关于云计算及其建设的探讨

张建国

（山西省经济信息中心，山西太原 030002）

1 基本概念和特点

［1］云计算由Google公司首先提出，是从2007年开始兴起的商业计算模型。其最基本的概念，是将计算任务分布在由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、存储空间和软件服务。云计算具有超大规模、高扩展性、高可靠性、高通用性等特点，是继互联网、个人电脑后信息技术的重大革新，也是信息移动化、网络化趋势的具体体现，代表下一代计算机技术的发展方向，未来将成为影响整个IT行业的关键性技术。它和物联网、三网融合被认为是将改变人类生活方式的重要科技创新。

从技术路径和实现方法看，云计算［2］（cloud computing）是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多部服务器所组成的庞大系统经搜寻、计算分析之后将处理结果回传给用户。通过这项技术，网络服务提供者可以在数秒之内，达成处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和“超级计算机”同样强大效能的网络服务。

1.1 狭义云计算

狭义云计算是指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。

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。

1.2 广义云计算

广义云计算是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，它具有超大规模、虚拟化、可靠安全等独特功效。

这种提供服务的资源池称为“云”。“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，通常为一些大型服务器集群，包括计算服务器、存储服务器、宽带资源等等。云计算将所有的计算资源集中起来，并由软件实现自动管理，无需人为参与。

从技术角度看，云计算是并行计算（Parallel Computing）、分布式计算（Distributed Computing）和网格计算（Grid Computing）的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。云计算是虚拟化（Virtualization）、效用计算（Utility Computing）、IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）、SaaS（软件即服务）等概念混合演进并跃升的结果。

综合目前各家的看法，我们认为，云计算中的“云”不仅包括大量分门别类（主要是不同时间、空间、行业、部门上）的信息资源及其对应的实体，还包括存储、访问（操作）、连接、分配、收集和保护它们的各种设备和技术，没有后者就形不成资源池，更谈不上云计算，但主体是信息资源及其对应的实体，由于这种资源的不断“浮现”和“沉淀”就产生了云计算。云计算实际上是依托信息技术通过有偿（价格杠杆）或无偿（政府投资等）服务对实体资源进行全面整合、合理分配和安全维护的动态服务手段。他所覆盖的不仅是横向和纵向的面，还涉及到一定深度，呈现为T型。

图1 广义云计算模式图

云集器，主要负责一定标准的数据采集，可以是自动的，也可以是手工的;云端可以随时随地从云资源上下载，有些可自动消失，一次性或永久性，如无人机云端为了保密就可以一次性或停机后自动消失，其有效数据，全部保存在云存储里，硬件只是一具“僵尸”，只要把云端和其有效数据加载到另一台机里，它就可以复活。云集器和云端多数集合在一起，具有智能、决策、识别、分析、收集、查询、检索、更新、删除等功能。

2 云计算具有以下特点［3］

（1）超大规模。“云”具有相当的规模，Google云计算已经拥有100多万台服务器，Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。

（2）虚拟化。云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。只需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需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。

（3）高可靠性。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。

（4）通用性。云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。

（5）高可扩展性。“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。

（6）按需服务。“云”是一个庞大的资源池，你按需购买;“云”可以象自来水，电，煤气那样计费。

（7）极其廉价。由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。

（8）潜在的危险性。云计算服务除了提供计算服务外，还必然提供了存储服务。但是云计算服务当前垄断在私人机构（企业）手中，而他们仅仅能够提供商业信用。对于政府机构、商业机构（特别象银行这样持有敏感数据的商业机构）对于选择云计算服务应保持足够的警惕。

3 云计算的发展原因

五个主要原因使得分布式计算必然会越来越普遍，逐渐发展成主流的计算模式而取代集中式的大型计算机:

（1）现在分布式系统的第一个原因就是因为他具有比集中式系统更好的性能价格比。你不要高额付费就能获得高效能计算。

（2）多数应用本身就是分布式的。如工业企业应用，管理部门和现场不在同一个地方。

（3）高可靠性。冗余不仅是生物进化的必要条件，而且也是信息技术的特点。现代分布式系统具有高度容错机制，控制核反应堆主要采用分布式来实现高可靠性。

（4）可扩展性。买一台性能更高的大型机，或者再买一台性能相同的大型机的费用都比添加几台PC的费用高得多。

（5）高度灵活性。能够兼容不同硬件厂商产品，兼容低配置机器和外设而获得高性能计算。

4 云计算四个显著特点

（1）云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心，用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。

