IT的未来——云计算 郭宸志

发表时间:2019/4/9   来源:《信息技术时代》2018年8期   作者:郭宸志
[导读] 随着科技的发展,人们希望能够更加便捷的使用软件,企业也希望能够更加容易使用一些网络资源,这个时候就有人提出了“云计算”,在21世纪的今天,人们或许没有听说过IaaS、PaaS等专业名词,但是对于云计算这个词一定是
(武汉大学计算机学院,湖北 武汉 430000)
摘要:随着科技的发展,人们希望能够更加便捷的使用软件,企业也希望能够更加容易使用一些网络资源,这个时候就有人提出了“云计算”,在21世纪的今天,人们或许没有听说过IaaS、PaaS等专业名词,但是对于云计算这个词一定是有所耳闻的。本文就针对进来特别火的云计算进行一些介绍,并对其未来进行一些分析。
关键词:云计算;云计算的特点;未来

 
         引言
         云计算是信息技术发展和服务模式创新的集中体现。是信息化发展的重大变革和必然趋势。支持企业上云,有利于推动企业加快数字化、网络化、智能化转型。云计算在几年前还是一个新鲜的科技名词,但今天它已经和我们许多人的生活密切相关。尽管你可能还没有意识到,这个神奇的技术可能在接下来的日子里重塑互联网的面貌,当然也会带来不少潜在的风险。本文针对于云计算的发展进行了一些详细的介绍。
         1什么是云计算
         1.1云计算的定义
         云计算是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式,通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。
         美国国家标准与技术研究院定义:云计算是一种按使用量付费的模式,这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问, 进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络,服务器,存储,应用软件,服务),这些资源能够被快速提供,只需投入很少的管理工作,或与服务供应商进行很少的交互。
         通俗来说云化就是把每个人手中的独立资源集中起来,放在一个地方进行统一管理,然后动态分配给每个人使用。而云计算,就是把计算资源集中起来,这个计算资源,包括CPU、内存、硬盘等硬件,还有软件。类似于人名公社的大锅饭,云计算可以让用户使用互联网来使用云端的应用、数据、或者服务。而这些应运、数据、或者服务,就是云计算的资源。
         1.2云计算的服务形式
         在云计算的机构中,关于资源的提供包括三种服务模式,也就是我们常常听到的SaaS、PaaS、IaaS。
         IaaS,即Infrastructure-as-a-Service(基础设施即服务),提供给消费者的服务是对所有计算基础设施的利用,包括处理CPU、内存、存储、网络和其它基本的计算资源,用户能够部署和运行任意软件,包括操作系统和应用程序。消费者不管理或控制任何云计算基础设施,但能控制操作系统的选择、存储空间、部署的应用,也有可能获得有限制的网络组件(例如路由器、防火墙,负载均衡器等)的控制。
         在以前,如果想建一个网站或者建一个FTP,需要自己买服务器和交换机等硬件设备,而现在这些步骤可以不用考虑了,可以使用IaaS服务商提供的IaaS服务。再具体一些的解释就是,如果你想吃一顿烧烤,那些IaaS服务商会提供类似于打火机、烧烤架等基础设施,这些基础设施就是IaaS服务。
         PaaS,即Platform-as-a-Service(平台即服务),提供给消费者的服务是把客户采用提供的开发语言和工具(例如Java,python,.Net等)开发的或收购的应用程序,部署到供应商的云计算基础设施上去。客户不需要管理或控制底层的云基础设施,包括网络、服务器、操作系统、存储等,但客户能控制部署的应用程序,也可能控制运行应用程序的托管环境配置。
         在某些时候,平台也可以称之为中间件。基于硬件之上,平台开发都可以在这一层进行。PaaS服务提供商提供各种开发和分发应用的解决方案,比如虚拟服务器和操作系统,以及数据库系统等。如上述例子中,如果一个服务商提供了除了食材之外的所有器械,那么就可以说这个服务商提供了PaaS服务,即提供了平台。
         SaaS,即Software-as-a-Service(软件即服务),提供给客户的服务是运营商运行在云计算基础设施上的应用程序,用户可以在各种设备上通过客户端进行界面访问,比如浏览器。消费者不需要管理或控制任何云计算基础设施,包括网络、服务器、操作系统、存储等等。
         在这一层上,就可以直接访问和使用服务功能了。例如通过网页浏览器收发电邮,订购商品,查看航班信息等。同样在上述例子中,如果一个服务商提供了所有的东西,用户什么都不需要做,只需要享受服务即可,就可以说这个服务商提供了SaaS服务。
         综上所述,SaaS是软件的开发、管理、部署都交给第三方,不需要关心技术问题,可以拿来即用。普通用户接触到的互联网服务,几乎都是SaaS。PaaS提供软件部署平台,抽象掉了硬件和操作系统细节,可以实现无缝地扩展。开发者只需要关注自己的业务逻辑,不需要关注底层。IaaS是云服务的最底层,主要提供一些基础资源。它与PaaS的区别是,用户需要自己控制底层,实现基础设施的使用逻辑。
         1.3云计算的优点
         云计算之所以能够在其诞生之后迅速成为了一种普遍采用的流行技术,得益于它的几项优点:能力强,云计算可以达到很庞大的规模,例如Google公司的云计算,就有100多万台服务器,这意味着超强悍的计算能力;可靠性,云计算采用各种容灾措施,可以保证服务的高可靠性,比本地服务更稳妥;灵活性,云计算很灵活,可以根据用户需求或规模提供相适应的资源,并支持动态伸缩,想多就多,想少就少;低成本,云计算看上去很庞大,很花钱,但实际上,因为节点更为廉价,资源动态管理,所以,用户花的钱反而更少,可以根据自己的使用情况定制服务,控制成本。
         正是因为以上的优点,我们的生活才会日益便利,同样也是靠着这些优点,我们的生活和工作方式得到了极大地改变。
         2云计算中使用的技术
         2.1虚拟化
         虚拟化可大幅度提高组织过程中资源和应用程序的效率和可用性。虚拟化把物理资源和最终呈现给用户的资源进行了分离,实际上是一个替代过程,在具有统一良好架构设计的物理资源上创建出多个替代资源(即虚拟资源),替代资源和物理资源具有相同的接口和功能,对用户来说虚拟资源具备与物理资源相同的使用功能,同时还可以有不同的属性,如价格、容量、可调整性等。
         从表现形式上看,虚拟化又分两种应用模式。一是将一台性能强大的服务器虚拟成多个独立的小服务器,服务不同的用户。二是将多个服务器虚拟成一个强大的服务器,完成特定的功能。这两种模式的核心都是统一管理,动态分配资源,提高资源利用率。在云计算中,这两种模式都有比较多的应用。
         2.2自动化部署
         云计算的一个核心思想是通过自动化的方式尽可能地简化任务,使得用户可以通过自助服务方式快捷地获取所需的资源和能力。部署是基础设施管理中十分重要,也是需要花费很大工作量的一部分,包括操作系统、中间件和应用等不同层次的部署。自动化部署可提供简化流程,用户提出申请后由自动化部署平台根据调度和预约自动完成相应的部署,因此用户只需花十几分钟,甚至几分钟就可以得到一个完整的环境,极大地提高了工作效率。


