云计算技术国内外发展现状

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一、云计算的概念及关键技术
云计算是网格计算、分布式计算、并行计算、效用计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。云计算将计算从用户终端集中到“云端”,是基于互联网的计算模式。按照云计算的运营模式,用户只需关心应用的功能,而不必关注应用的实现方式,即各取所需,按需定制自己的应用。最简单的云计算技术在网络服务中已经随处可见,例如搜索引擎、网络信箱等,使用者只要输入简单指令即能得到大量信息。云计算不仅仅用于资料搜寻和分析,未来还可用于分析DNA结构、基因图谱定序等。“云计算”的模式具有规模经济性,所有应用通过互联网提供给多个外部用户,多个用户共享同一个应用,进而实现计算在用户间的共享,提高处理器和存储设备的利用率。
云计算的关键技术包括:虚拟化技术、多租户技术、资源调度、编程模型技术、存储技术、数据管理技术等。
二、云计算的应用模式
云计算通过云端服务器为用户提供数据存储、软件应用等服务。云计算的具体应用模式主要有软件即服务(SaaS)、平台即服务(PaaS)和基础设施即服务(IaaS)。
表1 云计算应用模式
类型
具体解释
软件即服务
SaaS是将应用软件作为服务提供给客户。通过SaaS这种模式,用户只要接上网络,并通过浏览器,就能直接使用在云端上运行的应用,而不需考虑安装等问题,并且免去初期高昂的软硬件投入。
平台即服务
PaaS是将一个开发平台作为服务提供给用户。通过PaaS这种模式,用户可以在一个包括SDK(软件开发工具包)、文档和测试环境等在内的开发平台上方便地编写应用,而且不论是在部署,还是在运行的时候,服务器,操作系统,网络和存储等资源都已经搭建好,这些管理工作由PaaS提供商负责处理。
基础设施即服务
IaaS是将虚拟机或者其他资源作为服务提供给用户。通过IaaS这种模式,用户可以从提供商那里获得他所需要的虚拟机或者存储等资源来装载相关的应用,同时这些基础设施的管理工作将由IaaS提供商来处理。IaaS能通过这些基础设施对虚拟机支持众多的应用。
注:表1由作者归纳整理。
创新的应用服务模式是云计算区别于传统IT行业最显著特征之一,即信息产品本身被弱化,而服务被提升到一个全新的层次。联想公司计划推出基于云计算服务的PC及云终端,终端更像一台接收机,它本身没有存储设备,所有的数据都集中在后台。
云计算改变了单个计算机的功能,降低对网络的要求,由于终端不考虑应用的具体实现过程,扩展应用变得更加容易,高可扩展性是云计算的显著特征。应用在服务器端实现和部署,可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享,并以统一的方式(例如通过浏览器)在终端实现与用户的交互。
三、国外云计算技术、产业现状及发展趋势
(一)国外云计算技术及产业现状
1、主要国家的最新进展
美国 将云计算技术和产业定位为维持国家核心竞争力的重要手段之一,在制定的一系列云计算政策中,明确指出加大政府采购,积极培育市场。通过强制政府采购和指定技术架构来推进云计算技术进步和产业落地发展。例如,美国军队(空军、海军)、司法部、农业部、教育部等部门都已应用了云计算服务。美国历届联邦政府都将推动IT技术创新与产业发展作为国家的基本政策,在2011年出台的《联邦云计算战略》中明确提出鼓励创新,积极培育市场,构建云计算生态系统,推动产业链协调发展。
欧盟 欧盟委员会在2012年9月启动“释放欧洲云计算潜力”的战略计划,包括筛选和精简众多技术标准、为云计算服务制定安全和公平的标准规范等,同时明确市场政策,确立欧洲云计算市场,促使欧洲云服务提供商扩大业务范围并提供性价比高的在线管理服务。
 
英国政府在2013年为13个研发项目拨款500万英镑,以应对阻碍云计算应用的商业和技术挑战。这13个项目的研究重点在于开发相关的系统、服务和软件,帮助解决云服务缺乏互操作性、数据恢复能力和身份验证这三项挑战,提高云服务的安全性。
澳大利亚 澳大利亚政府信息管理办公室(AGIMO) 在2011年发布《澳大利亚政府云计算政策:最大化云计算的价值》的文件,并在2013年5月更新和发布了该文件的2.0版,该文件对政府部门使用云计算服务提供了指导,包括云计算相关法律、财政支持、安全规范等。2013年,AGIMO发布《公共服务大数据战略》,该战略以六条“大数据原则”为支撑,旨在推动公共行业利用大数据分析进行服务改革,并制定更好的公共政策。澳大利亚新南威尔士州出台与云服务相关的政策,以利用更加灵活可靠的技术来改善政府的运作和服务,节约运营成本。
