云计算白皮书

天云科技云计算白皮书

目录

1 概述3

1.1云计算的概念3 1.2云计算的特点4 1.3云计算的分类5 1.4云计算实现机制6 1.5云计算发展现状8

2 云计算应用方向与实例10

2.1基础设施租用10 2.2海量数据管理12 2.3在线软件服务12 2.4云安全应用14

3 云计算优势分析17

3.1性价比优势17 3.2应用优势20 3.3可靠性优势20 3.4安全性优势21

4 云计算发展趋势22

4.1云计算的历史定位22 4.2云计算与3G和物联网25 4.3云计算与网格融合发展25

5 云计算演进策略28

5.1云计算带来的变革28

5.1.1 机遇28

5.1.2 挑战29 5.2政府部门的演进策略31 5.3运营商的演进策略33 5.4典型行业的演进策略34

5.4.1 能源行业35

5.4.2 服务行业35

5.4.3 教育行业36

5.4.4 医疗行业37

6 天云科技与云计算38

6.1 我们的使命39

6.2 我们的团队39

6.3 服务和产品39

6.4 推动形成云产业链40

1 概述

“云计算”这个词汇是Google CEO埃里克·施密特于2006年8月9日在搜索引擎战略会议上的演讲中首次提到。2007年第3季度，这个词汇开始引起广泛关注，随后公众对这个词的搜索量呈爆炸式增长。一时间，众说纷芸，有人称之为炒作，有人猛烈抨击，有人迅速转型，有人大声叫好。经过短短的几年发展，云计算已经形成了雷霆万钧的势能和横扫千军的动能。Google、Amazon、IBM与微软等互联网与IT巨头纷纷把云计算作为自己未来的核心战略。更重要的是在硅谷近百家新型云计算创新企业正在兴起，业务范围涉及从硬件、软件到应用的各个领域；这些企业创新的势头及其目标定位颇像三十年前个人计算机及十五年前互联网刚刚出现的时候，具有创新精神的小公司迅速而大量涌现，这些公司在刚成立时便立志从技术、服务、商业模式等方面挑战与颠覆现有的IT产业格局。

1.1 云计算的概念

然而，对于到底什么是云计算，至少可以找到100种解释，目前还没有公认的定义。本白皮书给出一种参考定义：

云计算是一种商业计算模型，它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使用户能够按需获取计算力、存储空间和信息服务。

这种资源池称为“云”。“云”是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，通常是一些大型服务器集群，包括计算服务器、存储服务器和宽带资源等。云计算将计算资源集中起来，并通过专门软件实现自动管理，无需人为参与。用户可以动态申请部分资源，支持各种应用程序的运转，无需为烦琐的细节而烦恼，能够更加专注于自己的业务，有利于提高效率、降低成本和技术创新。云计算的核心理念是资源池，这与早在2002年刘鹏教授提出的网格计算池（Computing Pool）的概念非常相似。网格计算池将计算和存储资源虚拟成为一个可以任意组合分配的集合，池的规模可以动态扩展，分配给用户的处理能力可以动态回收重用。这种模式能够大大提高资源的利用率，提升平台的服务质量。

之所以称为“云”，是因为它在某些方面具有现实中云的特征：云一般都较大；云的规模可以动态伸缩，它的边界是模糊的；云在空中飘忽不定，无法也无需确定它的具体位置，但它确实存在于某处。之所以称为“云”，还因为云计算的鼻祖之一亚马逊公司将大家曾经称为网格计算的东西，取了一个新名称“弹性计算云”（Elastic Computing Cloud），并取得了商业上的成功。

云计算是并行计算（Parallel Computing）、分布式计算（Distributed Computing）和网格计算（Grid Computing）的发展，或者说是这些计算科学概念的商业实现。云计算是虚拟化（Virtualization）、效用计算（Utility Computing）、将基础设施作为服务IaaS （Infrastructure as a Service）、将平台作为服务PaaS（Platform as a Service）和将软件作为服务SaaS（Software as a Service）等概念混合演进并跃升的结果。

计算机的核心是解决信息与知识的存储、处理和传播问题。它的第一阶段是以IBM 为代表的主机时代，最主要的特点是信息被中央主机所控制，用户需要获取信息时，要通过特定的终端连接到主机。七十年代末个人计算机的革命改变了这一结构。个人计算机可以把个人的信息存放在自己的计算机，使每个人成为“自己知识的主人”。这场个人计算机革命极大地推动了社会进步，知识普及的同时也打破了IBM的垄断，产生出微软、Intel、Apple等一代企业巨头，并使美国牢固地占领了这个技术制高点，极大地提高了世界经济的效率。互联网的出现使得个人计算机可以通过网络连接起来，更为彻底的改变了信息和知识的传播方式，极大提高了信息和知识传布的效率。技术变革演变至此，个人计算机的发展仍然面临一个很大问题，就是每台计算机的功能与能力利用很不充分，信息不能充分和高效共享，操作复杂，成本居高不下。随着网络尤其是宽带网络的发展，以及“虚拟化软件”技术的实现，人们意识到“网络即是计算机”，我们可以把计算能力、存储能力再一次集中起来，放在“网络”中去。当我们需要的时候，就通过网络拿下来，不需要时就放在网络上面。这种无所不在的计算能力，被人们形象地称为“云”。从主机的集中到个人计算机的分散，乃至新的一次集中，计算机的发展似乎也在遵循着“否定之否定”的钟摆定理。这次新的集中的结果将使每个“计算终端”的计算能力更强，计算成本更便宜——所谓“书本一样的价格，超级计算机一样的能力”。

