云计算简介及应用案例

云计算是一个IT平台和一个新的商业模式。IT人员、企业和城市管理者对云计算有不同的定义。

（一）信息技术人员的定义

从IT的角度来看，云计算是提供基于互联网的软件服务。云计算最重要的思想是用户使用的软件不需要在自己的计算机上，而是使用互联网（包括移动互联网）。通过浏览器（或移动客户端）访问外部机器上的软件可以完成所有工作。用户使用的软件由他人运行和维护，用户只需通过Internet建立连接即可。用户的文件和数据也存储在这些外部机器中。电子邮件是云计算的一个简单例子。当人们登录到电子邮件，发送和接收电子邮件时，就已经在使用云计算。我们的电子邮件存储在数据中心的外部机器（如谷歌、网易、微软），而不是在自己的个人电脑。

随着大多数人习惯了这些个人云服务，比如电子邮件，以同样的方式访问政府和企业云服务正在获得接受。虽然政府和企业的软件服务非常复杂，但随着Internet网络的快速发展，政府和企业的云服务已经成为现实。一些公司已经开始使用云计算为客户提供基于互联网的软件服务，而另一些公司则将自己的软件系统转移到云计算平台上。亚马逊（Amazon）是世界上提出云计算概念并将云计算应用于中小型企业的领先厂商之一。2006年，亚马逊推出了云计算，以使其闲置的IT设备具有宝贵的计算能力。亚马逊已经建立了一个庞大的IT系统，但是这个系统是根据高峰销售（比如在美国圣诞节前后）建立的，所以大多数时候，很多硬件资源都是闲置的。同时更多的企业需要这样的硬件资源，但它们没有钱去做早期的投资。因此，亚马逊首先推出了简单存储服务（Simple Storage Service，S3），一种简单的云计算服务，将空闲计算能力出租出去。Amazon为大量中小型企业提供IT系统基础设施，亚马逊目前提供一种名为EC2（弹性计算云，灵活计算五层）的云计算服务。纳斯达克（Nasdaq）和纽约时间（New York Times）都是这项服务的客户。《纽约时报》在亚马逊的云计算平台上发布了4T（1T=1000 GB）的新闻，纳斯达克证券交易所（Nasdaq Stock Exchange）也在亚马逊的云计算平台上发布了历史交易数据。400 000家公司是云计算的客户。

Salesforce由前甲骨文公司的Marc Benioff创建，它是通过互联网提供企业软件服务的先驱。公司建立了一个基于Internet的客户关系管理（CRM）业务架构。除了提供自己的云服务外，Salesforce还为其他公司提供云计算平台。例如，JobSciense在Force.com平台上实现了自己的招聘服务。星巴克（Starbucks）、戴尔（Dell）和西门子（Siemens）都是Salesforce云计算平台的客户。

许多大型IT公司正在快速部署云计算。微软、IBM、谷歌等都建立了自己的云平台。

（二）云计算体系结构

让我们首先看一下云计算的体系结构。云计算不仅仅是在应用程序层面，它还包括多层硬件和系统软件。简单地说，云计算由以下三层组成。

在云计算产品中，不同的供应商有不同的优先级。例如，IBM的Smart-Cloud和Amazon的EC2主要是云计算硬件平台（硬件作为服务），Google应用引擎主要是云平台，Salesforce是云服务提供商。硬件平台和云平台为高性能计算、海量信息存储、并行处理、数据挖掘等提供了可靠的支持环境。

1.硬件平台（数据中心）

硬件平台是指所有的硬件设施，包括服务器、网络设备、存储设备等。它是云计算的数据中心。硬件平台首先必须是可扩展的，并且（扩展）用户可以假设有无限数量的硬件资源（云计算产生的一个新概念）。用户根据自己的需要动态使用这些资源，并根据使用情况支付服务费。当系统启动和运行时，用户不再被他们需要多少硬件来支持当前流量的问题所困扰。目前的虚拟技术允许多个操作系统共享大型硬件设施，使得硬件平台提供商能够灵活地提供各种云平台硬件需求。目前，市场上有付费虚拟技术（如：VMware）和免费开源技术（如：Xen）。像Hadoop这样的产品还可以允许一群低端机器组成一个大型虚拟机。

在云计算平台中，如何放置数据是一个非常重要的问题。实际上，需要将数据分配给多个节点的多个磁盘。目前实现这种存储技术的方法有两种：一种是使用类似Google文件系统的集群文件系统，另一种是基于块设备的存储区域网络（SAN）系统。一般来说，云计算的存储架构应该包含像Google File System或SAN这样的集群文件系统。此外，开放源代码Hadoop HDFS（Hadoop Distributed File System）实现了类似于Google File System的功能，它为想要做硬件平台（或IDC）的公司提供解决方案。Hadoop HDFS将磁盘附加到节点内部，为外部提供共享的分布式文件系统空间，并在文件系统级别提供冗余以提高可靠性。

