(jì)算設(shè)施的整體安全，包括身份認(rèn)證、訪問授權(quán)、綜合防護(hù)和安全審計(jì)等。

基于上述體系結(jié)構(gòu)，本文以IaaS云計(jì)算為例，簡述云計(jì)算的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，如圖2所示。

圖2? 簡化的IaaS實(shí)現(xiàn)機(jī)制

用戶交互接口向應(yīng)用以Web Services方式提供訪問接口，獲取用戶需求。服務(wù)目錄是用戶可以訪問的服務(wù)清單。系統(tǒng)管理模塊負(fù)責(zé)管理和分配所有可用的資源，其核心是負(fù)載均衡。配置工具負(fù)責(zé)在分配的節(jié)點(diǎn)上準(zhǔn)備任務(wù)運(yùn)行環(huán)境。監(jiān)視統(tǒng)計(jì)模塊負(fù)責(zé)監(jiān)視節(jié)點(diǎn)的運(yùn)行狀態(tài)，并完成用戶使用節(jié)點(diǎn)情況的統(tǒng)計(jì)。執(zhí)行過程并不復(fù)雜：用戶交互接口允許用戶從目錄中選取并調(diào)用一個服務(wù)。該請求傳遞給系統(tǒng)管理模塊后，它將為用戶分配恰當(dāng)?shù)馁Y源，然后調(diào)用配置工具來為用戶準(zhǔn)備運(yùn)行環(huán)境。

4、云計(jì)算應(yīng)用

4.1 數(shù)據(jù)分析

云將實(shí)現(xiàn)自助分析。過去，組織內(nèi)部的分析系統(tǒng)處于舊式IT的最頂點(diǎn)：在專用硬件上運(yùn)行一個集中式數(shù)據(jù)倉庫。在現(xiàn)代企業(yè)中，這種情況是不能接受的。在幫助業(yè)務(wù)部門變得更加敏捷、更快速地響應(yīng)業(yè)務(wù)需求并開發(fā)客戶真正需要的產(chǎn)品方面，分析發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。但這種集中式、不夠靈活的舊式數(shù)據(jù)倉庫模式往往使企業(yè)用戶陷入困境。而基于云的分析完全改變了這種情況。

業(yè)務(wù)部門現(xiàn)在借助云服務(wù)的資源，在云中迅速創(chuàng)建自己的數(shù)據(jù)倉庫，并可根據(jù)其需求和預(yù)算選擇數(shù)據(jù)倉庫的規(guī)模和速度。它可以是一個在白天運(yùn)行、擁有2個節(jié)點(diǎn)的小型數(shù)據(jù)倉庫，也可以是一個僅在星期四下午運(yùn)行幾個小時、擁有1000個節(jié)點(diǎn)的大型數(shù)據(jù)倉庫，或是一個在夜間運(yùn)行，以在第二天向工作人員提供所需數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)倉庫。

4.2環(huán)境分析

　　飛利浦CityTouch是適用于整個城市的智能路燈管理系統(tǒng)。它提供聯(lián)網(wǎng)的道路照明解決方案，允許整個郊區(qū)和城市智能的地控制路燈照明，做到實(shí)時管理天黑后的環(huán)境。城市管理人員能夠在人流量較高的街道上保持良好的照明，在惡劣天氣或環(huán)境光線過暗時增加亮度，或者在人煙稀少的工業(yè)區(qū)調(diào)暗燈光。

　　云分析將改善城市生活。云分析能夠利用城市環(huán)境信息來改善世界各地城市居民的生活條件。芝加哥正在進(jìn)行的工作就是一個很好的例子。芝加哥是首批在全市范圍內(nèi)安裝傳感器來永久測量空氣質(zhì)量、光強(qiáng)度、音量、熱量、降水、風(fēng)和交通的城市之一。

　　許多城市已經(jīng)表示有興趣效仿芝加哥使用云來改善城市生活，并且很多歐洲的城市已經(jīng)開始行動，比如英國的彼得伯勒市議會。彼得伯勒市議會公開其收集的數(shù)據(jù)集，讓當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)參與創(chuàng)新。人們將議會公布的不同數(shù)據(jù)集進(jìn)行整合。例如，人們可以把犯罪數(shù)據(jù)和天氣情況關(guān)聯(lián)起來，幫助議會了解在炎熱天氣中是否會發(fā)生更多的入室盜竊案，以便他們更好地分配當(dāng)?shù)鼐?#xff0c;或把就醫(yī)數(shù)據(jù)與天氣情況關(guān)聯(lián)起來，發(fā)現(xiàn)其中的趨勢和模式。在云的幫助下，這些數(shù)據(jù)開始向大眾開放，以推動創(chuàng)新。

