1、云计算在不同领域中的应用1云计算的综述1.1云计算的简史 1983年，太阳电脑（Sun Microsystems）提出“网络是电脑”（“The Network is the Computer”）,2006年3月，亚马逊（Amazon）推出弹性计算云（Elastic Compute Cloud；EC2）服务。 2006年8月9日，Google首席执行官埃里克施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎大会（SES San Jose 2006）首次提出“云计算”（Cloud Computing）的概念。Google“云端计算”源于Google工程师克里斯托弗比希利亚所做的“Google 101”项
2、目。 2007年10月，Google与IBM开始在美国大学校园，包括卡内基梅隆大学、麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学柏克莱分校及马里兰大学等，推广云计算的计划，这项计划希望能降低分布式计算技术在学术研究方面的成本，并为这些大学提供相关的软硬件设备及技术支持（包括数百台个人电脑及BladeCenter与System x服务器，这些计算平台将提供1600个处理器，支持包括Linux、Xen、Hadoop等开放源代码平台）。而学生则可以通过网络开发各项以大规模计算为基础的研究计划。 2008年1月30日，Google宣布在台湾启动“云计算学术计划”，将与台湾台大、交大等学校合作，将这种先进的大规模
3、、快速将云计算技术推广到校园。 2008年2月1日，IBM（NYSE: IBM）宣布将在中国无锡太湖新城科教产业园为中国的软件公司建立全球第一个云计算中心（Cloud Computing Center）。 2008年7月29日，雅虎、惠普和英特尔宣布一项涵盖美国、德国和新加坡的联合研究计划，推出云计算研究测试床，推进云计算。该计划要与合作伙伴创建6个数据中心作为研究试验平台，每个数据中心配置1400个至4000个处理器。这些合作伙伴包括新加坡资讯通信发展管理局、德国卡尔斯鲁厄大学Steinbuch计算中心、美国伊利诺伊大学香宾分校、英特尔研究院、惠普实验室和雅虎。 2008年8月3日，美国专利
4、商标局网站信息显示，戴尔正在申请“云计算”（Cloud Computing）商标，此举旨在加强对这一未来可能重塑技术架构的术语的控制权。 2010年3月5日，Novell与云安全联盟（CSA）共同宣布一项供应商中立计划，名为“可信任云计算计划（Trusted Cloud Initiative）”。 2010年7月，美国国家航空航天局和包括Rackspace、AMD、Intel、戴尔等支持厂商共同宣布“OpenStack”开放源代码计划，微软在2010年10月表示支持OpenStack与Windows Server 2008 R2的集成；而Ubuntu已把OpenStack加至11.04版本中。
5、 2011年2月，思科系统正式加入OpenStack，重点研制OpenStack的网络服务。1.2云计算的演化云计算主要经历了四个阶段才发展到现在这样比较成熟的水平，这四个阶段依次是电厂模式、效用计算、网格计算和云计算。 电厂模式阶段：电厂模式就好比是利用电厂的规模效应，来降低电力的价格，并让用户使用起来更方便，且无需维护和购买任何发电设备。 效用计算阶段：在1960年左右，当时计算设备的价格是非常高昂的，远非普通企业、学校和机构所能承受，所以很多人产生了共享计算资源的想法。1961年，人工智能之父麦肯锡在一次会议上提出了“效用计算”这个概念，其核心借鉴了电厂模式，具体目标是整合分散在各地的服
6、务器、存储系统以及应用程序来共享给多个用户，让用户能够像把灯泡插入灯座一样来使用计算机资源，并且根据其所使用的量来付费。但由于当时整个IT产业还处于发展初期，很多强大的技术还未诞生，比如互联网等，所以虽然这个想法一直为人称道，但是总体而言“叫好不叫座”。 网格计算阶段：网格计算研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多低性能的计算机来处理，最后把这些计算结果综合起来攻克大问题。可惜的是，由于网格计算在商业模式、技术和安全性方面的不足，使得其并没有在工程界和商业界取得预期的成功。 云计算阶段：云计算的核心与效用计算和网格计算非常类似，也是希望IT
