云计算技术的产生与发展-科技馆与科普信息化

随着信息技术的发展，许多单位面临着处理海量数据的现实情况，为了实现对海量的、分布的计算机数据处理，人们不得不增加计算机的硬件设施和处理数据的人员，为了解决这样的困境，云计算技术方式应运而生。云计算技术方式主要以其硬件设施为架构，以网络信息数据处理平台为基础，通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，通过某种算法实现对各种类型的海量数据进行处理；然后通过多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。云计算早期，简单地说就是简单的分布式计算，解决任务分发，并进行计算结果的合并。因而，云计算又称为网格计算。通过这项技术，可以在很短的时间内（几秒钟）完成对数以万计的数据的处理，从而达到强大的网络服务。被叫作云计算的原因是“云”被大家用来形容早期的互联网，取决于它与因特网之间的紧密联系，“云”通常在企业与用户网上沟通的关系图中代表因特网，它的最初的定义是将计算能力和因特网技术相结合。所以随着云计算技术渐渐地进入大家的视野，它被形象地比喻为云计算，如图9-1所示。

图9-1　早期共享上网方案示意图的因特网用一朵云表示

在分布式计算、网格计算、并行计算、效用计算等传统计算技术的基础上，云计算发展成为一种全新的技术，相互结合上述计算技术处理计算机数据的信息资源方式，它能够把动态的、异构的信息资源进行有效整合，通过因特网提供给用户。云计算技术的核心理念是将信息化资源进行集成和集中管理，形成一个庞大的信息化数据库为大众提供所需要的资源。互联网将会为用户提供他们所需要的所有资源和服务，这是云计算技术的精髓之处。

9.1.1　云计算技术的产生和国外发展

对云计算技术的模糊概念早在20世纪60年代就被人提了出来。1961年，人工智能之父麦卡锡在麻省理工学院一百周年纪念会上这样说过：“如果我所倡导的那种计算机成为未来的计算机，计算有可能在某一天被组织成一个公共设施，正如电话系统是一个公共设施一样。计算机设施有可能成为一个新的、重要的工业基础。”他所提出的通过大众手段去销售PC的想法，可以认为是云计算技术思想的萌芽。

在云计算概念还没有被提及之前，一些IT企业就已经开始推广类似的概念了。“网络就是计算机”这一名言，是由Sun公司的缔造者约翰·凯奇（John Gage）在20世纪80年代提出的，他把分布式计算对整个社会所产生的变革进行了详细地描述。20世纪末，又诞生了一种新型计算方式——网格计算，它的性能优于分布式计算，为云计算技术的发展奠定了良好的基础。众多IT企业开始加大力度投入云计算技术的研发，比如VMware公司成功研发了X86产品，这是一种虚拟化技术，1999年，本·霍洛维茨（Ben Horowitz）和同伴网景之父马克·安德森（Marc Andreessen）一起创办了Loudcloud。Loudcloud是首个商业化IaaS平台，Loudcloud的诞生为日后云计算技术的崛起奠定了坚实的理论和实践经验。

到了2006年，亚马逊（Amazon）公司研制出了其第一款基于云计算技术的产品AWS（AmazonWeb Services），AWS是亚马逊公司的云计算IaaS和PaaS平台服务。AWS面向用户提供包括弹性计算、存储、数据库、应用程序在内的一整套云计算服务，如图9-2所示，AWS能够帮助企业降低IT投入成本和维护成本。AWS提供了一整套基础设施和应用程序服务，能够在云中运行几乎一切应用程序，即从企业应用程序和大数据项目到社交游戏和移动应用程序，并在其中嵌入在线存储服务S3和弹性计算云EC2等云服务。这是云计算技术发展进程中一个非常重大的时刻，亚马逊的云是一个庞大的系统，该系统提供各类应用，并且系统之间相互连接，互为服务提供者，软件也以服务的方式运行在平台之上，诸多类似系统的互联形成了云。这是世界上首个运行的云计算技术服务平台，云计算技术发展迎来了它的第一个高峰期。亚马逊在云计算技术方面的能力和名气正形成了规模，并且逐渐成为整个IT行业发展的主流方向。云计算技术是从企业中得以产生和发展，也将在各个领域中茁壮成长。