         2.3应用规模扩展
         云计算提供了一个巨大的资源池,而应用的使用又有不同的负载周期,根据负载对应用的资源进行动态伸缩可以显著提高资源的有效利用率,即高负载时动态扩展资源,低负载时释放多余的资源,这就是应用规模扩展技术所解决的问题。该技术以应用为基本单位,为不同的应用架构设定不同的集群类型,每一种集群类型都有特定的扩展方式,然后通过监控负载的动态变化,自动为应用集群增加或者减少资源。
         云计算系统的平台管理技术,需要具有高效调配大量服务器资源,使其更好协同工作的能力。其中,方便地部署和开通新业务、快速发现并且恢复系统故障、通过自动化、智能化手段实现大规模系统可靠的运营是云计算平台管理技术的关键。
         2.4分布式文件系统
         分布式存储的目标是利用云环境中多台服务器的存储资源来满足单台服务器所不能满足的存储需求。其特征是,存储资源能够被抽象表示和统一管理,并且能够保证数据读写与操作的安全性、可靠性等各方面的要求。
         云计算的文件系统中最典型的就是Google的GFS和开源的Hadoop。这两种可伸缩的分布式文件系统利用容错和故障恢复机制,有效地克服了单节点故障导致的系统故障,实现了大规模海量级的文件存储。
         2.5分布式数据库与非结构化数据存储
         典型的存储海量结构化数据的分布式存储系统包括Google的BigTable、开源的HBase等。这些系统可将非结构化数据(如网页等)存储为分布式的、多维的、有序的图。HBase是Apache的Hadoop项目的子项目,是一个分布式的、面向列的开源数据库,不同于一般的关系数据库,它是一个适合于非结构化数据存储的数据库,并且采用的是基于列的而不是基于行的模式。
         2.6分布式计算
         基于云平台的最典型的分布式计算模式是Map Reduce编程模型。Map Reduce将大型任务分成很多细粒度的子任务,这些子任务分布式在多个计算节点上进行调度和计算,从而在云平台上获得对海量数据的处理能力。
         3云计算的未来
         3.1云计算的发展壁垒
         资本壁垒,云计算产业发展仅仅十余年,国内更是只有8年左右,但是市场很快出现寡头垄断的局面,应该这跟云计算生意的大规模投资属性有非常重要的关联。在高盛的行业报告中,统计出了亚马逊AWS、微软Azure、谷歌云以及阿里云的资本支出数据。为了争取全球的云计算市场份额,这些厂商过去几年的资本支出迅速增长。以阿里巴巴为列,高盛预计,2018年阿里巴巴的资本支持高达55亿美元,而明年可能要达到90亿美元。在云计算发展的道路上,拥有大量资金实力的厂商会成为行业的绝对垄断者。以资本投入形成先发优势,以性价比打开客户渠道,以增值服务提升盈利能力。
         技术壁垒,资本靠的是硬实力,技术层面的比拼则更加残酷。与大公司相比,后来者和中小企业的产品和技术也越来越难以在产品上与巨头们抗衡。大型科技企业之间在合作的过程中,慢慢地在形成了一个封闭的圈子。如果企业早期的技术积累没有形成优势,在产业链地位没有建立起来,想进入这个封闭的圈子难上加难。
         生态壁垒,云计算在经历了前期的厂商乱战之后,市场格局开始逐渐清晰起来。以亚马逊AWS、微软Azure、阿里云和谷歌云为代表的头部厂商将会逐渐垄断绝大部分市场份额,而中小厂商则只能在细分市场获取部分份额,并且面临着头部厂商的进一步挤压。
         3.2云计算的发展趋势
         多云战略获得牵引力,虽然大多数企业已经采用公共云,但还有一些企业对业务迁移到公共云犹豫不决。多样化的云计算选项是一个共同的主题。霍尼韦尔公司正在使用IBM和Microsoft Azure,而通用电气公司则使用AWS和Azure服务。运用多云战略有着不小的优势,如在未来编写软件时获得更大的灵活性。
