云计算——提供强大而安全的“计算力”

制图:张丹峰

多年来，中国十分重视发展新一代信息产业。国务院发布了《关于推进云计算创新发展培育信息产业新形式的意见》。工业和信息化部制定了云计算第十三个五年计划，科技部部署了国家重点研发计划“云计算与大数据”，为云计算发展提供顶层设计。

事实上，云计算并不是一个全新的概念。它的发展历史可以追溯到1956年虚拟化技术的正式引入。云计算在中国的发展大致经历了三个阶段:2010年前的准备阶段；2011年至2013年是一个稳定增长的时期。自2014年以来，中国云计算产业进入了快速发展阶段。目前，云计算正在从一种新的模式向传统模式转变，并与传统产业深度融合。据中国信息通信研究院统计，全球云计算市场总体呈现稳定增长，未来几年平均市场增长率约为20%。预计到2022年，全球市场规模将超过2700亿美元，中国云计算市场规模将达到1731亿元。

要支持的四大技术

云计算是什么样的技术？

通过高速网络，云计算连接了大量独立的计算单元，提供了可扩展的高性能计算能力。它的主要特点是:资源虚拟化、按需服务、无处不在的访问、可扩展的部署和收费使用。

简而言之，用户的计算需求不需要在本地计算机上实现，只需要移交给“云平台”。“云平台”将大量数据分解成许多小任务，将它们分发给许多服务器，最后汇总计算结果并返回给用户。例如，你不必建造自己的船、网、出海和做饭吃鱼。你只需要向酒店下订单。这家旅馆将按时供应食物，同时为许多顾客服务。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。在不断增长的需求驱动下，云计算技术不断升级，其应用越来越普及。

云计算主要包括四个功能领域:数据访问处理、资源分配和共享、系统安全和服务的灵活应用。这四个功能领域由四项技术支持:数据中心技术、软件定义技术、云安全技术和移动云技术。

数据中心主要是硬件设备，负责组织、处理、存储和传输数据。根据用户在数据中心扮演的角色，他们可以分为平台提供商、服务提供商和最终用户。其中，平台提供商为数据中心提供软件和硬件基础设施(如阿里云)；服务提供商提供各种网站、手机应用和其他应用软件；最终用户是数据中心服务的主要对象。微信和微博等常用社交软件的用户是最终用户。

软件定义技术的核心是“资源虚拟化”和“功能可编程”。它的主要任务是“分配工作”给硬件，并负责组织、协调和协调。这就像拥有一台性能良好的服务器，通过资源虚拟化实现“一地两检”，并承担多台服务器的工作，从而保证云计算的基本需求。通过这些技术，软件定义可以支持计算资源池的无限扩展，解决存储分配不均的问题，提高云平台的网络吞吐量。

如果将数据移交给“云”进行处理，是否会导致泄漏？云计算越流行，信息安全问题就变得越紧迫。信息安全侧重于加密和隐私保护。网络安全的关键是防止非法访问和恶意代码。云安全的核心是共享技术的安全使用。具体而言，云安全技术包括数据安全、访问控制和身份认证、共享技术问题、系统安全漏洞、内部威胁等。云安全是复杂多变的，云服务提供商应承担更多的安全责任，不断推进云计算安全生态的建设和完善。

在过去的10年里，我相信人们有一种共同的感觉:手机变得越来越智能和无处不在。许多过去只能在电脑和电视上进行的办公和娱乐活动现在可以通过手机来完成，一些功能在手机上更方便。这背后的重要技术支持之一是移动云技术。在云计算的四大支柱技术中，这项技术最接近普通人:它将云计算的计算和存储优势应用于移动终端，从而突破移动终端的资源限制，提高用户体验。

不断升级，变得更加“用户友好”

随着互联网的飞速发展，用户数量不断增加，业务种类层出不穷。在此期间，“双11”购物节等难以准确预测业务负荷和技术需求的典型情况时有发生，对现有云计算技术系统提出了挑战。在物联网时代，如何为用户提供更加灵活方便的信息服务？如何为服务运营商提供更简单、可定制和可管理的技术框架？新问题和新需求层出不穷，推动着云计算技术的迭代。

经过多年的发展，云计算掌握了哪些“新技能”？云计算的技术前沿主要包括混合云技术、超融合技术、边缘计算技术等。

超级融合技术是为了解决传统存储设备的容量、性能和计算能力不匹配的问题而发展起来的。超融合架构是指同一组单元设备不仅具有计算资源和技术，如计算、网络和存储，还包括与存储相关的技术，如缓存加速、重复数据消除和在线数据压缩。一般来说，建设一个数据中心需要单独购买一批服务器、一批交换机、一批存储器和相关软件，但现在只需要购买一批同构的超集成机:模块化无缝水平扩展可以通过网络实现，形成统一的资源库。

边缘计算是一种新的计算模式，有助于解决中心容量不足、网络延时长、传输能耗高、隐私保护差等问题。让我们举两个活生生的例子:我们经常使用的视频会议和云存储是边缘计算技术的产物。今天，视频会议已经成为许多人的标准。在视频会议中，语音延迟、视频质量差和冻结屏幕共享并不罕见。广泛使用的云存储(例如百度云)有时看起来很慢，甚至无法访问。边缘计算技术可以有效缓解这些问题。

广泛使用的接地气体

只有应用得当，云计算的技术价值才能得以实现。目前，云计算正通过信息产业市场深入融入我们的日常工作和生活。*云、金融云、工业互联网和工业云等技术不仅给我们带来了极大的便利，也为中国的经济发展注入了活力。

电子政务云由*部门主导，由专业信息企业实施。电子政务云使用云计算技术来简化、优化和集成*电子政务系统的管理和服务。同时，为*部门提供基础设施、支撑软件、应用服务、信息资源、运营保障和信息安全等云服务。

在保证金融机构信息安全、合规性、数据隔离等要求的同时，金融云为金融企业应对突发业务需求、部署业务快速上线、实现业务创新和改革提供了强有力的支持。我们生活中经常使用的支付工具，如支付宝和微信支付，是典型的金融云服务。

工业云通过网络为制造企业提供灵活、可共享的资源，根据用户需求提供高质量、及时、低成本的服务，实现制造需求与社会化制造资源的高质量、高效连接。工业云还可以为中小型企业提供云主机租赁服务和智能办公系统，这些都是他们难以独立开发的。与传统云计算相比，工业云可以促进工业资源和业务能力的共享和供需对接，为R&D设计、生产制造、营销服务、管理等制造业提供应用服务。

如今，云计算已经成为关系到国计民生的重要产业，并以各种应用形式进入普通百姓的家中。可以预见，随着“新基础设施”布局进程的逐步深入，以云计算为代表的数字技术产业发展潜力巨大，将成为中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。

(作者是北京工业大学教授)

推荐阅读:

1.云计算导论:李伯虎总编辑；由机械工业出版社出版。

2.云计算项目:由陈国良和钟鸣编辑；由人民邮电出版社出版。

3.“云计算:概念、技术和架构”:美国[]托马斯·艾尔等译，龚义利等译，机械工业出版社出版。