云计算的现状和发展趋势分析.doc

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云计算的现状和发展趋势分析
摘要：文章分析了云计算的现状以及发展趋势，并强调了云计算终端的重要性。
关键词：云计算；应用虚拟化；云计算终端
Cloud computing analysis of the status quo and development trend
Abstract：This paper analyzes the status quo and development trend of cloud computing, and emphasized the importance of cloud computing terminal.
Key　words：cloud computing, application virtualization, cloud computing terminal
引言
21世纪初期，崛起的Web2.0让网络迎来了新的发展高峰。网站或者业务系统所需要处理的业务量快速增长，例如视频在线或者照片共享网站需要为用户储存和处理大量的数据。这类系统所面临的重要问题是，如何在用户数量快速增长的情况下快速扩展原有系统，随着移动终端的智能化、移动宽带网络的普及，将有越来越多的移动设备进入互联网，这意味着与移动终端相关的IT系统会承受更多的负载，而列于提供数据服务的企业来讲，IT系统需要处理更多的业务量。
由于资源的有限性，其电力成本、空间成本、各种设施的维护成本快速上升，直接导致数据中心的成本上升，这就面临着如何有效地、更少地利用资源解决更多的问题。同时，随着高速网络连接的衍生，芯片和磁盘驱动器产品在功能增强的同时，价格也在变得更加低廉，拥有大量计算机的数据中心，也具备了快速为大量用户处理复杂问题的能力。技术上，分布式计算的日益成熟和应用，特别是网格计算的发展通过Internet把分散在各处的硬件、软件、信息资源连接成为一个巨大的整体，使得人们能够利用地理上分散于各处的资源，完成大规模的、复杂的计算和数据处理的任务。
数据存储的快速增长产生了以GFS(Google File System)，SAN(Storage AreaNemork)为代表的高性能存储技术。服务器整合需求的不断升温，推动了xen等虚拟化技术的进步，还有Web2.0的实现、Saas(Sofhare as a Senrice)观念的快速普及、多核技术的广泛应用等，所有这些技术为产生更强大的计算能力和服务提供了可能H1。随着对计算能力、资源利用效率、资源集中化的迫切需求，云计算应运而生。
1 云计算发展综述
1.1产业现状
中国云计算产业即将迎来黄金发展机遇。工信部启动针对云计算的“十三五”规划，将重点培育龙头企业，发挥其对产业发展的辐射作用，打造云计算产业链。在政府机构大力主导信息国产化的背景下，实现国产化设备进口替代已成为保障信息安全的必经之路，尤其是在“棱镜门”、“黑客攻击”等频频发生的信息安全事件之后，对于国产设备的可管可控以及信息安全的切实需求一再提升，国产化设备进口替代的进程也大大提速。相信随着云计算“十三五”规划的进一步落地，未来信息设备国产化的步伐有望进一步加快，云计算行业有望迎来爆发式增长。
1.2市场容量
2014年全球公有云市场规模为720亿美元，预计到2020年将达到1910亿美元，年复合增长率为18%，这一增速是一般技术市场的4至5倍。而据工信部电信研究院《2014年云计算白皮书》显示，目前我国公有云服务市场仍处于低总量、高增长的产业发展初期。2013年我国公有云服务市场规模约为47.6亿元，远高于全球平均水平。如今，在全球云计算市场，美国份额最大，占比60%，欧洲居次，占比25%，中国市场占比不到3%，但发展速度惊人，每年的市场增长接近40%。工信部启动的“十三五”纲要，将云计算列为重点发展的战略性产业，规划指出：2014年我国云计算产业的发展思路和工作重点是：培育龙头企业，打造完整的产业链；鼓励有实力的大型企业兼并重组、集中资源；发挥龙头企业对产业发展的带动辐射作用，打造云计算产业链。