图9-2　AWS云中广泛的计算功能

2007年年底，云计算技术的概念出现在了IBM公司的技术白皮书上，这是IBM公司第一次提及云计算技术这一理念，并指出云是一个虚拟化的计算机资源池。云计算一方面描述了提供服务的系统平台，即用来构造应用程序的基础设施，另一方面描述了可以通过互联网进行访问的可扩展的应用程序，这样用户只需要一个标准的浏览器和合适的互联网接入设备就可以访问云计算技术应用程序。

2007年年末，Cloud Computing出现越来越频繁。2008年年初，我国正式将Cloud Computing翻译为“云计算”。云计算技术最早开始是在DELL、Google等大型IT企业中利用因特网实现分布式计算操作，那个时候它还没有得到发展，地位还比较低。然而随着众多中小IT企业的加入，云计算技术理念得到了充实，大型IT企业在其中所占的比重越来越不明显了。

云计算已经走过十余年的风雨历程，从AWS初创立时的牛刀小试到如今成长为一个巨大的行业和生态，堪称是新世纪以来最伟大的技术进步之一。“云计算”这个术语，也早已从一个新鲜词汇，成了妇孺皆知的流行语。(www.xing528.com)

当云计算玩家们纷纷入场并确认大举投入的战略后，行业进入了精彩的探索时代（2011—2014年）。这一时期的“云”在产品技术层面进行了许多有益尝试，但总体而言云端服务的能力与质量取得了相当大的进步和提升，也为云计算赢得了越来越多的关注和喝彩。

IaaS层面继续围绕虚拟机为核心得到稳扎稳打的推进和增强。更强更新的CPU带来了云上虚拟机计算能力的提升和换代，早期机型内存相对偏小的问题也随着新机型的推出逐步得到解决，新上云端的SSD磁盘更是让机器性能如虎添翼。厂商们不约而同地形成了通用型、计算型、内存型等虚拟机系列，通过将不同CPU/内存比例搭配的机型摆上货架，给予不同应用程序负载以更多选择。

同属基础设施的存储类服务在初期得到了市场欢迎和认可之后，也同样迎来了大发展。原有功能得以细化，通过引入冷、热乃至存档的各级分层，进一步凸显成本优势。为了弥补托管磁盘在跨机器文件共享方面的不足，类似NFS的文件存储类服务也逐步成了云上标配，如AWS的EFS、Azure的Azure Files及阿里云NAS等，进一步把计算存储分离架构发挥到极致，大大方便了某些场景下的架构与实现。

与IaaS的高歌猛进相比，PaaS的发展在这一时期则显得多少有些落寞，尤其是希望从顶层应用框架入手来推广云的方式一直不愠不火，没有得到太多的关注。Google App Engine经过几年发展后技术上其实颇为扎实，除Python外也添加了Java/Go等更多语言的支持，亦可与Google其他基础设施无缝集成。

当整个云计算行业一定程度走过蹒跚探索时期之后，开创者们积累了越来越多的经验，对市场反馈和客户需求有了更清晰的了解与洞察，业务模式与商业运营也驾轻就熟起来——2014年云计算行业终于进入高速发展时代。在这一时期，不论是总体市场规模，还是云计算的产品与服务，都得到了极大的增长和丰富。

9.1.2　我国云计算发展

企业使用云服务可以节省高昂的IT投入费用，提高IT设施的利用率、降低企业信息化成本。随着云计算技术的成熟及云服务价格的下降，企业对云计算的认知及采用度逐步提高，云计算市场呈现快速增长的态势。