有人将这种模式比喻为从单台发电机供电模式转向了电厂集中供电的模式。它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水和电一样，取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。

再用一个比喻来形容“云计算”。水在人类文明发展历程中的作用非常重要。用来存储、处理和传播信息和知识的计算机的发展历程，与人类储存、使用和管理水的历程，有很多相似之处。在原始部落以及游牧时期，人们的生活和生产局限在靠近水源的范围，需要水的时候，要去江河湖泊里取水回来，“江河湖泊”就像“主机”。到了个人计算机时代，如同人类的农耕时代，由于家家都有水井，人们的生活和生产获得了更多的自由和便利；“水井”很像个人计算机，自给自足，但是不能共享、大量闲置，严重浪费和低效。等我们到了城市，有了发达的自来水网络，“水”被集中起来保质、随时、随地的提供给人们，文明因此进入了一个新阶段，就像“云计算”将以宽带网络和新一代软件与服务带领我们进入信息化新时代。

1.2 云计算的特点

云计算具有以下特点：

1）超大规模。“云”具有相当的规模，Google云计算已经拥有200多万台服务器，亚马逊、IBM、微软和Yahoo等公司的“云”均拥有几十万台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。

2）无处不在。云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解应用运行的具体位置，只需要一台笔记本或一个PDA，就可以通过网络服务来获取各种能力超强的服务。

3）高可靠性。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务

的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机更加可靠。

4）通用性。云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一片“云”可以同时支撑不同的应用运行。

5）高可扩展性。“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。

6）按需服务。“云”是一个庞大的资源池，用户按需购买，像自来水、电和煤气那样计费。

7）极其廉价。“云”的特殊容错措施使得可以采用极其廉价的节点来构成云；“云”的自动化管理使数据中心管理成本大幅降低；“云”的公用性和通用性使资源的利用率大幅提升；“云”设施可以建在电力资源丰富的地区，从而大幅降低能源成本。因此“云”具有前所未有的性能价格比。

1.3 云计算的分类

云计算按照服务类型大致可以分为三类：将基础设施作为服务IaaS 、将平台作为服务PaaS 和将软件作为服务SaaS ，如图1-1所示。

IaaS 将硬件设备等基础资源封装成服务供用户使用，如亚马逊云计算AWS （Amazon Web Services ）的弹性计算云EC2和简单存储服务S3。在IaaS 环境中，用户相当于在使用裸机和磁盘，既可以让它运行Windows ，也可以让它运行Linux ，因而几乎可

如：Salesforce online CRM

如：Google App Engine Microsoft Windows Azure

如：Amazon EC2/S3

图1-1 云计算的服务类型

以做任何想做的事情，但用户必须考虑如何才能让多台机器协同工作起来。AWS 提供了在节点之间互通消息的接口简单队列服务SQS （Simple Queue Service ）。IaaS 最大的优势在于它允许用户动态申请或释放节点，按使用量计费。运行IaaS 的服务器规模达到几十万台之多，用户因而可以认为能够申请的资源几乎是无限的。同时，IaaS 是由公众共享的，因而具有更高的资源使用效率。

PaaS 对资源的抽象层次更进一步，它提供用户应用程序的运行环境，典型的如Google App Engine 。微软的云计算操作系统Microsoft Windows Azure 也可大致归入这一类。PaaS 自身负责资源的动态扩展和容错管理，用户应用程序不必过多考虑节点间的配合问题。但与此同时，用户的自主权降低，必须使用特定的编程环境并遵照特定的编程模型。这有点像在高性能集群计算机里进行MPI 编程，只适用于解决某些特定的计算问

题。例如，Google App Engine只允许使用Python和Java语言、基于称为Django的Web 应用框架、调用Google App Engine SDK来开发在线应用服务。

SaaS的针对性更强，它将某些特定应用软件功能封装成服务，如Salesforce公司提供的在线客户关系管理CRM（Client Relationship Management）服务。SaaS既不像PaaS一样提供计算或存储资源类型的服务，也不像IaaS一样提供运行用户自定义应用程序的环境，它只提供某些专门用途的服务供应用调用。

图1-2 IaaS、PaaS和SaaS之间的关系

IaaS、PaaS和SaaS之间的关系如图1-2所示。需要指出的是，随着云计算的深化发展，不同云计算解决方案之间相互渗透融合，同一种产品往往横跨两种以上类型。例如，Amazon Web Services是以IaaS发展的，但新提供的弹性MapReduce服务模仿了Google 的MapReduce，简单数据库服务SimpleDB 模仿了Google的Bigtable，这两者属于PaaS 的范畴，而它新提供的电子商务服务FPS和DevPay以及网站访问统计服务Alexa Web服务，则属于SaaS的范畴。

1.4 云计算实现机制

由于云计算分为IaaS、PaaS和SaaS三种类型，不同的厂家又提供了不同的解决方案，目前还没有一个统一的技术体系结构，对读者了解云计算的原理构成了障碍。为此，本白皮书综合不同厂家的方案，构造了一个供参考的云计算体系结构。这个体系结构如图1-3所示，它概括了不同解决方案的主要特征，每一种方案或许只实现了其中部分功能，或许也还有部分相对次要功能尚未概括进来。