韩国 在2011年制定了《云计算全面振兴计划》,其核心是政府率先引进并提供云计算服务,为云计算开发国内需求。韩国通信委员会的报告指出,2010年至2012年,韩国政府投入4158亿韩元预算来构建通用云计算基础设施,将利用率低下的电子政务服务器虚拟化,逐步置换成高性能服务器,并根据系统服务器资源使用量实现服务器资源的动态分配。
日本 日本经济产业省2010年8月发布《云计算与日本竞争力研究》报告,鼓励和支持包括数据中心和IT厂商在内的云服务提供商利用日本的IT技术等优势,通过分析云计算的全球发展趋势,解决云计算发展过程中的挑战性和关键性问题。
 
2、重点企业的发展现状
亚马逊网络服务(AWS)推出了其桌面即服务(DaaS)WorkSpaces,进一步扩展其云生态系统。每个桌面都需要CPU、内存、存储、网络及GPU,而AWS提供了这些资源。在PaaS领域,亚马逊宣布EMR支持Impala之后,更推出了流计算服务Kinesis。
思科与VMware合作推出DaaS产品,该产品利用思科Validated Design框架整合VMware最近收购的Deskone技术为用户提供VDI服务。
微软在2013年推出Cloud OS云操作系统,包括Windows Server 2012 R2、System Center 2012 R2、Windows Azure Pack在内的一系列企业级云计算产品及服务。Windows Azure是云服务操作系统,可用于Azure Services平台的开发、服务托管以及服务管理环境。Windows Azure为开发人员提供随选的计算和存储环境,以便在Internet上通过Microsoft数据中心来托管、扩充及管理 Web 应用程式。
IBM在2013年推出基于OpenStack和其他现有云标准的私有云服务,并开发出一款能够让客户在多个云之间迁移数据的云存储软件——InterCloud,并正在为InterCloud申请专利,这项技术旨在向云计算中增加弹性,并提供更好的信息保护。IBM在2013年12月收购位于加州埃默里维尔市的Aspera公司。在提供安全性、宽控制和可预见性的同时, Aspera使基于云计算的大数据传输更快速,更可预测和更具性价比,比如企业存储备份、虚拟图像共享、或者快速进入云来增加处理事务的能力。FASP技术将与IBM最近收购的SoftLayer云计算基础架构进行整合。
甲骨文公司宣布成为OpenStack基金会赞助商,计划将OpenStack云管理组件集成到Oracle Solaris、Oracle Linux、Oracle VM、Oracle虚拟计算设备、Oracle基础架构即服务(IaaS)、Oracle ZS3系列、Axiom存储系统和StorageTek磁带系统中。并将努力促成OpenStack与Exalogic、Oracle云计算服务、Oracle存储云服务的相互兼容。OpenStack已经在业界获得了越来越多的支持,包括惠普、戴尔、IBM在内的众多传统硬件厂商已经宣布加入,并推出了基于OpenStack的云操作系统或类似产品。
惠普在2013年推出基于惠普HAVEn大数据分析平台的新的基于云的分析服务。惠普企业服务包括大数据和分析的端对端的解决方案,覆盖客户智能、供应链和运营、传感器数据分析等领域。
苹果iCloud是美国消费者使用量最大的云计算服务。苹果公司在2011年就推出了在线存储云服务iCloud。
在2013年8月,戴尔公司云客户端计算产品组合全新推出Dell Wyse ThinOS 8固件和Dell Wyse D10D云计算客户端。依托Dell Wyse,戴尔可为使用Citrix、微软、VMware和戴尔软件的企业提供各类安全、可管理、高性能的端到端桌面虚拟化解决方案。
美国AT&T公司为企业提供了可按需灵活配置的云计算服务,可根据用户需求对安全、控制和性能进行组合配置。包括以服务的形式提供平台或计算能力、虚拟化等。
云计算及跨平台IT管理供应商CA Technologies在2013年11月推出针对System z的CA云存储技术,通过备份数据并将数据存档到云中,来帮助客户降低存储IBM大型机(IBM System z)上处理数据的成本。
