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云计算技术和产业的发展

发布日期:2018-06-06   来源:《智慧工厂》3期   作者:卞正岗   浏览次数:550
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【摘   要】:基于云计算定义,在追溯计算机简史的基础上,综述云计算技术发展与中国云计算的产业意义。

 关键词:云计算  计算机  西方云  中国云  应用

Abstract: Based on the definition of cloud computing, based on a brief history of computers, the development of cloud computing technology and the industrial significance of cloud computing in China are summarized.

Keywords: cloud computing computer western cloud china cloud application

【中图分类号】G623.58 【文献标识码】文章编号1606-5123201801-0000-00

1 引言

2017年我国工信部发布了《云计算发展三年行动计划(2017-2019)》。这是我国继2012年的《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之后,及结合《中国制造2025》和“十二五”系列规划部署,发出的明确目标。即“2019年,我国云计算产业规模达到4300亿元,突破一批核心关键技术,云计算服务能力达到国际先进水平,对新一代信息产业发展的带动效应显著增强。”

行动计划具体提出从五方面入手,即制定了五项重点任务:技术增强行动、产业发展行动、应用促进行动、安全保障行动、产业环境优化行动。特别提到工业云和政务云,提到云计算是推动制造业和互联网深度融合的重要力量。

2 定义

云计算的定义问题有很多种说法,因为它发展历史不长,而且它正处在概念导入和普及时期,所以我将美国国家标准与技术研究院(NIST)与中国电子学会云计算专家委员会在2011年发表的《云计算技术发展报告》中给出的定义分列于后。

前者为: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。

后者为:云计算是一种基于互联网的、大众参与的计算模式,其计算资源(计算能力、存储能力、交互能力)是动态、可伸缩、且被虚拟化的,以服务的方式提供。

云计算作为一种技术手段和实现模式,使得计算资源成为向大众提供服务的社会基础设施,云计算的出现,将使软件工程方法,网络和端设备的资源配置、获取信息和知识的方式,以至于现有信息产业的业态,都令产生重要变化,催生新型的产业和服务,推动传感网和物联网的发展,提升人类感知世界,认识世界的能力,使传感器产业和智慧工厂产业等都得到发展。

3 云计算溯源

计算机技术的发展历史,历经图灵计算到网络计算的演化,重要人物和组织有冯·诺依曼、戈登·摩尔、恩格尔巴特、文登·瑟夫和罗伯特·卡恩、马克·安德里森、网络科学与工程委员会等。

CPU为中心的一维计标模型和一维存储模型的冯氏结构,经过了“摩尔定律”时代电子器件集成度提高和通信带宽的高速增长。恩格尔巴特在鼠标、视窗、超文本系统、多媒体、在线呼叫、和远程视频会议等交互计算技术上的创造性贡献获得1997年的图灵奖,他还积极推动了APPAnet计划,他指出,交互式技术更为重要的是“建立一种方式,它使我们可以从不同的终端共同研究一个问题”,而后互联网革命成功,90年代更是形成了一股“一切基于IP”的浪潮。2004TCP/IP协议和互联网架构的联合设计者文登·瑟夫和罗伯特·卡恩共同获得当年的图灵奖,2005年获得美国总统自由勋章。1993年马克·安德里森等人开发了第一款浏览器“Mosaic”,直至Web 2.0,使向信息传递发展成一个多想沟通的社会网络体,从而互联网的社会化和个性化趋向已经形成。同事,随着Web服务和语义Web等新理念的形成,软件将以灵活的、开放的服务形式通过网络来组织并提供给用户。由于20099月网络科学与工程委员会发表的《网络科学与工程研究纲要》的影响,互联网逐渐成为一个真正的多网合一和多种业务的平台。

由于大量的网络实践和研究,1998年发现了小世界网络的特性,1999年发现了无标度网络及其幂律分布的路径,以此为标志,诞生了网络科学。

网络科学是研究自然和社会中复杂系统的定性和定量规律的一门广泛交叉的科学,它以丰富多彩的真实复杂网络为研究对象,分析复杂网络的各种拓扑结构及其性质,探索复杂网络系统的各种现象(涌现、突变、同步等)产生的机制,研究复杂网络上的各种动力学行为与控制方法,并应用了科学研究和工程实践。