管理中间件

资源管理 任务管理

用户管理

负载均衡 故障检测 映像部署和管理 使用计费 用户环境配置 用户交互管理 故障恢复 监视统计 账号管理 安全管理 访问授权 综合防护 安全审计

服务接口 服务注册 服务查找 服务访问 服务工作流

SOA 构建层 计算资源池 资源池 计算机 存储器 数据库 物理资源 存储资源池 网络资源池 数据资源池 软件资源池

软件

网络设施 身份认证 任务执行 任务调度 生命期管理

图1-3 云计算技术体系结构

云计算技术体系结构分为四层：物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA （Service-Oriented Architecture ，面向服务的体系结构）构建层。物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件等。资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，如计算资源池、数据资源池等。构建资源池更多的是物理资源的集成和管理工作，例如研究在一个标准集装箱的空间如何装下2000个服务器、解决散热和故障节点替换的问题并降低能耗。管理中间件层负责对云计算的资源进行管理，并对众多应用任务进行调度，使资源能够高效、安全地为应用提供服务。SOA 构建层将云计算能力封装成标准的Web Services 服务，并纳入到SOA 体系进行管理和使用，包括服务接口、服务注册、服务查找、服务访问和服务工作流等。管理中间件层和资源池层是云计算技术的最关键部分，SOA 构建层的功能更多依靠外部设施提供。

云计算的管理中间件层负责资源管理、任务管理、用户管理和安全管理等工作。资源管理负责均衡地使用云资源节点，检测节点的故障并试图恢复或屏蔽之，并对资源的使用情况进行监视统计；任务管理负责执行用户或应用提交的任务，包括完成用户任务映象（Image ）的部署和管理、任务调度、任务执行、任务生命期管理等；用户管理是实现云计算商业模式的一个必不可少的环节，包括提供用户交互接口、管理和识别用户身份、创建用户程序的执行环境、对用户的使用进行计费等；安全管理保障云计算设施的整体安全，包括身份认证、访问授权、综合防护和安全审计等。

基于上述体系结构，本白皮书简述云计算的实现机制，如图1-4所示。

图1-4 简化的IaaS实现机制图

用户交互接口向应用以Web Services方式提供访问接口，获取用户需求。服务目录是用户可以访问的服务清单。系统管理模块负责管理和分配所有可用的资源，其核心是负载均衡。配置工具负责在分配的节点上准备任务运行环境。监视统计模块负责监视节点的运行状态，并完成用户使用节点情况的统计。执行过程并不复杂，用户交互接口允许用户从目录中选取并调用一个服务，该请求传递给系统管理模块后，它将为用户分配恰当的资源，然后调用配置工具为用户准备运行环境。

1.5 云计算发展现状

由于云计算是多种技术混合演进的结果，其成熟度较高，又有大公司推动，发展极为迅速。Google、亚马逊和Yahoo等大公司是云计算的先行者。云计算领域的众多成功公司还包括VMware、Salesforce、Facebook、YouTube、MySpace等。

亚马逊研发了弹性计算云EC2（Elastic Computing Cloud）和简单存储服务S3（Simple Storage Service）为企业提供计算和存储服务。收费的服务项目包括存储空间、带宽、CPU资源以及月租费。月租费与电话月租费类似，存储空间、带宽按容量收费，CPU 根据运算量时长收费。在诞生不到两年的时间内，亚马逊的注册用户就多达44万人，其中包括为数众多的企业级用户。

Google是最早的云计算技术的使用者之一。Google搜索引擎就建立在分布在200多个站点、超过百万台的服务器的支撑之上，而且这些设施的数量还在迅猛增长。Google 的一系列成功应用平台，包括Google地球、地图、Gmail、Docs等也同样使用了这些基础设施。采用Google Docs之类的应用，用户数据会保存在互联网上的某个位置，可以通过任何一个与互联网相连的终端十分便利地访问和共享这些数据。目前，Google已经允许第三方在Google的云计算中通过Google App Engine运行大型并行应用程序。Google值

得称颂的是它不保守，它早已以发表学术论文的形式公开其云计算三大法宝：GFS、

MapReduce和Bigtable，并在美国、中国等高校开设如何进行云计算编程的课程。相应的，模仿者应运而生，Hadoop是其中最受关注的开源项目。

IBM在2007年11月推出了“改变游戏规则”的“蓝云”计算平台，为客户带来即买即用的云计算平台。它包括一系列自我管理和自我修复的虚拟化云计算软件，使来自全球的应用可以访问分布式的大型服务器池，使得数据中心在类似于互联网的环境下运行计算。IBM正在与17个欧洲组织合作开展名为RESERVOIR的云计算项目，以“无障碍的资源和服务虚拟化”为口号，欧盟提供了1.7亿欧元作为部分资金。2008年8月，IBM宣布将投资约4亿美元用于其设在北卡罗来纳州和日本东京的云计算数据中心改造，并计划2009年在10个国家投资3亿美元建设13个云计算中心。