2014年中国云计算市场规模达到1100亿元，已经成为千亿级市场。我国云计算将结束发展培育期，步入快速成长的新阶段，技术创新步伐不断加快，产业结构不断优化，市场需求空间不断扩大，产业规模快速增长，新的产业格局正在形成。同时，一些新现象正引起人们的关注，包括国内市场竞争带来产业格局变革、开源技术受到企业广泛关注、移动互联网等新型业态与云计算深度融合的趋势更加明显，城市云建设将迅速发展。正是因为云计算，中国的IT企业才更有可能“弯道超车”。一方面，全球巨头在云计算上，并没太多领先于本土企业的技术，或者说，相比于传统架构下的难以逾越的技术鸿沟，在云计算架构下，技术差距已经大大缩小，如阿里云、紫光云机、天成云机等，其关键性能指标已经基本接近国际顶级水平，甚至部分指标领先国际水平。另一方面，云技术带来了商业模式的变革，从海外来看，Amazon、Salesforce、Google等新兴巨头已经借力云技术超越IBM、SAP、Microsoft传统软件巨头，这给国产厂商带来极大的启示。
1.3市场格局
据中国产业调研网发布的2015-2020年中国云计算行业发展现状调研与发展趋势分析报告显示，在产业规模快速增长的同时，我国云计算产业结构也在不断优化，产业链将呈现软化趋势。2013年，我国进军公共云服务领域的企业进一步增多。腾讯继阿里和百度之后，正式进入开发者云市场；华为旗下云服务业务正式商用；中国电信和中国联通正式推出名为“天翼云”和“沃云”的云计算品牌，推出云存储等面向用户的全系列产品；苏宁电器拟将公司名称变更为“苏宁云商集团股份有限公司”，以便更好地向云服务模式转型。2014年，进军公共云服务领域的云计算企业数量将进一步增多，服务种类将进一步丰富，面向中小企业的IaaS服务和SaaS服务，以及地理、交通、金融等领域的个人应用将快速发展，使得服务环节在云计算产业链中的比重持续增大。总体来看，2014年我国云计算将从发展培育期步入快速成长期，地方政府云计算建设进入攻坚阶段，产业规模持续增长，产业结构呈现软化趋势，新的产业格局正在形成。同时，我国企业应做好市场激烈竞争的准备，积极创新商业模式与关键技术，应对国外巨头加速进入国内市场的竞争。
1.4前景预测
时间走到2015年，已经不会再有人怀疑云计算的趋势和能量。而从不同角度出发进军云计算的企业在这一年里将进入真正的较量。互联网企业将尽力继续保持自己的领先地位；传统IT企业会不甘成为供应商会极力反扑；整合进一步加剧，基础互联网服务商将被改造；一些老旧商业模式在新一轮革命浪潮中 将被抛弃。总之，2015年的云计算市场觉对不会太平静，一个全新的云时代正在到来。
1.5面临问题
虽然云计算处在快速的发展当中，但从起步、研发、应用、推广等各个环节上来说，在中国的发展时间都比较晚，因此还面临着以下四大方面的问题：
一、云数据中心部署结构不够合理，资源利用率较低。在规模结构方面，中国大规模数据中心比例偏低，大型数据中心发展规模甚至不足国外某一互联网公司总量，目前还没有实现集约化、规模化的建设。
二、云服务能力亟待提高，配套资源匮乏。国内云计算服务能力与美国等发达国家相比仍然有较大差距，公共云计算服务业的规模相对较小，业务也比较单一，配套环境建设落后。
三、信息安全法律法规和监管体系不够健全。在与云计算安全相关的数据及隐私保护、安全管理等方面，中国云计算产业生态有着较大缺失。
四、云人才缺口，缺乏成熟商业模式。
2 云计算技术现状以及相应的云终端
2.1国际云计算产业知名企业
当前各大云计算厂商采用各自的方案实现云计算，有Google云计算技术、Amazon云计算技术、微软云计算技术、开源云计算系统Hadoop以及应用虚拟化等。
（1）Google云计算技术
Google采用由4个相互独立又紧密结合在一起的系统组成的云计算基础架构。这4个系统为：建立在集群之上的文件系统(Google file system)；针对Google应用程序的特点提出的Map/Reduce分布式计算系统；分布式锁服务系统（Chubby）；大规模分布式数据库系统（BigTable）。Google的云可以看成利用虚拟化实现的云计算基础架构（硬件架构）加上基于云的文件系统和数据库以及相应的开发应用环境，用户通过浏览器就可以使用分布在云上的GOOGLE DOCS等应用。
（2）Amazon的AWS