4 云计算

云计算概念在1960年提出。现一般以2006Google提出云计算Google101为准,经过多年野蛮生长,现在已逐步进入应用繁荣的新阶段。

4.1 西方云

我国在云计算方面起步并不晚。国外情况是:美国2011年出品《联邦云计算战略》;欧盟2012年启动《释放欧洲云计算潜力》的战略计划;英国在2013年为13个研发项目拨款500万英镑;澳大利亚在2011年发布《澳大利亚政府云计算政策:最大化云计算的价值》文件;韩国在2011年制定了《云计算全面振兴计划》,前后投入4158亿韩元构建通用云计算基础设施;日本经济产业省2010年发布《云计算与日本竞争力研究》报告,解决云计算发展过程中的挑战性和关键性问题。具体企业有:亚马逊网络服务(AWS);思科与VMware;微软推出Cloud OS云操作系统;IBM2013年推出基于Open Stack和其他现有云标准的私有云服务,并发出一款云存储软件——Inter Cloud等;甲骨文公司成文Open Stack基金会赞助商,发展Open Stack云管理组件与多公司管理的继承,包括惠普、戴尔、IBM等公司;惠普在2013年推出惠普HAVEn大数据分析平台的新的基于云的云服务;苹果公司iCloud;是美国消费者使用量最大的云计算服务,还在2011年就推出了在线存储云服务iCloud;戴尔公司云客户端计算产品组合,全新推出Dell Wyse Thin OS 8固件和Dell Wyse D10D云计算客户端,从而提供各类安全、可管理、高性能的端到端桌面虚拟解决方案。

其他还有美国ATT公司、云计算及跨平台IT管理供应商CA TechnologiesRackspace公司、日本富士通推出基于云计算的供应链风险管理服务SCRKeeper等。

现在身边的云计算有Webmail(邮件服务、网络搜索服务、电子商务服务、网络相册服务)和维基百科(Wikipedia)服务。

4.2 中国云

我国云计算市场近十年来保持快速发展态势。2015年市场规模为378亿元,增速31.7%。其中专有亏市场规模为275.6亿元,年增长率27.1%2016年增速仍为25.5%,市场规模为346亿元。

国内企业方面,曙光公司、NVIDIA公司、思杰公司在2014年合作推出图形云计算产品——“方图”(W760—G10),解决了CPU硬件虚拟化的技术难题。阿里云在“飞天”平台之上启动一系列举措,构建更加健康的云计算生态圈,还推出“飞天5K集群”项目,建成单集群规模达到5000台服务器的通用计算平台。

百度在20119月正式开放云计算平台,开放多层面的云平台服务,如云存储和虚拟化,应用执行引擎、智能数据分析和事件通知服务、网盘、地图、账号和开放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。其他还有浪潮、华为、腾讯、联想、中国移动、华为数据公司、易云捷讯、杭州华三通讯公司(H3C),都是当前云计算领域重要的厂商。

我国云计算基础产品与操作系统技术方面取得显著进展。已经突破EB级存储系统、硬件技术和支持亿次任务并发处理的服务器系统技术,互联网企业在大规模云计算操作系统方面也取得突破。工信部正在开展云计算综合标准的制定工作。

作为云计算试点城市,背景、上海、深圳、杭州、无锡、哈尔滨已经搭建云计算基础平台,无锡云计算中心在2013年正式启用,作为国内首个物联网云计算中心,大量使用国产设备,有效保证了了云服务的“安全、自主、可控”。深圳将云计算作为“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20114月正式揭牌,它联合了英特尔、IBM、金蝶,深圳云计算中心在20121月完成验收。此外还有合肥等城市。合肥云数据中心是在国家发改委安徽省数据外包服务中心的基础上的云科技公共服务平台,为合肥智慧城市建设提供云计算相关服务。

5 云计算技术

在“互联网+”范畴中,云计算是互联网技术的衍生物,它是虚拟化的延伸,其关键技术包括了虚拟化技术、分布式技术、并行计算、云安全等。

5.1 云计算架构分层

有多种说法,一般划分为基础设施层、平台层和软件服务层,共三个层次。又可以说它

是服务计算的三类典型封装模式,结合图二介绍如下:

基础设施即服务(Infrastructure as a Service,Iaas)可以看作硬件/操作系统层面的服务封装,主要包括计算机服务器、通信设备、存储设备等,能够按需向客户提供的计算能力、存储能力或网络能力等IT基础设施类服务。它统一虚拟化为虚拟资源池中的计算资源、存储资源和网络资源,当用户订购这些资源时,数据中心管理者直接将订购的份额打包提供给用户。