微软紧跟云计算步伐，于2008年10月推出了Windows Azure操作系统。Azure（译为“蓝天”）是继Windows取代DOS之后，微软的又一次颠覆性转型——通过在互联网架构上打造新云计算平台，让Windows真正由PC延伸到“蓝天”上。Azure的底层是微软全球基础服务系统，由遍布全球的第四代数据中心构成。目前，微软已经配置了220个集装箱式数据中心，包括44万台服务器。

在我国，云计算发展也非常迅猛。2008年，IBM先后在无锡和北京建立了两个云计算中心；世纪互联推出了CloudEx产品线，提供互联网主机服务、在线存储虚拟化服务等；中国移动研究院已经建立起1024个CPU的云计算试验中心；解放军理工大学研制了云存储系统MassCloud，并以它支撑基于3G的大规模视频监控应用和数字地球系统。作为云计算技术的一个分支，云安全技术通过大量客户端的参与和大量服务器端的统计分析来识别病毒和木马，取得了巨大成功。瑞星、趋势、卡巴斯基、McAfee、Symantec、江民、Panda、金山、360安全卫士等均推出了云安全解决方案。2008年11月25日，中国电子学会专门成立了云计算专家委员会。2009年5月22日，中国电子学会隆重举办首届中国云计算大会，1200多人与会，盛况空前。2009年11月2日，中国互联网大会专门召开了“2009云计算产业峰会”。2009年12月，中国电子学会举办了中国首届云计算学术会议。2010年5月，中国电子学会将举办第二届中国云计算大会。

美国国际数据公司（IDG）预计，到2012年，全球“云计算”服务市场规模将达到420亿美元；到2013年云计算服务开支将占整个IT开支增长幅度的近三分之一；而知名投资银行美林则预计全球云计算市场规模到2011年将达到1600亿美元，其中商业和办公软件的云计算市场规模将达到950亿美元。

2 云计算应用方向与实例

2.1 基础设施租用

基础设施即服务(IaaS，Infrastructure as a Service)，即云计算厂商把自有基础设施作为服务提供给用户使用。厂商提供的主要基础设施包括硬件资源（存储空间、网络设备等）和计算资源(CPU和内存等)。

企业可以通过租用这些IT资源来满足自身需求，而不用购买特定的专用服务器和网络设备。对于企业而言，这种模式可以使企业“按需购买”基础设施服务。在运营过程中，企业经常会出现对IT资源有较高需求的情况，如临时需要对大量的文档进行转化，对大量的基础数据进行挖掘等。传统模式下，企业通过购买满足企业计算峰值的IT基础设施来满足企业计算的需求。企业的计算峰值是不会持续存在的，所以这些资源大部分时间处于闲置状态的，导致了大量的IT资源浪费。具体统计显示，低于80%的计算能力和65%的存储空间的利用率都是低效的。在云计算模式下，用户可以通过租用云计算平台中的基础设施来满足企业对IT资源的临时需求，用完后再还回平台。这样就有效的降低了企业的IT投资成本，使企业能把资金投入到其核心业务上。此外，实现基础设施的外包，企业还可以通过长期租用云计算平台中的基础设施，来部署企业应用，降低企业的IT投入和维护成本。

租用云计算厂商基础设施的用户可以是软件公司，也可以是独立的软件开发人员。用户根据自身需要向云计算服务提供商购买基础设施，并在此基础上构建相应的网络应用。目前，以租用基础设施这种方式构建的网络应用几乎涉及到互联网的各种服务，包括网站托管、数据存储备份、电子商务、高性能计算、搜索引擎、虚拟主机服务等。

图2-1 基于基础设施租用的应用程序类型及其实例

多家大型IT厂商都推出了为用户提供基础设施的服务产品，最具代表性的是亚马逊公司（Amazon）于2006年8月推出弹性计算机云服务平台。该平台致力于为用户提供具有弹性变化，灵活可靠，安全便宜的基于基础设施的IaaS（Infrastructure as a Service 基础设施即服务）服务。Amazon弹性计算机云服务平台主要包括四种服务：Simple Storage Service（简单的存储服务S3）；Elastic Compute Cloud （弹性可扩展的云计算服务器EC2）；Simple Queuing Service （一种简单的消息队列SQS）；Simple DataBase（简单的数据库管理SimpleDB）。这四种服务紧密结合，集中提供在云中的数据存储、处理和数据集查询的能力。

商业案例：Autodesk 以Amazon Web Service 为平台搭建Autodesk seek 系统

●商业需求：

世界领先的设计软件提供商与数字内容创建公司Autodesk，拥有大量的用于建筑设计、生产、公用设施、通信、媒体和娱乐等领域的设计和开发资源。这些资源大都以CAD文件、数据表、数据集等较大容量的文件形式存在，并因此产生了诸多问题：文件资源存储占用了大量的硬盘空间，需要付出较大的存储设备、硬件、能源及人力

等资源；

使用Aotodesk产品的用户不能准确快速的查找并利用Autodesk公司提供的优秀设计与开发资源。

●解决方案：

Autodesk 团队以Amazon Web Service 为平台搭建了Autodesk seek 系统，用于向工业设计师与建筑工程师提供优质的在线设计资源。首先，Autodesk 建立了相关的领域知识模型以分析公司的拥有的Autodesk软件产品的相关资源。然后在Amazon EC2 ，Amazon S3 ，SQS 和SimpleDB.之上建立负责处理网络的可扩展的服务器端程序。Amazon数据中心为每一个数据源与数据集单独分配一个EC2实例，使用户能偶快速准确的得到自己的搜索结果。