2011年中国云计算产业尚处于导入和准备阶段，处于大规模发展的前夜，虽然各种类型的“公有云”和“私有云”的应用在市场上层出不穷，但是与企业应用软件相比，云计算技术的成熟还有一定的距离。缺少大型的云平台集成商，产业链尚待成熟。2012—2014年中国云计算产业进入起飞阶段，2015年在“互联网+”环境下更是逐步进入成熟阶段，应用落地发展迅速。

从云计算部署的方式来看，国内企业对云计算的认知日益成熟，以工信部为主的政府机构，不断完善行业标准，严格考察云服务提供商的入围资格，从制度上提升云服务的安全性，公有云市场发展迅速，2012—2014年，我国公有云服务市场规模分别达35亿元、47.6亿元及68.8亿元，年均复合增长率为40.2%。私有云部署受到对安全性要求极高的大中型企业的青睐，一方面私有云技术相对成熟，市场上可供选择的私有云商业解决方案较多；另一方面，大中型企业往往四到五年就会更新一次IT系统，采用云的理念构建企业的系统，能够实现资源的充分利用。混合云的部署方式则是未来的趋势，由于混合云的构建结合了公有云的低成本和私有云高安全性的优点，混合云用户可以把非关键业务放置在相对廉价的公有云上的同时，将关键业务保留在内部基础设施上去运行。

对于私有云或者混合云来说，云建设的需求来自大型企业用户或政府机构基于自身软件云化升级的要求，而上述客户往往不具备自行构建云服务的技术能力和积累，从而为云基础软件平台提供了广阔的应用空间。

近年来，我国云计算的政策支持不断深化，2010年10月国务院发布《关于加快培育发展战略性新兴产业的意见》，将云计算纳入战略性新兴产业；2011年国务院发布《关于加快发展高技术服务业的指导意见》，将云计算列入重点推进的高技术服务业；2015年，工信部启动“十三五”纲要，将云计算列为重点发展的战略性产业，打造云计算产业链。国家关于云计算的政策逐渐从战略方向的把握走向推进实质性应用。随着政府的鼓励以及IT产商的积极推动，云计算产业链正在形成，在政府的监管下，云计算服务提供商与软硬件、网络基础设施服务商以及云计算咨询规划、交付、运维、集成服务商、终端设备厂商等一同构成云计算的产业生态链，为政府、企业和个人用户提供服务。

从2016年开始，中国市场就已经成为仅次于美国的全球第2大公有云IaaS市场。仅就国内市场来说，2018年中国公有云IaaS市场比2017年同期增长了86.1%。需要指出的是，国内特殊的IT结构导致现阶段私有云市场在规模上大于公有云市场。

从全球的维度来说，公有云市场正在面临大爆发，国际数据公司IDC发布了《全球公有云服务市场（2018下半年）跟踪》报告，全球前十大公有云IaaS服务商，其中有包括阿里巴巴、腾讯、中国电信、金山云这4家在内的中国企业上榜，几乎占据了前十榜单中的一半。对比五年前国内仅有阿里一家入围前十，这个成绩表明了中国云服务市场在近些年发展的速度非常快。金山云在2018年直接冲到全球前十的位置，百度智能云也在规模上成为国内市场排名第五的公有云服务品牌。阿里云作为中国唯一一家世界排名前五的顶级云服务提供商，不仅在国内稳坐市场老大的位置，更是在2018年实现了92.6%的大幅增长。阿里云以390亿美元的估值上榜，相对于那时估值只有33亿美元的腾讯云和估值为21.2亿美元的金山云，阿里云的优势非常明显。作为阿里巴巴集团旗下的云计算品牌，阿里云主要以在线公共服务的方式，为企业、开发者和政府机构等提供计算和数据处理服务。官方信息显示，阿里云目前的服务范围已经覆盖两百多个国家和地区，在全球18个地域开放了49个可用区，在全球部署了200多个飞天数据中心。腾讯云也在积极对标阿里云的AI+大数据+云计算并举的策略，并在为数众多的国内中小银行和金融机构里获得了大量案例落地。