AWS（Amazon Web service）是一组服务，它们允许通过程序访问 Amazon 的计算基础设施。这些服务包括存储、计算、消息传递和数据集，具体见表1。
表1 AWS描述
存储
Amazon Simple Storage Service (S3)
所有应用程序都需要存储文件、文档，供用户下载或备份。可以把应用程序需要的任何东西存储在其中，从而实现可伸缩、可靠、高可用、低成本的存储
计算
Amazon Elastic Compute Cloud (EC2)
能够根据需要扩展或收缩计算资源，非常方便地提供新的服务器实例
消息传递
Amazon Simple Queue Service (SQS)
提供不受限制的可靠的消息传递，可以使用它消除应用程序组件之间的耦合
数据集
Amazon SimpleDB (SDB)
提供可伸缩、包含索引且无需维护的数据集存储以及处理和查询功能
AWS提供基于云的基础架构，并提供基于SOAP的Web Service接口，在这之上建立基于云的Web 2.0服务，对最终用户来说，只需浏览器就可以使用。
（3）开源的Hadoop
Hadoop是Apache软件基金会研发的开放源码并行运算编程工具和分布式文件系统，与MapReduce和Google文件系统类似，是用于在大型集群的廉价硬件设备上运行应用程序的框架，提供高效、高容错性、稳定的分布式运行接口和存储。基于Hadoop的云计算环境，能提供云计算能力和云存储能力的在线服务，最终用户可以通过浏览器使用这些服务。
（4）微软的Windows Azure
微软Windows Azure是构建在微软数据中心内提供云计算的一个应用程序平台，包含云操作系统、基于Web的关系数据库（SQL Azure）和基于.NET的开发环境（与Visual Studio集成，让开发人员得以使用其集成开发环境来开发与部署要挂载在Azure上的应用程序）。基于Windows Azure的云存储和Web Service接口建立的在线服务，对于最终用户来说是桌面软件的形态，使用的终端主要是PC、笔记本平台，仍旧要依赖微软的操作系统，软件的计算仍旧依赖终端的处理能力。因此微软倡导的云计算是云+端计算，终端是由操作系统加上桌面软件的方式，这也是因为微软目前仍不能放弃桌面操作系统。
（5）基于应用虚拟化的云计算——新兴的云计算技术
技术原理：应用虚拟化架构把表示层做成应用虚拟化引擎。该引擎可以放在整个计算系统的操作系统和应用层之间，隔绝重要应用，这是应用虚拟化技术的核心思想。应用虚拟化在后端服务与终端之间增加一层虚拟层，应用实际上运行在虚拟层，而将应用运行的屏幕界面推送到终端上显示，即“应用交付”的概念。

图1 应用虚拟化原理
通过应用虚拟化技术，用户可以通过远程访问程序，就好像它们在最终用户的本地计算机上运行一样。这些程序称为虚拟化程序。虚拟化程序与客户端的桌面集成在一起，而不是在服务器的桌面中向用户显示。虚拟化程序在自己的可调整大小的窗口中运行，可以在多个显示器之间拖动，并且在任务栏中有自己的条目。用户可以在同一个服务器上运行多个虚拟化程序，则虚拟化程序将共享同一个远程会话。
通过应用虚拟化技术，原来在企业客户计算机上运行的程序，用虚拟化服务器（云侧）代替，而运行时的屏幕显示将传送给远程的终端，这种方式，带来了如下所述的效果：
1、原有的应用和新部署的应用都可以通过云侧发布，实现数据的集中存储和应用的集中管控，终端本身不需要安装任何客户端，从而大大的降低终端的维护要求，维护量趋于零。
2、由于数据交互限制在高速安全的云端，因此对于突发性的数据传输峰值也限制在高速内网中解决，而终端与云端传输的屏幕变化则是稳定且经过压缩的，因此终端与应用虚拟化服务器之间的带宽要求低，这就使通过空中链路稳定的使用企业IT业务成为了可能。如此的安全性和低带宽要求，使基于应用虚拟化技术可以解决企业对安全性和移动化的要求，用户可以随时随地，通过空中链路安全稳定快捷的使用业务系统。
3、使用应用虚拟化技术，终端的角色就是一个图像接收器，对终端的性能要求不高，只要为各种终端实现同样的接收显示功能，那么各种各样的应用都可以通过这种方式，让各种终端都可以使用，从而不再需要进行终端适配开发的工作。
4、由于应用虚拟化技术可以将传统的、海量的已经被用户接受的传统应用发布给用户，不需要对传统软件进行改造就可以直接使用，而且也不需要使用类似GOOGLE的技术进行新的软件开发，软件产业链完善可继承，因此他的应用前景很广阔。