         云计算创新,随着越来越多的企业开始推出数字服务和应用,新兴的“无服务器”计算部署模式也将获得关注。在无服务器计算中,客户可以开发、运行和管理应用程序,而无需构建和维护基础设施来运行它们。它提供了一个API,用于将功能与一个或多个事件相关联,这种无服务器也可以称为功能即服务。
         更加关注云安全,云应用越多,云安全性将变得更加脆弱,2017年全球信息安全支出为864亿美元,预计2018年全球信息安全支出将达到930亿美元。在未来,云计算行业将期待更多网络安全公司提出新的云安全措施。
         云和物联网(IoT)是不可分割的,因为物联网需要云来运行和执行。物联网是一套完整的管理和集成的服务,允许企业大规模从全球分散的设备连接、管理和摄取物联网数据,对数据进行实时处理和分析,实施操作变更,并根据需要采取行动。2017年12月3日,世界互联网大会上,亚马逊全球AWS公共政策副总裁迈克尔.庞克表示,随着IoT的发展,我们现在进入了一个万物互联的时代,数以万计的产业、行业通过互联网实现互联。现在有更多的IoT连接到云端,因此云计算的使用将和物联网一起不断发展。
         SaaS生态系统将会崛起,在2018年,SaaS供应商加大了整合力度,例如Salesforce购买API管理供应商MuleSoft和Workday试图解锁其平台。在2019年,预计基于SaaS的集成行业生态系统将由微软、Oracle和SAP等企业软件支持者推动。早期的例子将来自供应链密集型行业,迫切需要在工业,医疗保健,制造业和政府等组织之间共享信息和协作。
         4结语
         云计算确实给我的生活带来了极大的便利,推动了整个信息产业的发展与进步。但同时云计算技术仍然存在一些尚未解决的技术性问题,以及云安全问题。虽然云计算在未来的发展中有着很多壁垒,也有很多的不确定性,但是可以说其未来道路还是很光明的。们相信随着科学信息技术的进一步发展,关于云计算的技术性问题可以逐步解决,云计算的应用将会越来越广泛。
         在中国云计算高速发展的趋势下,随着各企业业务不断扩张,对于云计算的需求将越趋于个性化,未来更多的企业会将倾向于定制服务,即为企业量身打造适合于自身发展的云计算方案,这也势必成为未来市场的发展方向。
         在不远的未来,云计算将不可或缺且使用便捷,人们只要动一动手指,任何一套系统就可以轻松完成云上部署。
参考文献
[1]百度百科“云计算” https://baike.baidu.com/item/%E4%BA%91%E8%AE%A1%E7%AE%97/9969353?fr=aladdin
[2]博客“云计算的核心技术全解读” https://blog.csdn.net/simon2014/article/details/80667754
[3]文章“云计算的行业壁垒、产业链及竞争格局” https://www.daimabiji.com/teatime/861.html
[4]文章“中国云计算的十年江湖” https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzU3MjA5NjU5Ng==&mid=2247498073&idx=2&sn=54d503b79e46d69e16be14907b5d6d6d&chksm=fcd49062cba31974a567ed4cc1724fda421302f7d08647d28e862fdea3d98dfcc3aa1f9897f7&scene=21#wechat_redirect.

作者简介:郭宸志(1989.09-),男,山西省阳泉市人,现武汉大学计算机学院在校学生。(武汉大学计算机学院,2016301500307)
 
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