推出开源云计算平台OpenStack的Rackspace公司在2013年10月收购以色列云技术公司ZeroVM。ZeroVM拥有专门为云而设计的hypervisor产品,该产品的设计兼顾了云计算的优势和局限性。
信息通讯技术服务供应商富士通于2013年4月在日本推出基于云计算的供应链风险管理服务SCRKeeper,用于高效准确评估和管理供应商的业务持续能力。
(二)发展趋势
1、云计算与CDN的界限更加模糊。CDN技术是DNS+Cache的模式,CDN服务商被称为“虚拟ISP”。CDN技术大量功能依赖软件系统实现,因此需要强大的容错、自恢复的技术支持。除了稳定性,还有按需扩展性、自动维护都是CDN所需要的,这正是“云计算平台”所能提供的。
2、开源技术正逐渐成为主流。SaaS(软件即服务)的出现,可减少对一些知名软件供应商的依赖性,如微软、甲骨文和SAP,现在每个公司开始看到机会。信息技术上的束缚越来越少,许多SaaS公司将其视为建造自己基础设施的方式。
3、公有云与私有云,从竞争关系变为互补。企业在从私有云安全性及可靠性中受益的同时,也利用了公有云的可扩展性和灵活性。未来对混合运算的需求会越来越多。
4、云Container技术是迁移应用更有效的途径。Container技术简化了部署和云应用的管理。未来主要发展Container封装和应用虚拟化技术,将每个独立用户分离在一个单独的Container中,并且使整个开发体验更好。
5、云计算技术的应用将提供更多的增值服务。在提供了基础架构技术之后,云存储供应商将提供存储服务等等。
四、国内云计算技术及产业现状
2012年5月,工业和信息化部发布《通信业“十二五”发展规划》,将云计算定位为构建国家级信息基础设施、实现融合创新的关键技术和重点发展方向。2012年9月,科技部发布首个部级云计算专项规划《中国云科技发展“十二五”专项规划》,对于加快云计算技术创新和产业发展具有重要意义。
我国云计算基础产品与操作系统技术方面取得显著进展。在云计算基础产品方面,我国已经突破EB级存储系统软、硬件技术和支持亿级任务并发处理的服务器系统技术。同时,互联网企业在大规模云计算操作系统方面取得突破,包括弹性计算系统、分布式计算系统、结构化数据存储系统和开放存储系统等。
2013年工业和信息化部正积极开展云计算综合标准的制定工作。在梳理现有各类信息技术标准的基础上制定新的云计算标准,修订已有的标准,建设形成满足行业管理和用户需求的云计算标准体系。
(一)部分省市政府搭建云计算基础平台,推进云计算的发展
国家发改委、工信部将北京、上海、深圳、杭州、无锡、哈尔滨市确定为国家云计算服务创新发展试点城市。
北京云基地的建设。作为云计算、大数据时代基础设施的建设者和创新者,云基地各创业企业的产品和服务涵盖云计算各个环节,包括服务器、模块化数据中心、瘦终端等硬件产品的设计和生产,云中间件、云管理平台、桌面虚拟化等基础软件研发;大数据、智能知识库、分布式计算等应用软件,以及定制化云计算解决方案,构成完整的上下游和中间平台完备的云生态产业链。
上海市在2010年8月颁布推进云计算产业发展行动方案,即“云海计划”,“上海市云计算产业基地”在上海市北高新技术服务业园区落户。
深圳市将云计算作为“智慧深圳”的重要支撑纳入深圳市“十二五”发展规划。深圳云计算国际联合实验室在2011年4月正式揭牌,该实验室是深圳云计算产业协会联合英特尔、IBM、金蝶等国内外相关企业创建的专业性技术与应用研发实验室。深圳云计算中心在2012年1月完成验收。
杭州云计算产业园在2011年10月开园,形成以“技术创新、人才创新和运作模式创新”为支撑的云计算产业创新体系,打造云计算产业集聚区。杭州湾云计算(西湖云公共服务平台)是全国首家利用云计算技术服务于电子商务产业的政、产、学、研一体的公共服务平台。
无锡城市云计算中心在2013年8月正式启用,作为国内首个物联网云计算中心,无锡城市云计算中心大量使用自主知识产权的产品、技术和国产设备,有效保障了云服务的“安全、自主、可控”。该中心现已为无锡电子政务、物联网、移动互联网等关键应用提供云计算服务,逐渐形成开放的城市云生态体系。
哈尔滨市提出以“发挥政府引导作用,以电子政务建设为切入点,大力推进云计算技术应用,以应用带市场、以应用促招商、以应用谋发展”的工作思路,确定了“通过利用政府资源,实施云计算应用示范工程,培育和引进一批云计算骨干企业,形成一批自主知识产权的核心技术和拳头产品,实现一批在全国具有示范意义的典型应用”的工作任务。