平台即服务(Platform as a Service,paaS)可以看作组件和中间件岑面的服务封装,即PaaS定位于通过互联网为用户提供一整套开发运行和运营应用软件的支撑平台。

软件即服务(Software as a Service,Saas)可以看作应用软件层面的服务封装,即通过互联网为用户提供软件服务的软件应用模式,用户不需要再花费大量投资用于硬件,软件和开发团队的建设,只需要支付一定的租赁费用,就可以通过互联网享受到相应的服务,而且整个系统的维护也由厂商负责。

5.2 云计算的任务

把上节所述的服务称作为服务计算,作为云计算任务的一种。此外,还有变粒度计算、

软计算、不确定计算、人参与的计算和物参与的计算。

服务计算,要把信息资源提供给用户,要达到像人们用水、电那样的水平,如做即按即取的服务。服务互操作必须做到普适、易懂、易用,软件互操作方式应随之而变,做到云计算服务的“生态循环”,属性和自然界的水循环相似。

下面简略介绍其他云计算任务:

变粒度计算可以更好地模拟人的思维过程,在不同分辨率或尺度上对数据、信息和知识进行加工处理。

软计算解决在使用人类自然语言进行交互的问题。还包括数据挖掘、人工智能等相关内容。

不确定计算是在云计算面临网络上大量数据、服务等资源不断变化的情况下出现的,最终实现在线自适应技术。

人参与的计算活动可以为人机交互户、机人交互、人人交互等方式。内容很多,从略。

物参与的计算要解决物联网与云计算之间的关系。感知层、传输层之上有信息处理层,即通过后台的云计算系统来进行智能分析管理;通过对各种能力资源共享、业务快速部署、人物交互新业务扩展、信息价值深度挖掘等多方面的促进,带动整个产业链的升级。物计算模式还强调实时控制,对终端设备的性能要求较高,如智能化的汽车电子、数据机床、安全监控系统、智能家居设备等。

5.3 云计算中心和热点问题

社会化、集约化与专业化的信息服务通过各种云计算中心得以体现,它包含了云计算服务、也包含了云计算平台。

(1)云计算中心的关键技术有:弹性伸缩和动态调配;高端、可靠的数据传输交换和事件处理;海量数据的存储、处理和访问;智能化管理监控和“即播即用”式的部署应用;并行计算框架;多租赁与按需计费;绿色节能等。看看云计算中心的搜索引擎体系架构及并行采集和分析模块、并行索引和分布式检索模块、日志处理模块,对于当今的自动化控制系统(DCS)的提升,是大有好处的。

(2)云计算热点问题有:云计算与网格计算的差别;云计算中心是否是超算中心;人们对云计算安全(云安全)的要求(云计算中心的信息安全、安全作为服务、云安全的本质更多是信任管理);云计算标准化的重点在服务互操作等。国际标准化组织(ISO)2009年增设了两个云计算研究组:ISO/IEC JTC1/SC7ISO/IEC 1/SC38,下设云计算中IT治理研究组、云计算研究组(制定相关术语等)、分布式管理组等。其他还有云计算安全联盟(CCSA)、开放网络计算论坛(OGF)、对象管理工作组(OMG)、存储网络行业协会(SNIA)、开放云计算联盟(OCC)、云计算互操作性论坛(CCIF)等,也在致力于建立安全、架构和软件测试等方面的云计算技术标准。此外还有The Open Group云计算工作组,成员包括金蝶、IBMHP、凯捷,SAPOracle等公司,这其中有不少是我们自动化行业搞管控一体化的相关技术人员所熟知的公司。国内相关组织也在行动,也有人参加了ISO/IEC JTC1/SC38云计算研究组的联合编辑。

6 云计算应用

(1)电子信息产业首当其冲:特别是移动通信产业,已出现了中国移动的“大云”、中国电信的“星云”、中国联通的“沃云”。软件产业方面,开发社区及开源、开放软件新生物出现,这是一个好兆头。

(2)工信部的《行动计划》:提出的以工业云、政务云为切入点,特别提出为中、小企业提供服务,推进两化融合。工业运方面将提出如下诸点。

(3)云制造服务平台:中小企业解决了设计工艺、制造能力、制造设备及营销等不足问题,提供了协同服务及专家服务,解决企业在销售及售后使用中面临的诸多问题。具体有包头内蒙古科技大学李强等人解决了云制造平台的虚拟云桌面问题的实例等。更有宁夏大学周军等人解决了基于云制造与3D打印的阀门服务课题的难题等,中国机械制造行业在行动。