7、技术能像使用电力那样方便，并且成本低廉。但与效用计算和网格计算不同的是，现在在需求方面已经有了一定的规模，同时在技术方面也已经基本成熟了。1.3云计算的定义 云计算（cloud computing）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。云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基础设施的抽象。狭义云计算指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资源；广义云计算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服务。这种服务可以是IT和软件、互联
8、网相关，也可是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。 云计算（Cloud Computing）是网格计算（Grid Computing ）、分布式计算（Distributed Computing）、并行计算（Parallel Computing）、效用计算（Utility Computing）、网络存储（Network Storage Technologies）、虚拟化（Virtualization）、负载均衡（Load Balance）等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。核心思想是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。 中国
9、网格计算、云计算专家刘鹏教授对云计算做了长短两种定义。 长定义是：“云计算是一种商业计算模型。它将计算任务分布在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、存储空间和信息服务。” 短定义是：“云计算是通过网络按需提供可动态伸缩的廉价计算服务。” 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。1.4云计算产生的原动力 第一是芯片和硬件技术的飞速发展，使得硬件能力大大提高、成本大幅下降，让独立运作的公司集中有限的的硬件能力实现规模效益成为可能。 第二是虚拟化技术的成熟，使得硬件资源可以被有限小的分割和管
10、理，以服务的形式提供硬件和软件资源成为可能。 第三是面向服务架构的广泛应用，使得开放式的数据模型和通信标准越来越多地为人们使用，为云中资源与服务的组织方式提供了可行的方案。 第四是软件即服务模式的流行，云计算以服务的形式向最终用户交付应用的模式被越来越多的用户所接受。 第五是互联网技术的快速发展，使网络的带宽和可靠性都有了质的提升，以及云计算通过互联网为用户提供服务成为可能。 2云计算的基本原理，核心技术及优势2.1云计算的基本原理 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似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上
11、，根据需求访问计算机和存储系统。2.2云计算的核心技术云计算系统运用了许多技术，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 是一种java、Python、C+编程模型，由Google 开发的。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十分简单。它的思想是将问题分解成Map(映射)和Reduce(化简)的方式，先通过Map 程序将数据划分为不相关的区块，分配（调度）给大量计算机处理，达到分布式运算的效果，结果由Reduce 程序汇整输出。
12、（2）海量数据分布存储技术 云计算系统由大量服务器组成，服务于大量用户。云计算系统采用分布式存储数据，用冗余存储保证数据的可靠性。云计算系统大量使用的数据存储系统有两个，一个是Goggle 的GFS，一个是Hadnt 团队开发的GFS 的开源实现HDFS。 GFS 即文件系统（Goggle ），是一个可扩展的分布式文件系统。用于大型、分布式、对大量数据访问的应用，是针对大规模数据处理和Goggle 应用特性而设计的。它运行于廉价的普通硬件上但可以提供容错功能，它给用户提供总体性较高的服务。（3）海量数据管理技术 云计算需要对分布的、海量的数据进行处理、分析，所以数据管理技术必需能够高效管理大量