此外，由于Autodesk seek 需要处理容量很大的CAD 数据文件，所以一个可以扩展的存储系统是必需的。对于这种大文件的处理，Amazon EC2 在前期的业务处理规划中同样发挥了关键性的作用。系统运用了将数据分片的处理方式，将数据从Amazon S3 上移动到EC2上，以作长期的数据备份。

●商业效益：

该公司得到了一种有效地、可靠地存储与数据分析工具来管理公司的资源，提高了用户使用Autodesk软件的满意度，更好的帮助软件开发人员较快的构建模型，降低了公司的运营成本，并大大减少了新产品从设计到推向市场的时间。

2.2 海量数据管理

在当今高度信息化的社会，Web是目前最为庞大的信息系统，且其数据具有海量、多样、异构、动态变化等特性。尤其在互联网进入Web2.0 时代后，不同类型的Web应用网站不断涌现，如SNS网站（Facebook、校内网）、电子商务网站（Alibaba、淘宝网），门户网站（Yahoo、网易）。这些网站通常拥有庞大的用户资源，数以亿计的用户便每时每刻都在不断地创造着新的信息。面对海量的互联网资源，大型互联网企业如何对其加以处理与管理显得尤为重要。

随着Web 2.0 应用的急剧增长，信息规模呈现爆炸式的增长，无疑推动了以Google 为代表的Web搜索引擎的崛起。搜索引擎应用作为一个典型且广泛的云计算应用会涉及到整个互联网的数据。首先，搜索引擎的爬虫系统会将互联网中的数据复制到一个云计算平台的集群系统中。当用户在搜索框中输入关键字后，搜索引擎通过对海量数据的索引、分析、排序，最后将检索结果反馈给用户。期间涉及到的数据量是TB、PB级的，甚至更大，使用的节点数目超过1000个。因此对于海量数据的处理与管理的应用建立在“云平台”是非常重要的。Google的网页搜索引擎正是建立在其公司内部的专属云计算平台之上的，现在已经扩展到其他应用程序。

Google的云计算基础架构模式包括几个相互独立又紧密结合在一起的系统：Google 文件系统（GFS ，Google File System），针对Google应用程序的特点——需要处理与管理海量数据——提出的MapReduce编程模式，分布式的锁机制Chubby，Google开发的模型简化的大规模分布式数据库BigTable。GFS是一个为运行着大规模分布式应用的数据中心实际的可伸缩的分布式文件系统，具有数据容错，支持大数据集，一次写入、多次读取等特性。MapReduce是从函数式变成借鉴而来的，是处理海量数据集的编程模式。BigTable 是设计用来分布存储大规模结构化数据的，可针对数据大小不同、反应速度要求不同来提供灵活高效的服务。

2008年4月，Google发布了基于开发平台的PaaS服务——Google App Engine。平台即服务(PaaS，Platform as a Service)，提供支持一个完整应用需要的设计、实现、调试、测试、部署整个生命周期的支持，即为用户提供一个完整的开发环境，使用户能基于云计算平台构建、并运行适合企业的应用。此外，用户还可根据平台提供的管理工具，对部署在平台中应用的运行状况进行实时的监测，了解应用的运行健康状况。利用PaaS，企业可方便的进行应用定制，满足企业多样的IT需求。云计算平台通过提供SDK、Web Service等，帮助开发人员在云计算平台上构建服务。使用平台服务，企业可以通过调用平台提供的一些通用的企业服务，快速的构建自己的IT系统。

2.3 在线软件服务

在线软件服务，将软件应用作为一种服务提供给用户。所谓SaaS（Software as a Service软件即服务），是软件部署为托管服务，通过互联网进行服务的一种较新型商业模

式。客户以租赁的方式享受软件服务，可以根据自己实际需求，通过互联网向厂商定购所需的应用软件服务，并按照定购的服务内容和时间长短向厂商支付费用。服务商提供可升级、多用户、可配置的服务，简化了软件部署和维护过程。较之传统的软件，SaaS （Software as a Service）不需要花费大笔投资额外购买硬件、人员、维护等费用，只需支付一定的租赁服务费用，因而极大地降低了一次性投资，大幅度减少企业在系统投入上的风险。

对于中小企业来说，现阶段云计算平台主要为企业提供公用性较强的软件服务，如电子商务（Alibaba）、客户关系管理（Salesforce）、财务管理（用友、金蝶等）等。这些服务通过SaaS的模式提供给企业用户使用。从供应链的角度来看，云计算为供应链中的每一个企业提供在云计算中发布数据和读取数据的服务。企业拿到这些数据后，就能够支持企业内部系统的运行，使企业更好的融入整个流程。云计算对于连接人员和数据共享都有很好的支持，这为企业供应链的流程优化提供了一个新的解决方案。

SaaS应用的一大特点是直接面向最终的企业用户。国内SaaS领域的典范是友商网，通过网络技术和SaaS交付模式，为中小企业提供包括在线会计、在线进销存等在线管理及电子商务服务。作为SaaS领域最成功的企业之一，Salesforce推出的基于Web的客户资源管理（CRM）解决方案正是典型的SaaS产品。该产品主要用于企业运营过程中的销售、服务、营销和呼叫中心环节等。