(4)大型企业:PCS/MES/ERPCRM等系统,已推广了多年,如今与云计算技术相结合,也在行动,它将是一个在云中的实际行动,前景看好,而且惠及中小企业。

CRM服务提供商突破传统CRM产品理念的局限,积极地向SaaS、在线、视觉、SNS等新的领域扩展,在线CRM专门为中小企业量身打造的在线营销管理、销售管理、整合客户生命周期管理工具。云计算可以根据不同需要定制差异化解决方案,企业可以更灵活地部署CRM应用,云计算年复合增长率将突破60%,而且对移动终端、社区功能的支持将成为亮点。这方面国内领先的供应商有XToolsSalesforce等。CRM在云计算中广泛应用将形成新浪潮。

云计算在ERP中有三个关键技术解决方案,即采用Linux等软件部署服务器集群方案;采用数据加密传输加密存储、实时备份、容灾备份等技术的IDC方案;采用WEB技术开发的,由KERNELFieldEntity组成的云计算架构ERP应用方案。

在企业信息话建设中,管理层ERP最为重要,在“后ERP时期”,给予ERP的云计算最受重视。云计算结合了开源软件和SaaS的优点,并在技术上解决了大规模并行计算、数据分布存储、数据实时备份、应用高度集成以及安全可靠的个性化应用等问题,因此云计算ERP服务对于使用者来说,部署ERP非常有利于他的企业发展。

云计算ERP的实施效率高,由于企业无需自行建设基础架构和系统平台,同时无需开发应用项目,因而可以节省传统项目90%的实施时间。云计算ERP服务是先是用后付款,企业可以通过在线培训了解系统信息,并结合企业自身实际使用服务,使实施效率得到了革命性的提升。

所以企业CRMERP系统迁移到云中,是一个非常重要的趋势。

(5)云计算在电网中的应用:电力云是通过硬件资源、平台组件、应用软件的集中服务,为电力企业及电力客户、合作伙伴提供集中统一、按需服务、弹性扩展、安全可靠的云计算服务模式,提升资源应用效率、提高信息处理能力、增强集约化管理水平、讲滴系统建造运营成本。

应用包括以下几方面:电能质量在线监测、智能变电站、电力仿真、电网GIS空间信息服务平台等。下面就是最后一方面,简单介绍一下,随着一级而部署建设进程的加快,GIS系统在矢量地图、卫星图气、地理高程图等海量数据存储管理、地图发布、拓扑分析计算等方面的性能远远不能满足未来的应用需求。现做到对提升海量数图数据的存取访问速度,实现集中的存储管理,加快了对GIS用户的_求响应速度。提升地图发布效率;提升对停电分析、路网分析业务的响度能力;提升对地图查询匹配的速度。

(6)其他:云计算爱游戏、电商、视频、金融、医疗、教育、政务等领域等方面发展很迅速。在云计算和物联网相互融洽方面,首先做到将现实世界的物体通过传感器和互联网连接起来,通过射频识别(RFID)装置,红外传感器,全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备,按约定的协议,把把任何物品与互联网相连,进行信息交互和通信,以实现智能化识别、定位跟踪、监控和管理。与物联网相近的还有智慧地球等。用信息和信息技术精确调控物质和能量,感知、认知和控制等级尤为重要,云计算的价值就是在于助力互联网和物联网,克服传感器及物联网每个节点计算能力差的缺点,成为人类感知和认知的工具,从而推动产业向服务的转化,加速信息化与工业化融合,在于促进绿色计算。

6 结束语

30年前个人计算机进入千家万户,20年前互联网进入千家万户,现在服务正随云计算进入千家万户,社会社会与经济发展催生云计算,人作为生命体自身的感受和认知能力并没有急剧增长,迫切需要新技术突破对信息的加工。由于信息海量化趋势在加速,但人们只需求与自己相关的个性化信息,即人们已从对简单的信息的需求转化为对有用信息和知识的需求。通过云计算的感知能力和认知能力将真正进入网络,挣脱了时间和距离的束缚,得到极大的延伸。信息服务必然走向社会化、集约化和专业化,而社会化、集约化和专业化的云计算也进入了时间阶段。

参考文献(略)

 

 
 
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