（2）云计算对用户端的设备要求最低，使用起来也最方便。

（3）云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。

（4）云计算为我们使用网络提供了几乎无限多的可能。

5 云计算的发展现状

［4］从云计算的角度看，这个世界只需5台电脑——它们分别是谷歌、雅虎、微软、IBM和亚马逊。而谷歌将是最大的一个。

亚马逊使用弹性计算云和简单存储服务为企业提供计算和存储服务。收费的服务项目包括存储服务器、带宽、CPU资源以及月租费。月租费与电话月租费类似，存储服务器、带宽按容量收费，CPU根据时长（小时）运算量收费。亚马逊把云计算做成一个大生意没有花太长的时间:不到两年时间，亚马逊上的注册开发人员达44万人，还有为数众多的企业级用户。

谷歌是最大的云计算的使用者。谷歌搜索引擎就建立在分布在200多个地点、超过100万台服务器的支撑之上，这些设施的数量正在迅猛增长。谷歌地球、地图、Gmail、Docs等也同样使用了这些基础设施。采用Google Docs之类的应用，用户数据会保存在互联网上的某个位置，可以通过任何一个与互联网相连的系统十分便利地访问这些数据。

IBM在2007年11月推出了“改变游戏规则”的“蓝云”计算平台，为客户带来即买即用的云计算平台。它包括一系列的自动化、自我管理和自我修复的虚拟化云计算软件，使来自全球的应用可以访问分布式的大型服务器池。使得数据中心在类似于互联网的环境下运行计算。IBM与17个欧洲组织合作开展云计算项目。

微软紧跟云计算步伐，于2008年10月推出了Windows Azure操作系统。Azure（译为“蓝天”）是继Windows取代DOS之后，微软的又一次颠覆性转型——通过在互联网架构上打造新云计算平台，让Windows真正由PC延伸到“蓝天”上。微软拥有全世界数以亿计的Windows用户桌面和浏览器，现在它将它们连接到“蓝天”上。Azure的底层是微软全球基础服务系统，由遍布全球的第四代数据中心构成。

在我国，云计算发展也非常迅猛。2011年8月31日，由中国计算机行业协会云计算专业委员会联合中国电子信息产业发展研究院、中关村软件园、浦东软件园、苏州工业园、南昌高新区以及成都高新区等单元共同在京发起成立“中国云计算基地（中心）联盟”。

我国企业创造的“云安全”概念，在国际云计算领域独树一帜。云安全通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测，获取互联网中木马、恶意程序的最新信息，推送到服务端进行自动分析和处理，再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。云安全的策略构想是:使用者越多，每个使用者就越安全，因为如此庞大的用户群，足以覆盖互联网的每个角落，只要某个网站被挂马或某个新木马病毒出现，就会立刻被截获。

“十二五”期间，福建省的云计算将实现快速部署，规模拓展。在电子政务、互联网服务、电子商务等领域实施行业应用示范。推动政府部门应用云计算技术实现电子政务资源整合共享与业务协同，创新电子政务资源建设模式。建设面向经济和社会发展的行业云和区域云，推动云计算技术的社会化应用［5］。

中国分析仪器业界也看中了云计算和云存储的发展前景，未来大气（如 PM2.5、O3、SO2等）、水资源、地质、土壤等监测都离不开云计算和云存储。分析仪器作为数据采集的源头仪器，将由被信息技术改造，变为需求带动信息技术更好更深入的向前发展。分析仪器可能会在一段时期内成为云计算和云存储的最大应用端［6］。