此外，Google已经发布的云计算在线应用包括：Google Docs、Google Apps、Google Sites等。

图2-2 建立在Google云计算平台上的云应用

Google Docs 可以处理和搜索文件、表格、幻灯片，并可以通过网络和他人共享文件。用户只需要一台接入互联网的计算机和可以使用Google文件的标准浏览器即可。在线创建和管理、实时协作、权限管理、共享等功能，大大提高了文件操作的共享与协作能力。Google Apps作为Google的企业在线应用套件，使用户能够处理日渐庞大的信息量，随时随地地保持联系，并可与其他同事、客户和合作伙伴进行沟通、共享和协作。通过Google Site在线创建各种类型的团队网站，在团队与网络中分享视频、照片等文件。

商业案例：AlliedBarton Security Services企业内部基于SaaS的CRM解决方案

商业需求：

AlliedBarton Security Services是最大的美国经营和管理的安全服务公司，该公司需要实施用于数据库管理和接口编程的按需、随时可使用且对IT影响最小的CRM 解决方案。在公司运营过程中遇到了下列问题：

不能访问存储在邮件服务器，客户资源服务器中的客户信息；

销售与经营之间缺乏沟通成为准客户转化为客户的障碍。

●解决方案：

仅使用内部资源，AlliedBarton 就迅速而轻易地创建了几个自定义对象和自定义字段来把Salesforce 调整到符合特定业务需求。公司进行了三个月的培训巡回展示来告知销售队伍，这样，在一年内采用率翻番。在AppExchange 目录中，AlliedBarton 部署了Clicktools、TrueAdvantage、Campaigner、Campaign Membership Report 和Advanced Call Scripting 应用程序。

●商业效益：

在把市场营销、销售、经营和质保数据全都放在同一系统上之后，高级管理人员可以在从潜在客户产生到客户满意度的整个销售过程中跟踪数据；由统一数据驱动的精确预测和自定义报告使得管理人员能够评估责任制度，而且能够查看全国范围内的业务；AlliedBarton 首次可以对营销投资回报率进行测评。

以客户为中心的流程在客户服务、客户满意度和客户保留方面取得了显著进步；增强的分析和预测功能便于在掌握充分信息后对地理市场以及人员分配进行重新设计；改进的沟通弥补了销售和经营之间的沟通空白现象，从而可以实现从准客户到客户的平稳转换。

2.4 云安全应用

作为网格计算、并行计算、分布式计算模型的进一步发展，云计算具有强大的数据运算与同步调度能力。对于传统反病毒厂商而言，云计算的引入可以极大的提升其对病毒样本的收集能力，减少对新威胁的响应时间，同时可以第一时间的将补丁或安全策略分发到各个分支节点。

“云计算”概念提出来之后，传统的网络安全厂商纷纷进入“云安全时代”。

●Blue Coat

应用交付技术厂商Blue Coat系统公司，日前宣布在香港为Blue Coat WebPulse云安全服务建立了新的数据中心，以提升该地区的用户性能。这一举措还将为全球超过5400万用户提供更加强大的应用可见性和保护。随着新数据中心的建立，Blue Coat WebFilter、ProxyCliend和K9Web Protection的用户将自动受益于包括八个数据和内容评级中心在内的更加丰富的分布式全球网络。

Blue Coat WebPulse云安全服务借助动态链接分析，识别并评估那些通过动态链接传播恶意内容的Web2.0威胁。该服务从广泛的、不断变化和逐渐扩大的用户群中获得实时智能，其中包括新站点、URL、动态Web2.0内容和链接。WebPulse云安全服务借助多重

深入分析技术对这些链接进行广泛的威胁评估，识别恶意软件、网络钓鱼和其他恶意或不适当的内容。WebPulse云安全服务无需下载或进行其他的更新步骤，便可确保企业中所有用户的即时可用效果。Blue Coat WebPulse云安全服务是第一个基于云技术的群监控环境，能够实现动态链接分析，并且每周从全球超过5400万个用户那里接收和处理超过10亿个请求。当用户遇到新的动态站点和由用户产生的内容时，该服务会建立一个全面的Web概览。这些站点和内容的不断变化使得网络犯罪者更容易的传播恶意软件、钓鱼网站和其他恶意内容。借助动态链接分析，Blue Coat WebPulse云安全服务提供的第二代URL 过滤能够动态评估新的威胁内容，并确保主动防御。Blue Coat WebFilter的用户借助WebPulse云安全服务服务可以实现自动保护，并且由ProxyClient软件向远程和移动办公人员提供相应的服务，这些服务均可通过ProxySG一键选择的方式部署实施。K9 Web Protection的内置功能同样可以向个人和家庭用户提供基于WebPulse云安全服务的保护。

●趋势科技

2008 年7 月，国际知名的安全厂商趋势科技涉足“云安全”领域，改变传统的在终端和网关处防毒的模式，将反病毒功能迁移到“云端”。趋势科技认为终端用户遭受的安全威胁一般来自三种途径：浏览网页、电子邮件和互联网文件。只要利用搜索技术将这三种东西都标上安全等级，理论上就可以阻止网络上的绝大部分攻击。为此，趋势科技开发了在云端搜索网页，发现恶意代码就标上不安全。如果有用户企图访问这个网页，就会出现进行阻止的“云安全”模式。而在用户终端，只需要安装一个杀毒引擎，不需要更新病毒代码。这就避免了大量的资源消耗。趋势科技的“云安全”模式是反病毒领域最早出现的“云安全”概念和技术之一。为了实现这一“云安全”架构，趋势科技已经在全球建立了5 个云端数据中心，安装了34000台云端服务器。