13、数据。数据管理技术主要是Google 的BT(BigTable)数据管理技术，另一个是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。它把所有数据都作为对象来处理，形成表格用来分布存储大规模结构化数据。（4）虚拟化技 软件应用与底层硬件相隔离可通过虚拟化技术实现，它有裂分和聚合两种模式。虚拟化技术根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 云计算资源庞大，服务器数量多且分布在不同的
14、地方，百种应用同时运行。怎样高效的管理这么多的服务器及确保整个系统服务不间断是巨大的挑战。云计算系统的平台管理技术能够使服务器协同工作，快速的进行业务部署和开通，及时发现和恢复系统故障。大规模系统的可靠运营通过自动化、智能化的手段实现。2.3云计算的优势（1）可靠、安全的数据存储 云计算提供了最为可靠安全的数据存储中心，用户可以将数据存储在云端，不用再担心数据丢失，病毒入侵的麻烦，因为在“云”里有世界上最专业的团队来帮你管理信息。同时，严格的权限管理策略可以帮助你放心地与你指定的人共享数据。这样，你不用花钱就可以享受到最好、最安全的服务。（2）方便、快捷的云服务 云计算时代，用户将不需要安装和
15、升级电脑上的各种应件，只需要具有网络浏览器，就可以方便快捷地使用云提供的各种服务。这将有效地降低技术应用的难度曲线，进一步推动 Web 服务发展的广度和深度。（3）强大的计算能力 云计算为网络应用提供了强大的计算能力，可以为普通用户提供每秒 1O万亿次的运算能力，完成用户的各种业务要求。这种超级运算能力在普通计算下是难以达到的。（4）效益 据预计，相对于机构自身运营的数据中心而言，云计算提供商的存储一般只有其十分之一，而带宽成本只有二分之一，计算处理能力成本只有三分之一。这将帮助一些机构以比较低廉的架构成本进行运作。3云计算的三个服务模式及信息安全3.1云计算的三个服务模式1、IaaS(Inf
16、rastructure-as-a- Service) IaaS(Infrastructure-as-a- Service)：基础设施即服务。消费者通过Internet 可以从完善的计算机基础设施获得服务。 2、PaaS(Platform-as-a- Service) PaaS(Platform-as-a- Service)：平台即服务。PaaS 实际上是指将软件研发的平台作为一种服务，以SaaS 的模式提交给用户。 3、SaaS(Software-as-a- Service) SaaS(Software-as-a- Service)：软件即服务。它由Internet 提供软件，用户无需购买软件
17、，而是租用基于Web 的软件，来管理企业经营活动。SaaS 有较低的前期成本，便于维护，快速展开使用等优势。比如红麦软件的舆情监测系统。3.2云计算的信息安全信息安全产业并不是一个独立的产业，而是和其他产业共生共存、互相制约、互相促进的。在我国“十二五”规划对整个信息安全产业来讲是一个升级、跨越的机遇，同时，对信息安全机构的要求也越来越高。 云计算环境下的信息安全 1）云计算环境具有多个级别安全域，每个安全域要有全局和局部主体映射；位于不同安全域之间操作必须相互鉴别； 2）认证需求：提供完整单点登录认证，代理、协同认证和资源认证，不同安全域之间认证等复杂方式，满足用户动态性要求； 3）通信安全
18、：通过SSL,VPN,PPTP 等安全方式，保护用户的连接安全； 4）授权安全：服务的所有者、代理、用户之间存在多种授权方式； 5）数据安全保证：根据不同用户的服务质量要求，对于数据存放机密性、完整性提供不同保护，同时提高可用性； 6）政府建立第三方监管机构，确保云计算环境安全、稳定运行； 7）立法：云计算环境作为国家IT 基础设施重要环节，必须有相关法律来保护它。 云计算环境下提高信息安全的准则和方法：虽然有上述的安全策略，但云计算的特点决定了现有的安全技术很难解决其安全问题，又由于其诸多的优点，很多企业和个人又加入到云计算中。在决定是否使用云计算的时候必须基于这些标准： 1）安全：客户或企
19、业数据的机密性有多重要？提供商是否支持相应的安全等级？提供商和你的安全模式能不能很好的匹配？ 2）成本：公司必须对每月的租金与自己管理所需的费用进行比较。一些公司可能不久就会打到手机平衡。 3）容量和服务等级协议（SLAS）：提供商有没有足够的容量为你的公司提供相应的服务等级？如果你的增长要求超出了原有协议会不会向你收罚金？如果提供商没有达到SLA 标准，将怎么处理？ 4）备份计划：可能某处的光纤电缆被切断，如果你和提供上失去联系，会发生什么事情？你将如何计划和实时备份方案？ 5）灾难恢复：如果你或你的提供商遇到了灾难将会发生什么？6）控制：你的公司是否需要控算一般应用于对计算性能要求极高的领