合肥城市云数据中心是在国家发改委安徽省数据灾备外包服务中心的基础上,由合肥广电、科大国祯、鸿淦数据联手打造的高科技公共服务平台,是安徽省已落成的规模和级别最高的数据中心,致力于打造一流的云技术服务平台,为合肥智慧城市建设提供云计算相关服务,加快“智慧合肥”落地步伐。
(二)企业和科研机构也在积极进行云计算相关项目的研发
曙光公司、NVIDIA公司、思杰公司在2014年1月共同合作推出基于GRID和CitrixXenDesktop技术的图形云计算产品——“云图”(W760-G10),解决了GPU硬件虚拟化的技术难题,这是我国首款真正意义上的专用图形云计算产品。
阿里云于2013年12月在“飞天”平台之上启动一系列举措。包括低门槛入云策略、一亿元扶持计划、开发全新开发者服务平台等多项内容。从产品、价格、服务以及第三方合作等多个角度,打破传统商业模式,以用户第一的思维,创新云服务,构建更加健康的云计算生态圈。2013年10月,阿里云推出“飞天5K集群”项目,取得技术上的重大突破,拥有了只有Google、Facebook这样的顶级技术型IT公司才能达到的单集群规模达到5000台服务器的通用计算平台。
百度在2011年9月正式开放其云计算平台,在云计算基础架构和海量数据处理能力已较为成熟,将陆续开放IaaS、PaaS和SaaS等多层面的云平台服务,如云存储和虚拟机、应用执行引擎、智能数据分析和事件通知服务、网盘、地图、帐号和开放API等。百度云OS是云和端结合的通用性平台,以个人为中心来组织数据和应用,形成产品研发的统一、落地终端的统一、运营渠道的统一。云OS提供网页App化的功能,还将支持新型的WebApp。
浪潮集团已形成涵盖IaaS、PaaS、SaaS三个层面的云计算整体解决方案服务能力,建立包括HPC/IDC、媒体云、教育云等跨越十余个行业的云应用并成功在非洲、东南亚等地区进行推广。通过承担“高端容错”和“海量存储”两个国家863计划重大专项,“浪潮天梭K1关键应用主机”和“浪潮PB级高性能海量存储系统”均通过国家验收,并已成功在金融、税务等核心领域部署。在2013年,浪潮发布了其全新升级的云数据中心操作系统云海OS V3.0,该产品基于开放、融合的技术理念,能够帮助用户从孤立低效的传统数据中心向智能高效的云数据中心转变。
华为公司秉承开放的弹性云计算的理念,如推出了FusionCloud云战略,提供云数据中心、云计算产品、云服务解决方案。“ICT软硬件基础设施、顶层设计咨询服务和联合第三方开发智慧城市应用”是华为企业业务的三个主要方向,在云数据中心的基础上,实现“云-管-端”的分层建设,打造可以面向未来的城市系统框架。华为在2013年的应用案例,如天津LTE政务网(可为政府、公安等行业用户提供),采用的是华为基于TD-LTE技术的方案,直接支持数据、视频业务,并为未来专业集群、应急通信车等提供资源预留。
腾讯公司在2013年9月宣布腾讯云生态系统构建完成,将借助腾讯社交网络以及开放平台来专门推广腾讯云。
联想公司在2013年9月与虚拟化和云基础架构解决方案的领导厂商VMware共建的“联想威睿技术联合实验室”正式落成,将在服务器虚拟化、桌面虚拟化、云计算数据中心建设、基础架构管理与运维、数据容灾等技术领域进行合作,共同开发适合我国客户的解决方案。
中国移动在2013年发布“大云”2.5版本,实现从私有云向混合云性质转变,系统容量也从小规模试点发展到规模化商用,而在应用方面,也从原来的边缘性业务渗透到了关键核心业务中。
华云数据公司在国内拥有超过15个城市20个数据中心上万台物理服务器集群,网络覆盖中国电信、中国联通以及华云自有边界网关协议(BGP)网络,实现从边缘到核心网络的全覆盖。华云数据自主研发并推出我国首个运营型PaaS平台——中国云应用平台。
易云捷讯在2013年10月成功发布易云云操作系统最新版本EayunOS 3.2, 标志着国内首款基于OpenStack的商业化云计算平台成功落地。易云云操作系统提供包括服务器虚拟化、网络虚拟化、存储虚拟化、大数据存储以及云服务运营在内的平台级整体解决方案。
杭州华三通信公司(H3C)在2013年9月推出CloudPack云业务系统。H3C云计算解决方案目前已在天津政务云、南京市教育云、北京电力、广铁集团、海南航空等众多项目中应用,H3C也已成为当前云计算应用领域最重要的厂商之一。
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