许多人倾向于忽视硬件平台在云计算中的重要性。事实上，只有当硬件平台能够以较低的成本实现大规模的处理时，整个云计算才能为用户提供低成本的服务。此外，硬件平台毕竟是一堆设备，因此也应该考虑硬件设备所需的资源（如电力）的成本。对于想要制作硬件平台的IT公司，他们可能需要考虑设备的价格、电费、本地温度（机器不能太热）、经理的成本等。

2.云平台

云平台首先提供服务开发工具和基本软件（如数据库），以帮助云服务开发人员开发服务。此外，它也是一个云服务平台，因此云平台应该具有高可靠性、高安全性等特点。最重要的是，云平台应该能够管理数据模型、工作流模型，具有统一的安全管理、存储管理等功能。云平台能够集成多个应用程序是很重要的。例如，加拿大Telus电信在一个云平台上花费570万美元，将公司内部的多个系统集成到同一个平台中，并通过该平台与Salesforce集成，为客户提供更好的服务。

云平台提供商和硬件平台提供商共同构建一个大型数据和操作中心。用户不再需要构建自己的小型数据中心。虽然“支付多少”的方法并不能从单个用户中获得多少好处，但用户的数量优势将帮助平台提供商最终实现盈利。

3.云服务

云服务是指可以使用标准接口（例如，企业财务管理软件功能）在Internet上访问的一个或多个软件功能。用于调用云服务的传输协议不仅限于HTTP和HTTPS，还可以通过消息传递机制调用。我们建议使用Web服务标准来实现云服务。

云服务有点像SaaS（软件即服务，软件即服务）在云计算问世之前，软件就是服务。大多数人对“软件即服务”的概念并不陌生。服务提供商（Service Provider，IT）只需要在几个固定的位置安装和维护软件，而不必去客户站点安装和调试软件。客户可以通过互联网随时随地访问各种服务，从而访问和管理自己的业务数据。云服务与软件作为服务的区别在于：在“软件即服务”的系统上，服务提供商提供和管理硬件平台和系统软件；云计算平台上的云服务，服务提供商一般不需要提供硬件平台和云平台（系统软件）。这是云服务和“软件即服务”之间的一个主要区别。换句话说，云计算允许软件公司在不属于它们的硬件平台和系统上提供软件服务。这对软件公司来说是件好事：软件公司正在将硬件和系统软件问题移交给云平台。

更广泛地说，企业作为云服务的客户，通过访问服务目录查询相关软件服务，然后订阅服务。云平台提供统一的用户管理和访问控制管理，使用户能够访问使用用户名和密码订购的多个服务。云平台还需要定义服务响应的时间。如果时间已经结束，云平台需要考虑负载平衡，例如在新服务器上安装服务。该平台还必须考虑容错性，当一台服务器瘫痪时，另一台服务器可以接管。在整个接管过程中，确保数据不会丢失。多个客户在云计算平台上使用云服务，以确保每个客户的数据安全和隐私。让每一位客户都感觉到他在单独使用这项服务。服务定义工具包括使用服务流程将小型服务组合成大型服务。

（三）商业人员的定义

我们以智慧常熟服装电子商务平台为例，阐述了业务人员理解的云计算。一般来说，整个企业业务分为两类：面向客户的业务（外部业务）和内部业务。只有以客户为导向的企业才能为企业带来利益。一个企业的成功取决于它适应市场变化的速度。这需要一个灵活的系统，能够最大限度地访问客户，响应客户的动态需求，并帮助企业抓住动态的业务机会。因此，企业的业务处理必须走出自己的业务范围，与多个客户和合作伙伴进行协调。

根据不同的状态，企业中的业务处理需要一些自动化。例如，服装电子商务平台为零售商店、批发商和销售商提供信息传递服务。从零售店到批发商的订单通常包含来自多个销售商的产品。按照传统的方式，批发商单独打电话给制造商，询问制造商有多少库存。服装电子商务平台的订购服务提供自动化服务，帮助零售商店立即获得订单确认信息。

一个企业通常有多个供应商，这些供应商分布在不同的地方。一个理想的模式是，企业的业务流程管理是基于Internet的管理。通过云计算，自己企业的业务流程与合作伙伴（供应商和客户）的业务流程是一致的。同时提供端到端业务流程管理。