20、域，比如军事、能源勘探、生物、并行计算(Parallel Computing)是 将一同构单元通过通信和协作来地解制软件版本？谁获得了什么？什么时候？ 7）计划：如何处理交给内部做或者转换到另外一个提供商，对这种可能性加以考虑，再早不为过。在使用过程中可以使用下列方法：采用加密技术、选择信誉好的运营服务提供商、考虑商业模式和使用滤器来提高信息的安全性。4云计算的具体应用4.1云计算在游戏中的应用 由于至今X360 仍然在使用LIVE，PS 是PS NETWORK,wifi是wi-fi云计算还没有成为家用机和掌机界的联网模式。但是云计算取代这些东西成为其网络发展的终极方向的可能性非常大。 如果这
21、种构想能够成为现实，那么主机厂商将变成网络运营商，他们只需要拿新主机研发费用的很小一部分去升级自己的服务器就行了，但效果却是相差无几的，与此同时用户也得到的确是顶尖的游戏画面（当然对于视频输出方面的硬件必须过硬。）。一台掌机和一台家用机拥有同样的画面，家用机和我们今天用的机顶盒一样简单，甚至家用机可以取代电视的机顶盒而成为次时代的电视收看方式，这将是电子时代最大的变革之一。4.2云计算在Google中的应用Google围绕因特网搜索创建了一种超动力商业模式。如今，们又以应用托管、企业搜索以及其他更多形式向企业开放了他们的“云”。2010 年4 月，谷歌推出了谷歌应用软件引擎（Google Ap
22、pEngine，GAE）。这服务让开发人员可以编译基于Python 的应用程序，并可免费使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，按一定的标准进行收费。现在谷歌还公布了提供可由企业自定义的托管企业搜索服务计划。4.3云计算在Salesforce中的应用 Salesforce 是软件即服务厂商的先驱，它一开始提供的是可通过网络访问的销售力量自动化应用软件。Salesforce 的下一目标是：平台即服务（shijiexuexi），包括关系数据库、用户界面选项、企业逻辑以及一个名为Apex 的集成开发环境，可作为其他企业自身软件服务的基础。程序员可以在平台的
23、Sandbox 上对他们利用 Apex 开发出的应用软件进行测试，然后在Salesforce 的AppExchange 目录上提交完成后的代码。4.4云计算在中国移动中的应用云计算作为中国移动蓝海战略的一个重要部分，于2007 年由移动研究院组织力量，联合中科院计算所，着手起步了一个叫做“大云”的项目。 中移动的大云建设包括两个方向：一是基础架构建设，二是平台及服务的建设。在此基础上中国移动将推出“软件即服务”，以减少中小企业IT 投入成本和IT 运营复杂性，同时提供办公自动化解决方案。 大云1.0 版于2010 年正式发布。以此为基础，中国移动将逐步展开云计算的商业化步伐。4.5云计算在Am
24、azon中的应用 Amazon 以在线书店和电子零售业起家，它最新的业务却与云计算有关。亚马逊的云名为亚马逊网络服务（Amazon WebServices，AWS），目前主要由4 块核心服务组成：简单存储服务（Simple StorageService，S3）；弹性计算云（Elastic Compute Cloud，EC2）；简单排列服务（Simple QueuingService）以及尚处于测试阶段的 SimpleDB。换句话说，亚马逊现在提供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。4.6云计算在Microsoft中的应用Microsoft 微软并不认为未
25、来绝大部分的IT 资源都将来自云计算，微软首席软件架构师（CSA）雷 奥兹（RayOzzie）表示，微软的宏伟计划是“提供均衡搭配的企业级软件、合作伙伴托管服务以及云服务”，又称为“软件加服务 ”（software plus services）。微软将在今年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。针对普通用户，微软的在线服务还包括Windo
26、ws Live、Office Live和Xbox Live 等。4.7云计算在教育行业中的应用 云计算的提出，最小化了终端设备的需求，在一个云计算的网络中，不仅仅是教学课堂，甚至于个人电脑，实验室都可以从“云”中获得，在“云”中存储，而学校需要的只是提供给学生可以运行浏览器的最简单的终端设备使用开源系统的个人电脑，OLPC，甚至支持无线局域网的掌上设备和网络，就能让所有职业学校的学生随时随地进行学习，资料处理和实验。 近年来，信息技术的发展使得教育发生了很大的变化。遍布全国的教育网络和高速的教育网国际出口使得职业学校有更多的机会同其他学校进行交流；网络中心在各职业学校的发展，用于教学和研究的高