由于民间和政府的共同倡导和促进，我国在围绕云计算周边的产业象雨后的春笋开始蓬勃发展。

6 政府如何面对云计算

由于云计算的诸多优点，又代表了互联网发展的方向，而且政府资源是所有资源中最大的一块，资源分布的特点比较突出，多年的建设已经积累了大量的数据，资源池的特点开始显现，继续分散投资可能造成较多的重复建设，往往许多项目投资“大”，周期“长”，由于信息技术软件、硬件升级较快，有些项目刚刚竣工就又要面临加固。不投资，访问、管理、查询、防护、速度等又成了问题，软件急待升级，所以我国政府资源到了进一步整合的时期，根据政府信息资源的三重性特点:保密、敏感、公开等，应该建立几处这样的“政府云”，把目前这种分散的政府投资进一步集中，如建立大地区政府云:如华北云、华南云、西北云、东北云等，这样既有利于中央政府的统一管理，又有利于地方财政支出的减少，同时也保证了政府资源的全民共享，以及资源快速完整地冗余备份。可以说是一举多得。究竟把地址选到哪里合适，有待于专家进一步论证。不过我们也有一些自己的看法共读者参考，希望起到一个抛砖引玉的示范。

首先，因为云资源是一个长远具有历史意义的事情，云设备布置的环境选择就显得很重要，我们认为首先应该选择地面上历史文化沉淀多的地区、城市，如北京、山西太原、西安、沈阳、成都、昆明、拉萨等，山区象五台山、武当山、华山等，这些地方能保留下文物，说明这里的环境好，数据资源设备放在那里不易被破坏，具有天然屏障和防护的作用。象开封就不太好，地下文物多不一定好，这是河流改道的原因，地震多发的地方也不好，这些都容易给云设备带来毁灭性破坏，容易给设备带来慢性破坏的地方也不好，象过分潮湿的地方，历史上战争必争之地也不好。

其次是和其他地区关联性要好，节点分布合理的地方，象山西晋城，长治就可以连接河北、河南、山西等，是一个很好的节点，而长春是关联东北的好地点。

第三，人口使用密度高的地方，这就要考虑人口密集的大城市与地区，象上海、天津、重庆、江苏、浙江、广东、福建等。

第四，适当建立可以防止战争破坏的秘密节点，这些节点可以委托军方或武装警察代管。

第五，由于云资源的这种超大规模和公共使用特性，国家应该把云资源看成基础设施，把云资源的建设纳入国家基础设施建设范畴，由国家财政统一支出投资，避免私人把控带来许多不必要的担心等弊端，从而保证云资源使用的公平性和合理性。

第六，考虑到国家周遍地区的安全问题，可以负责任的设置数个类似非军事区云资源点，为落后或不稳定地区提供廉价或无偿的云服务，减轻这些地区的投资负担，保证边疆的安全和稳定。

第七，从目前科学技术等诸多方面的发展看，特别是信息技术的发展，正在越来越有利于为向社会主义方向发展提供物质或技术的支持和依据。云计算，互联网，物联网的许多特点都说明了这一点。我们应该抓住这个大好机遇，大力发展以国家投资为主的像云计算、物联网等这类基础设施，为稳固和扩大社会主义阵地做出应该做的事业，使更多的人们依托于这种规模庞大的基础设施，实现新形势下，政治、经济、文化、教育、科技的全面创新，满足人们文化、生活、生产、管理、娱乐、游戏、通信交流等的新要求。

第八，从宜推广和便扩张的角度看，云计算的内容应该以文化、娱乐、游戏为突破口，使规模巨大的云计算基础设施成为中国特色社会主义文化大发展、大繁荣的重要载体，为全世界文化发展和繁荣做出我们必须应该做的贡献。希望一个以满足小康为前提，以总书记科学发展观为指导，以文化大繁荣大发展为内容，科技创新为突破，一种新的经济模式应用而生。

第九，云计算基础设施建设要符合易理，体现道德。易理体现东方文化的环境和谐，内涵丰富，源远流长，易与不易蕴含其中。

［1］王明浩.北京启动“祥云工程”打造云计算基地［OL］.人民网http://politics.people.com.cn/GB/14562/12106412.html，2010-07-09.

［2］什么是云计算?［OL］.中国云计算网 http://www.cloudcomputing-china.cn/Article/jh/200805/1.html，2008-05.

［3］刘鹏.云计算的定义和特点［OL］.中国云计算http://www.chinacloud.cn/show.aspx?id=741＆cid=17，2012-08-03.

［4］云计算下的商业雨:全世界只需要5台电脑［OL］.中国云计算网 http://www.cloudcomputing-china.cn/Article/jh/200805/45.html，2008-05.

［5］福建日报.数字福建发力云计算［N］.福建日报，2011-01-24.

［6］陈素娥.分析仪器的信息化发展趋势［J］.分析仪器，2012（3）:85-90.