云计算——提供强大而安全的“计算力”

　　制图：张丹峰

　　多年来，我国高度重视新一代信息产业发展。国务院发布《关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》，工信部制订云计算“十三五”规划，科技部部署国家重点研发计划“云计算与大数据”重点专项等，为云计算的发展提供顶层设计。

　　其实，云计算并非一个全新概念，其发展历史可以追溯到1956年虚拟化技术的正式提出。我国云计算发展大致经历三个阶段：2010年以前是准备阶段； 2011年到2013年是稳步成长阶段；2014年至今，中国云计算产业进入高速发展阶段。当前，云计算正从新业态转变为常规业态，并且与传统行业深度融合发展。据中国信通院统计，全球云计算市场规模总体呈稳定增长态势，未来几年市场平均增长率在20%左右。预计到2022年，全球市场规模将超过2700亿美元，我国云计算市场规模将达到1731亿元人民币。

　　四大技术做支撑

　　云计算究竟是一项什么样的技术？

　　通过高速网络，云计算将大量独立的计算单元相连，提供可扩展的高性能计算能力。它的主要特点是：资源虚拟化、服务按需化、接入泛在化、部署可扩展、使用可计费。

　　简单说，就是用户的计算需求不必在本地计算机上实现，而是只要把计算需求交给“云平台”，“云平台”把巨量数据分解成无数个小任务，分发给众多服务器，最后汇总出计算结果，返回给用户。打个比方，吃鱼不必自己造船、结网、出海、烹饪，只需跟饭店下订单即可，饭店自会准时上菜，这个饭店会同时服务众多顾客。随着用户越来越多，程序越来越复杂，对计算能力和安全性的要求也越来越高。在不断提升的需求推动下，云计算技术不断升级，应用也越来越普及。

　　云计算主要由数据存取处理、资源分配共享、系统安全保障和服务灵活应用等四个功能区组成。这四大功能区由四大技术支撑：数据中心技术、软件定义技术、云安全技术、移动云计算技术。

　　数据中心主要是硬件设备，负责对数据进行组织、处理、存储、传输等。根据用户在数据中心扮演的角色，可具体分为平台提供商、服务提供商、终端用户三类。其中，平台提供商为数据中心提供软硬件基础设施（比如阿里云）；服务提供商提供各种网站和手机APP等应用软件；终端用户则是数据中心服务的主要对象，我们常见的社交通信软件如微信、微博的使用者，就是终端用户。

　　软件定义技术的核心是“资源虚拟化”和“功能可编程”，主要任务是给硬件“派活儿”，并负责组织、协调、统筹。这就好比有一台性能很好的服务器，通过资源虚拟化实现“分身”，承担起好几台服务器的工作，从而保障云计算的基本需求。通过这些技术，软件定义能够支持计算资源池无限扩展，解决存储分配不均问题，提高云平台的网络吞吐量。

　　把数据交给“云”来处理，会不会造成泄露？云计算越普及，信息安全问题越紧迫。信息安全的重点是加密和隐私保护，网络安全的关键是防范非法访问与恶意代码，云安全的核心则是共享技术的安全利用。具体来说，云安全技术大致包括数据安全、访问控制与身份认证、共享技术问题、系统安全漏洞、内部人员威胁等。由于云安全复杂、多变，云服务商应承担起更多安全责任，不断推进云计算安全生态的构建与完善。

　　过去10年，相信人们有一个共同感受：手机越来越智能、越来越无处不在。很多过去只能在电脑、电视上进行的办公、娱乐活动，现在都可以通过手机来完成，而且部分功能在手机上更加得心应手。这背后重要的技术支撑之一，就是移动云计算技术。在云计算的四大支柱技术中，这一技术距离普通百姓最近：它将云计算的计算、存储优势应用到移动端，从而突破移动端的资源限制，改善用户体验。

　　不断升级更“好用”

　　随着互联网快速发展，用户量不断增加、业务类型层出不穷。这期间，像“双11”购物节这样难以准确预估业务负载和技术需求的典型状况时有发生，对现有云计算技术体系形成挑战。在万物互联时代，如何为用户提供更为灵活、便捷的信息服务？如何为服务承载方提供更简单、可定制、可管理的技术架构？新问题、新需求层出不穷，无不在推动云计算技术迭代。

　　经过这些年发展，云计算掌握了哪些“新本领”？云计算的技术前沿主要有混合云技术、超融合技术、边缘计算技术等。

　　超融合技术是为解决传统存储设备容量、性能与计算能力不匹配的问题研发出来的。超融合架构是指同一套单元设备不仅具备计算、网络、存储等计算资源和技术，而且还包括缓存加速、重复数据删除、在线数据压缩等存储相关技术。通俗地说，原来构建一个数据中心需要单独购买一批服务器、一批交换机、一批存储及相关软件，现在仅需购买同构化的一批超融合一体机就可以了：通过网络可实现模块化的无缝横向扩展，形成统一的资源池。

　　边缘计算这一新型计算模型有助于解决中心能力不足、网络延迟长、传输能耗大、隐私保护差等问题。举两个生活中的例子：我们常用的视频会议和云存储，就是边缘计算技术的产物。今天，视频会议已经是许多人的工作常态。视频会议中，语音延迟、视频质量不佳、屏幕共享冻结的情况并不罕见。广泛使用的云存储（如百度云），也时而出现速度慢，甚至无法访问的情况。边缘计算技术可以有效缓解这些问题。

　　应用广泛接地气

　　只有应用得好，才能实现云计算的技术价值。当前，云计算正通过信息产业市场，深度融入我们的日常工作和生活。政务云、金融云、工业互联网与工业云等技术，不仅为我们带来极大便利，也为我国经济发展注入活力。

　　电子政务云由政府部门主导、专业信息化企业实施。电子政务云利用云计算技术，对政府电子政务系统的管理和服务进行精简、优化、整合，同时为政府部门提供基础设施、支撑软件、应用服务、信息资源、运行保障和信息安全等云服务。

　　金融云在保障金融机构信息安全、监管合规、数据隔离等要求的同时，为金融企业处理突发业务需求、部署业务快速上线、实现业务创新改革提供有力支持。我们生活中经常使用的支付工具，如支付宝和微信支付，就是典型的金融云服务。

　　工业云通过网络将弹性的、可共享的资源提供给制造企业，根据用户需求提供优质、及时、低成本服务，实现制造需求和社会化制造资源的高质高效对接。工业云还可以面向中小企业提供其自身难以单独开发的云主机租赁服务和智能办公系统。相比于传统云计算，工业云可促进工业资源和业务能力的共享和供需对接，提供针对研发设计、生产制造、营销服务、经营管理等多个制造业环节的应用服务。

　　如今，云计算已成为关系国计民生的重要行业，并以各种应用形式走入寻常百姓家。可以预见，随着布局“新基建”进程逐渐深入，以云计算为代表的数字技术产业发展潜力巨大，将成为我国转变经济发展方式、实现数字经济高质量发展的重要着力点之一。

　　（作者为北京理工大学教授）

　　推荐读物：

　　1.《云计算导论》：李伯虎主编；机械工业出版社出版。

　　2.《云计算工程》：陈国良、明仲主编；人民邮电出版社出版。

　　3.《云计算：概念、技术与架构》：［美］托马斯·埃尔等著，龚奕利等译；机械工业出版社出版。