●瑞星

瑞星“云安全”(Cloud Security)计划：将用户和瑞星技术平台通过互联网紧密相连，组成一个庞大的木马/恶意软件监测、查杀网络，每个“瑞星卡卡 6.0”用户都为“云安全”(Cloud Security)计划贡献一份力量，同时分享其他所有用户的安全成果。“瑞星卡卡 6.0”的“自动在线诊断”模块，是“云安全”(Cloud Security)计划的核心之一，每当用户启动电脑，该模块都会自动检测并提取电脑中的可疑木马样本，并上传到瑞星“木马/恶意软件自动分析系统”(Rs Automated Malware Analyzer，简称RsAMA)，整个过程只需要几秒钟。随后RsAMA将把分析结果反馈给用户，查杀木马病毒，并通过“瑞星安全资料库”(Rising Security Database，简称RsSD)，分享给其他所有“瑞星卡卡6.0”用户。

由于此过程全部通过互联网并经程序自动控制，可以在最大程度上提高用户对木马和病毒的防范能力。理想状态下，从一个盗号木马从攻击某台电脑，到整个“云安全”(Cloud Security)网络对其拥有免疫、查杀能力，仅需几秒的时间。

●思科

反病毒软件厂商在云安全方面的成功，也带动了传统硬件安全厂商向云安全的转型。云安全对厂商所积累的“云端”资源有很高的要求。云安全成功的关键是要有足够多的信息收集点和计算能力，而这些正是思科的优势。思科在全球有70 多万个传感器，几乎所有的全球性互联网服务提供商的网络中都有思科的传感器；有超过500 家的第三方安全

机构给思科提供及时的安全消息;思科监控着世界上超过30%的Email 流量。

思科已经把其新一代防火墙称作“云火墙”。云火墙的功能强大，包括：防僵尸网络/木马，防止网络内部主机感染;云检测——全球IPS 联动；云接入——SSL VPN；云监控——唯一支持Netflow 的防火墙，实现了NOC 和SOC 的二合一。

云火墙是对传统防火墙的一次革命。它充分利用了云端的资源，从而为传统硬件安全设备指明了未来的发展方向。在云火墙中，我们可以同时看到瑞星和趋势科技的云安全模式的身影。可以说，云火墙创造了第三种云安全模式。

表2-1 主流安全厂商的云安全技术

3 云计算优势分析

3.1 性价比优势

为什么云计算拥有划时代的优势？主要原因在于它的技术特征和规模效应所带来的压倒性的性能价格比优势。

全球企业的IT开销，分为三部分：硬件开销、能耗和管理成本。根据IDC在2007年做过的一个调查和预测（如图3-1所示），从1996年到2010年，全球企业IT开销中的硬件开销是基本持平的。但能耗和管理的成本上升非常迅速，以至于到2010年管理成本占了IT开销的大部分，而能耗开销越来越接近硬件开销了。

图3-1 全球企业IT开销发展趋势

如果使用云计算的话，系统建设和管理成本有很大的区别，如表3-1所示。根据James Hamilton的数据[1][2]，一个拥有5万个服务器的特大型数据中心与拥有1000个服务器中型数据中心相比，特大型数据中心的网络和存储成本只相当于中型数据中心的1/5到1/7，而每个管理员能够管理的服务器数量则扩大到7倍之多。因而，对于规模通常达到几十万乃至上百万台计算机的Amazon和Google云计算而言，其网络、存储和管理成本较之中型数据中心至少可以降低5～7倍。

表3-1 中型数据中心和特大型数据中心的成本比较

电力和制冷成本也会有明显的差别。虽然我国的电价是全国统一的，但实际上不同地区的电力成本是不一样的。例如，美国爱达荷州的水电资源丰富，电价很便宜。而夏威夷州是岛屿，本地没电力资源，电力价格就比较贵。二者最多相差7倍。如表3-2所示。

表3-2 美国不同地区电力价格的差异

主要由于电价有如此显著的差异，Google的数据中心一般选择在人烟稀少、气候寒冷、水电资源丰富的地区，这些地点的电价、散热成本、场地成本、人力成本等都远远低于人烟稠密的大都市。剩下的挑战是要专门铺设光纤到这些数据中心。不过，由于光纤密集波分复用技术（DWDM）的应用，单根光纤的传输容量已超过10Tbit/s，在地上开挖一条小沟埋设的光纤所能传输的信息容量几乎是无限的，远比将电力用高压输电线路引入城市要容易得多，而且没有衰减。拿Google的话来说，“传输光子比传输电子要容易得多”。这些数据中心采用了高度自动化的云计算软件来管理，需要的人员很少，而为了技术保密而拒绝外人进入参观，让人有一种神秘的感觉，故被人戏称为“信息时代的核电站”，如图3-2所示。