基于应用虚拟化的云计算技术，能按需提供服务，运行、存储都在云端，可以通过应用虚拟化实现SaaS云平台——提供SaaS服务的云平台，海量的已经被用户接受的传统应用可以简单SaaS化。经过几年的发展，应用虚拟化技术已逐渐成熟，2009年，Amazon EC2(弹性计算云)已经与应用虚拟化产品的主要厂商Citrix合作推出商用云平台Citrix C3 Lab。
由于对终端的计算能力要求很低，用户可以使用上网本甚至手机，按使用传统软件的方式使用基于云的服务。
2.2 云终端现状
如上所述，微软倡导的云计算是云+端计算，终端是由操作系统加上桌面软件的方式，软件的计算仍旧依赖终端的处理能力。而其他云计算技术，运行、计算、存储都在云端，充分利用服务器资源，对于终端性能要求很低，可以说是“超瘦”终端，只需要一台能上网的设备，用户通过互联网就能实现处理文档、存储资料，因此在这里我们把能使用云应用的设备都叫云终端，而不局限于仅能运行云应用的终端。 
根据各种云计算技术的定位以及相关商用产品已发布的白皮书，结合实际测试结果，各种云计算相应的云终端如表1：
分类
云计算技术
终端
类型1：云+端
- 云存储，端计算
Windows Azure
PC、笔记本
类型2：纯云
- 运行、技术、存储都在云侧
Google 云计算技术
PC、笔记本
网络终端机（网络计算机）
上网本，UMPC(Ultra Mobile PC)
MID(Mobile Internet Device)
离子平台（家庭媒体中心）
智能手机
Hadoop
Amazon云计算技术AWS
基于应用虚拟化的云计算
表1 云终端分类
PC、笔记本的技术成熟，性能较高，目前对于类型1、类型2的两类云计算技术应用的使用也足够，因此以下主要对除了笔记本、PC外支持第2种类型的云计算应用的终端的现状以及在应用上存在的一些问题进行说明，见表2：
终端
市场定位
特点
市场产品
存在问题
网络终端机
使用常规系统的行业客户，如教育、呼叫中心、政府机构、证券金融等
外形小巧
操作系统固化
接口（声音、麦克风、多个USB接口，以太网口，VGA）
能耗低
低价位
属低端产品，国外知名厂家不是很热衷，国内几个厂家已推出产品，如清华同方、龙芯等
应用范围比较局限
上网本，UMPC
个人客户
精致小巧，便携
更小的笔记本，性能相对笔记本较低
接口（声音、麦克风、多个USB接口，以太网口，支持WLAN ，VGA）
能耗较低
国内外厂商都有相应产品
续航能力差，便携性不足。
MID
个人客户
介于上网本与手机之间的网络终端设备，外型更为小巧，便携，能耗低

国内外厂商都有相应产品，INTEL正在大力倡导
续航能力较差，接口较少，便携性不足
离子平台
家庭客户，家庭媒体中心
采用Intel Atom处理器（目前有部分产品采用INTEL的迅驰CPU）的基础上，加上NVIDIA自家的GeForce 9400M（代号MCP79）芯片组组合而成的迷你电脑。
接口（声音、麦克风、读卡器、多个USB接口、VGA、外接SATA、HDMI）
支持高清媒体播放，适合外接电视，利用家庭电视进行网络冲浪和使用云应用等。
能耗低
国内外厂商都有相应产品
非固化操作系统，网上冲浪和安装一些常规软件仍会带来一定的安全性风险和维护要求，对家庭客户有点不便
智能手机
个人客户
Windows Mobile、Android手机、黑莓、IPHONE、Linux手机等
随身携带，支持手机网络，随时使用
国内外厂商都有相应产品
屏幕普遍小，输入不便，带来使用上的不便
表2、类型2云终端产品现状
对于目前移动网络设备的屏幕尺寸，行业内并没有一致的分类标准。通常，智能手机的屏幕尺寸为2～4英寸，移动互联网设备MID为4～6英寸，超便携移动个人电脑/平板电脑为7～8英寸，上网本为9～10英寸。下表为市场上的终端的典型参数，包括智能手机、MID、上网本等。

表3、部分云终端产品参考参数
3 云计算发展趋势
随着云计算的发展,互联网的功能越来越强大,用户可以通过云计算在互联网上处理庞大的数据和获取所需的信息。从云计算的发展现状来看,未来云计算的发展会向构建大规模的能够与应用程序密切结合的底层基础设施的方向发展。另外,不断创建新的云计算应用程序、为用户提供更多更完善的互联网服务也可作为云计算的一个发展方向。 