4.3工業(yè)分析

　　云將實(shí)現(xiàn)工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。當(dāng)我們想到物聯(lián)網(wǎng)(IoT)時，我們通常重點(diǎn)關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)對消費(fèi)者而言意味著什么。但在2015年，我們將見證一個不同的物聯(lián)網(wǎng)的崛起——工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)。工業(yè)機(jī)械將與互聯(lián)網(wǎng)連接，把數(shù)據(jù)傳輸?shù)皆浦?#xff0c;以獲得有關(guān)使用情況的洞察、提高效率，避免停機(jī)。

　　無論是通用電氣給燃?xì)鉁u輪機(jī)安裝儀表、殼牌公司在油井中放置傳感器、凱馳配備工業(yè)清洗機(jī)車隊(duì)，還是建筑工地使用Deconstruction的傳感器，所有這些都將連續(xù)地向云發(fā)送數(shù)據(jù)流，以供實(shí)時分析。

4.4 視頻分析

　　云將實(shí)現(xiàn)視頻分析。長久以來，視頻僅用于存檔、回放和觀看。借助云強(qiáng)大的處理能力，一個新的趨勢應(yīng)運(yùn)而生：把視頻當(dāng)作數(shù)據(jù)流來進(jìn)行分析。這被稱為視頻內(nèi)容分析(VCA)，適用于零售、運(yùn)輸?shù)榷鄠€領(lǐng)域。

　　一個常見的應(yīng)用領(lǐng)域就是在裝有攝像頭的地方，如商場和大型零售商店。視頻分析可以幫助商場了解人流模式。分析可以提供了人流量、停留時間以及其它統(tǒng)計(jì)信息。這使零售商能夠改善其商店布局和店內(nèi)營銷效果。

　　另一種常見的應(yīng)用領(lǐng)域是音樂會等大型活動的實(shí)時人群分析，以了解整個場地的人流情況、預(yù)防擁堵，從而改善參與者的體驗(yàn)。交通部門也利用類似的方式疏導(dǎo)交通、監(jiān)測高速公路上的停滯車輛和高速鐵路上的物體以及其它運(yùn)輸問題。

　　另一個把視頻內(nèi)容分析運(yùn)用在消費(fèi)領(lǐng)域的創(chuàng)新的例子是Dropcam。Dropcam對聯(lián)網(wǎng)攝像頭傳送的視頻進(jìn)行分析，為客戶提供警報。Dropcam是目前最大的互聯(lián)網(wǎng)視頻內(nèi)容生產(chǎn)源，其向云中傳輸?shù)臄?shù)據(jù)流比YouTube還要多。

　　VCA也成為體育管理的一個重要工具。球隊(duì)正在使用視頻分析來從不同的角度分析球員。例如，在一場英超比賽中，球隊(duì)利用許多記錄下來的視頻流的分析數(shù)據(jù)，來改善球員的表現(xiàn)，并推動具體的訓(xùn)練計(jì)劃。

4.5醫(yī)療分析

　　云將改變醫(yī)療分析。數(shù)據(jù)分析正迅速成為分析健康危險因素和改善病人護(hù)理的核心。盡管醫(yī)療行業(yè)面臨降低成本和優(yōu)化病人護(hù)理水平，云正在發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，并幫助實(shí)現(xiàn)數(shù)字化醫(yī)療。

　　云支持創(chuàng)新的解決方案，如飛利浦Healthsuite——一個管理醫(yī)療數(shù)據(jù)，并為醫(yī)生和患者提供支持的平臺。飛利浦Healthsuite數(shù)字化平臺分析并存儲著從3.9億個影像檢查、病歷和患者輸入中收集的15PB的患者數(shù)據(jù)，為醫(yī)務(wù)人員提供可操作數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)可以直接影響病患照護(hù)。這正在徹底變革著世界各地幾十億人的醫(yī)療現(xiàn)狀。在2015年及以后，我們預(yù)計(jì)可以看到云在推動患者診斷和治療方面發(fā)揮更大的作用。

5、總結(jié)

本文討論了當(dāng)前云計(jì)算技術(shù)發(fā)展的背景、國內(nèi)外發(fā)展趨勢，通過具體的云計(jì)算原理技術(shù)詳細(xì)分析使讀者能夠掌握云計(jì)算的內(nèi)部含義。以IaaS云計(jì)算為例，簡述云計(jì)算的實(shí)現(xiàn)機(jī)制。最后詳細(xì)介紹了云在數(shù)據(jù)分析、城市環(huán)境、工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)、視頻分析、醫(yī)療等方面的應(yīng)用。相信隨著云計(jì)算的概念的提出以及相應(yīng)系統(tǒng)構(gòu)建實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的獲得，在不久的將來，工業(yè)界和學(xué)術(shù)界對云計(jì)算的研究無疑成為一個熱點(diǎn)。

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總結(jié)

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