图3-2 被称为“信息时代的核电站”的Google数据中心

再者，云计算与传统互联网数据中心（IDC）相比，资源的利用率也有很大不同。IDC一般采用服务器托管和虚拟主机等方式对网站提供服务。每个租用IDC的网站所获得的网络带宽、处理能力和存储空间都是固定的。然而，绝大多数网站的访问流量都不是均衡的。例如，有的时间性很强，白天访问的人少，到了晚上7、8点钟就会流量暴涨；有的季节性很强，平时访问人不多，但是到圣诞节前访问量就很大；有的一直默默无闻，但是由于某些突发事件（如迈克尔·杰克逊突然去世），使得访问量暴增而陷入瘫痪。网

站拥有者为了应对这些突发流量，会按照峰值要求来配置服务器和网络资源，造成资源的平均利用率只有10%～15％，如图3-3所示。而云计算平台提供的是有弹性的服务，它根据每个租用者的需要在一个超大的资源池中动态分配和释放资源，而不需要为每个租用者预留峰值资源。而且云计算平台的规模极大，其租用者数量非常多，支撑的应用种类也是五花八门，比较容易平稳整体负载，因而云计算资源利用率可以达到80%左右，这又是传统模式的5～7倍。

图3-3 某典型网站的流量数据

综上所述，由于云计算有更低的硬件和网络成本，更低管理成本和电力成本，以及更高的资源利用率，两个乘起来就能够将成本节省30倍以上，如图3-4所示。这是个惊人的数字！这是云计算成为划时代技术的根本原因。

图3-4 云计算较之传统方式的性价比优势

Google2008年花了16亿美元建设云计算数据中心，如果不采用云计算技术，要达到同样的效果，则需要640亿。也就是说，Google的云计算成本只相当于传统方式的1/40，这可能是Google迅速成为全球第一大互联网公司的关键原因。

从前面可以知道，云计算能够大幅节省成本，规模是极其重要的因素。那么，如果企业要建设自己的私有云，规模不大，也无法享受到电价优惠，是否就没有成本优势了呢？仍然会有数倍的优势。一方面硬件采购成本还是会节省好几倍，这是因为云计算技术的容错能力很强，使得我们可以使用低端硬件代替高端硬件。另一方面，对云计算设施的管理是高度自动化的，极少需要人工干预，可以大大减少管理人员的数量。中国移动研究院建立了256个节点的BigCloud云计算设施，并用它进行海量数据挖掘，可以大大节省成本。

3.2 应用优势

在应用方面，云计算具有低门槛和高可扩展性的优势。

云计算的低门槛应用优势主要针对的是使用云服务的企业用户或个人用户。首先，云计算的商业模式是基于使用的支付模式，也就是最终使用云服务的用户是按照他使用了多少服务来付费的。这种支付模式为应用部署到云计算基础架构上降低了准入门槛。

其次，虽然服务器、操作系统软件、应用软件的价格不断下降，但安装、操作和维护这些系统和软件需要一定的技能。“云计算”则进一步降低用户使用软件和IT资源的门槛，因为一切的安装、维护和管理都由云计算提供商来管理，用户只需要使用就可以了。因此云计算真正让软件成为了“服务”，而不是一件复杂的产品，降低了用户的使用门槛。

美国在其国内倡导的“蓝领计算计划”（一种云计算应用），以公共计算平台推动和提升美国中小企业的创新能力。高性能计算系统的构建、维护，相关应用软件的开发等，意味着要投入巨额的人力、物力、财力。“蓝领计算计划”帮助美国中小企业突破了成本和开发上的障碍。中小企业可以租用超级计算中心的硬件、软件资源，甚至可雇用超算中心的专家队伍，针对工程项目进行研发，大大降低了高性能计算的使用门槛。

云计算的高可扩展性是指云的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。普通企业里的许多IT资源（人力资源，软件资源、硬件资源）是为了最大使用场景（在这时应用达到峰值）而设计的，大多数时候这些基础架构的利用率非常低。云应用的出现，避免了这一现象，其云计算环境具有大规模、无缝扩展的特点，能自如地应对应用使用急剧增加的情况。

对云计算用户而言，云计算的优势也是无与伦比的。他们不用开发软件，不用安装硬件，用低得多的使用成本，就可以快速部署应用系统，而且可以动态伸缩系统的规模，可以更容易地共享数据。租用公共云的企业不再需要自建数据中心，只需申请云计算账号并按量付费，这一点对于中小企业和刚起步的创业公司尤为重要。目前，云计算的应用领域涵盖应用托管、存储备份、内容推送、电子商务、高性能计算、媒体服务、搜索引擎、Web托管等多个领域，代表性的云计算应用企业包括Abaca、BeInSync、AF83、Giveness、纽约时报、华盛顿邮报、GigaV ox、SmugMug、Alexa、Digitaria等。纽约时报使用亚马逊云计算服务在不到24个小时的时间里处理了1100万篇文章，累计花费仅240美元。如果用自己的服务器，需要数月时间和多得多的费用。

3.3 可靠性优势

可靠性，即计算机系统必须持续地提供正确的服务。为保证数据高可靠性，云计算的数据一般采用分布式的方式来存储和管理。类似于一般的数据存储安全保证办法，云计算采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性。如Google的文件系统，对于每份数据，GFS（Google File System ）在系统中保存3 个以上的备份，其中两份拷贝在同一机架的不同节点上，以充分利用机柜内部带宽，另外一份拷贝存储在不同机架的节点上。同