在云计算技术的发展趋势方面，Google 公司认为对云计算的应用意味着未来是数据跟着用户走。 用户如果买了一台新的计算机，不用担心数据的拷贝或新应用软件的安装，只需要有浏览器就能拥有需要的一切环境、内容和信息。这还不止是在电脑上，未来用手机、电视、可视电话以及其他设备也可以接触这样的信息。未来应用软件将全部移植到云端，经过浏览器可以得到所有网上的内容，也可以做今天需要应用软件做的内容。 如今，Google 做的一些软件已不用担心储存缺失，因为它们都储存在云端服务器里面。 
微软认为云计算的下一步发展就是将这些用户通过互联网更紧密地连接起来，并向他们提供云计算服务。 微软正在创造这样一种用户体验，即从一般设备存储转移到任何时间都可以存储的模式。微软从战略上将自己未来的云计算发展方向确定为三条路线：完成企业软件组合向网络服务的转型、发布PC软件的网络版及继续建设数据中心网络。 
按照 2006 年 Sun 公司推出的基于云计算理论的“黑盒子”计划，规划中将来的数据中心将不会局限于拥挤、闷热的机房中，而是一个个可移动的数据中心。 它既可以为拥有上万名雇员的大型公司服务，也能为中小企业提供支持。 至于这种数据中心的最佳安放位置，在技术上可以是郊外的田野，但最好还是发电站附近，这样可以实现成本最低化。 
对于云计算技术的未来，研究人员认为它很可能彻底改变用户使用电脑的习惯，使用户从以桌面为核心使用各项应用转移到以 Web 为核心进行各种活动。 计算机也有可能退化成一个简单的终端，不用再像现在一样需要安装各种软件，同时不再为这些软件的配置和升级费心费神。而且 Web 数据集成、个人数据空间管理、数据外包服务、移动路网上的研究以及隐私问题都会成为未来云计算研究的重要组成部分。 云计算是比网格计算更高层次的一项技术，它的产业化会带来相关产品和软件开发方式和理念的调整。 首先，“云计算”技术需要建立能提供丰富应用服务、丰富信息资源、用户信息私密性和安全保证的“云”；其次，“云计算”技术还要求有能保证高效、安全、使用简易的“瘦”用户端设备；再次，“云计算”技术是建立在高速、稳定、低廉、基于应用的网络基础之上的，要求网络产品厂商能够提供基于应用服务保证、基于应用选择传输路径、高速、稳定的相关产品。
微软等厂家提出的云“端”计算(类型1)，对终端是有计算能力要求的，应用软件的运行在终端上，软件需要的计算资源越高，对终端的要求也就越高。存储方面既可以存储在本地，然后同步到网络上。因此，这一类终端的发展应该朝着当前PC的发展方向走，仍旧是处理能力、存储能力、3D显示能力各方面都会继续发展，并且随着操作系统和软件的升级不断提高。当然由于云平台的存在，软件同样可以免安装，在这种情况下，这一类云终端也可以朝着便携性发展，类似笔记本。面向的客户群更多的会是个人客户和需要进行大量图形处理和占用计算资源大的企业客户。可以用这种终端看电影、玩游戏、办公。
对于第2类云计算的终端，它的基本要求就是有稳定的网络连接和基本的计算能力，必须适应不同用户群和云计算发展的要求，以下按不同客户群对相应的云终端的发展趋势进行分析。
4 结束语
云计算是未来的趋势，而最终把云计算带给用户的还是通过终端，因此云终端也必须能够适应和满足云计算的要求和用户不同的应用场景需求。云计算带来了4C融合，即计算(computer)、通信(communication)、消费电子(consumereletronics)、内容(content)之间的融合；4C的融合也带动了终端之间的融合，也意味着各种便携网络设备、PC、手机、家电之间的界限越来越模糊。可以想象，手机发展到一定程度，既可以便携、通话、上网、控制家电，当外接屏幕和输入设备时，用户就可以拥有一台高清播放设备、办公电脑，而且内容方面可以和所有的终端共享。具有强大便携、移动和娱乐性和利用云计算进行办公的能力的云终端产品将会成为市场的主流。
5 参考资料
云计算终端：上网本后的PC业挑战者
什么是云计算
云计算及其终端
Windows Azure Platform

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