27、性能服务器的架设让很多学校具备了很强的信息处理能力。同时由开源软件，开放的标准和开放的数据访问的理念发展而来了开放的教育内容，这些教学内容包含了从课程数据课件，映像到互动的教学社区。良好的网络基础设施加上初步的资源共享，这些都为云计算的应用打下了基础。 由于需要的网络规模和资源协调的限制，目前云计算主要是由几个大公司倡导和实施，并且大部分应用于商业目的，有少数的针对教育的项目也仅仅是停留在使用公司的计算资源。如果直接采用现有的云计算方案，固然短期成本低，实施简单，但是原有教育资源的移植和职业学校原有的计算能力的处理将会成为主要的问题。所以在现有的教育网络上部署云将是一种可行的选择。这种部署方式
28、大致包含如下的步骤：对现有教学资源进行面向服务的封装或者改造。这是一项许多学校都正在进行的工作；建设新的提供基本应用服务的计算和数据中心。如教学系统，新的虚拟实验室系统，应用程序服务器等；在由 A 和 B 构成的基础设施的上进行抽象，应用虚拟技术将资源进行分配。同时建设虚拟的云接入点cloudprota1，让不同的职业学校都能够最快的登录到云。4.8云计算在澳洲银行中的应用 澳洲银行业对云计算的应用特别积极，甚至在很多方面走到了政府和其他行业的前面。例如澳洲联邦银行成立专门的云计算部门大力推动传统计算向云计算的转型，对银行内部的计算任务进行了全面的梳理分类，将工作负荷分成了几类：一类是只能运行
29、在传统IT架构的工作负荷;一类是可以运行在自建私云上的工作负荷;一类是可运行在本国的第三方数据中心提供的专用云;一类是可运行在外国的第三方数据中心专用云;还有一类是可运行在本国公云，最后一类是可以运行在外国的公云的工作负荷。他们积极推进私云建设以及第三方专用云、公云的使用。联邦银行甚至积极参与云计算标准制定，从企业用户角度提出了云计算的标准。 另一方面，西太银行则从实用的角度，考虑先从最适合云计算的应用入手，从2009年底就开始在行内试验开发测试云，在云计算方面积累了不少经验。接着他们开始规划把不能满足业务需求而又困扰业务多年的一些IT系统向云服务做彻底的转型。对比银行业对云计算的积极态度，澳
30、洲政府采取了审慎的积极态度。一方面澳洲政府2009年开始针对云计算产业的研究;另一方面在全国范围内推进全国高速宽带网络的建设。截止目前，高速宽带网络建设已基本完成，一系列与云计算技术研究、政府监管和发展指引的文件出台。近期，澳洲金融和放松管制部信息管理办公室对外公开发布了云计算战略指引白皮书，对澳洲云计算的应用方式和政府工作进度做出了明确的公示。澳洲政府明确表示，政府机关及其代理机构在论证投资价值和确保安全的情况下，可以使用以云计算为基础的服务。 根据澳洲政府推进云计算的进程，目前已经完成了云信息社区的组建、澳洲政府信息管理办公室公众网站向私有云的移植以及数据在公有云的托管。预计到2011年底
31、，还将出台云计算发展框架和政府云计算服务采购模式等文件,通过电子邮件和协同系统的云外包，西太银行预期实现电子信息的快速安全传递，电子文档安全保管和快速查询，同时员工可以高效方便的通过协同服务进行沟通和知识分享，而管理运营和维护成本较过去则有大幅下降。 西太银行采用云计算的模式，为将来进行更大规模的扩张和并购、或者出售下属公司、缩减公司规模，均奠定了前瞻性的基础。西太银行充分利用云计算的实时扩展性和快速部署特点，既达到减少IT成本投入，减低IT系统能耗，提升资源利用率的目的，又能，实现在业务上进可攻、退可守，随经济周期和市场变化灵活配置资源的战略发展意图。 5云计算应用带来的启示、所面临的困难及
32、机遇5.1云计算应用带来的启示首先，云计算应遵循服务商本土化优先策略。目前我国云后台数据中心的建设已经取得长足的进步，例如中金数据公司等建设的辐射全国的高等级数据中心完全能够满足为商业银行提供云计算后台的服务能力，为云计算在金融行业的应用提供了有力的支持和保障。 其次，云计算应用的步骤，可以从外围业务逐步向核心业务靠拢，因地制宜、循序渐进的开展实施，及时发现和总结，保证云计算的平稳顺利落地。 另外，金融业云外包服务模式有利于优化社会资源，引导行业向节约型、低碳方式转变。作为国内IT服务最大买家的金融业，占据了整个IT服务业四分之一以上的市场份额，并且每年以40%以上的速度增加。云外包服务的提供，有利于避免重复建设和投资，加快应用绿色信息技术，推动发展模式向资源节约型、环境友好型进行转变。5.2 服务的可用性 现今，绝大多数互联网服务提供商都会利用多个网络提供商来使自己避免 在一个单独公司出现