例如：客户向企业订购了大量产品。当企业库存低于预定水平时，企业的业务流程通过云计算平台自动向多个供应商订货。

从商人的角度来看，云计算不是一个企业门户系统，也不是一个供应链管理系统，而是一个商业圈和增值链，是一个企业与客户、企业和合作企业的社会网络。他们有共同的利益（即商业利益）。云计算超越了单个企业的销售和客户服务，并为企业和客户创造了增值的信息链。正如这项业务所显示的，零售商店向批发商发送订单信息。批发商收到订单（虚线）并检查库存。如果库存不足，那么批发商系统会自动向多个供应商发送订单。每个供应商都收到订单并检查其库存。如果库存中没有足够的货物，请在当前库存中返回数量值；如果有足够的货物，则返回所需的数量值。所有这些信息都被发送到批发商确认队列中。批发商监听队列（粗行），并根据结果将信息返回给零售商确认队列。最后，零售商店收到了自己的订单结果。从这个例子中，会发现零售商店的订单处理跨越多个系统，并在很短的时间内产生结果。只有通过云计算平台才能很好地做到这一点。

处理包括事务操作和协作操作。通过云计算平台提供7/24小时的云服务，企业、客户和供应商可以随时随地使用它。

由于一个以上的企业是在一个增值链中，只有一个健全的信息链才能完成相互协作和同步，每个企业才能优化各自的企业利益。通过云计算平台，企业可以获得实时的业务数据（内部数据、客户数据和协同企业数据），从而对正在发生的事件做出实时响应，帮助企业快速做出正确的决策，帮助企业快速调整业务模式。同时降低企业风险，提高企业效率。

总之，从业务人员的角度来看，云计算是一个7/24小时的企业运营平台，每个业务流程相互操作，每个企业协调工作。因此，云服务是一个独立的业务服务，而不是一个独立的IT系统。企业可以根据自己的需要合并自己的业务系统。企业可以像购买蔬菜一样在市场上订购不同的云服务，并将它们合并到自己需要的业务系统中。从某种意义上说，软件开发人员开发的服务就像一个模板。不同的企业订购这些模板，将它们组装成一个大系统，配置它们，然后成为企业需要的软件系统。此组合和配置过程可能只需几个小时或几天即可完成。

总之，每个企业都面临着一个多变的市场。如何快速、高效、廉价地应对这些变化，更好地维护现有客户，开发新客户，是每个企业的目标。这样的企业必须有一个基于云的系统，以加快部门之间的信息流，并与客户和合作伙伴建立信任关系。企业作为IT软件的消费者，通过云计算模型获得了以下优势。

·标准化软件服务，而不是定制软件应用程序，它们采用面向服务的结构。

·快速部署，无须等待数月至数年的开发。(https://www.xing528.com)

·不再需要大量前期成本来购买硬件和软件并雇用IT经理的低价IT系统（根据美国当局的统计分析，使用云计算的企业可以节省84%的成本）。

·灵活的软件服务，使用服务的时间和能力也是动态的，通过云平台，企业可快速了解多变的市场。

·快速方便的参观。通过VPN模式访问企业防火墙的系统逐渐消失。

·高可伸缩性。企业灵活使用云服务。在新的业务需求出现时订购新服务，在业务规模增加时扩大服务使用。

·最新和最安全的软件服务。企业不需要自己安装补丁，云服务提供商总是提供最新的服务。云服务提供商提供各种安全设施，以确保系统的安全性。

（四）公共云计算、私有云计算和传统信息技术系统

未来不只是一个云计算平台，而是基于业务、行业和地区的多个云计算平台。正如互联网是一个由多个网络组成的网络，云计算平台也将是多个云计算平台的网络（云网络），每个平台都包含着各种各样的应用和服务。此外，私有云平台也长期存在。它们由政府部门、大公司、企业或组织所有。

让我们看几个实际的例子。例如，无锡市城市云平台是一个政府云，它是一个公共云计算平台。一些行业都在做云行业，如，环保行业专用云平台，这是一个私有云计算平台。当然，公共云计算平台并不等同于政府云平台。我们还可以为企业提供公共云计算平台，如，智能企业系统可以为该地区成千上万的企业客户提供共同的云平台，帮助这些企业实现业务交易和自己的业务管理。

行业云通常提供具有行业特征的云服务。例如，云数据挖掘服务在环保行业是一种高性能的计算和数据挖掘，为大量实时和历史的环境保护数据准确判断环境状况和趋势。为预警、态势分析、应急联动等计算任务提供了准确的结果，可以对环境状况进行评价，预测未来环境状况的变化趋势。

三个模型没有客观原因，例如，一些大型企业（如，IBM）不允许员工将公司或工作文档放在公共云计算平台上。因此，私有云将持续很长一段时间。在相当长的一段时间内，这三个模型将共同为企业提供软件服务。然而，随着云计算的普及，越来越多的传统IT系统向云计算模式发展。

（五）云服务中心

对于行业中的云计算平台，云服务中心提供行业的完整服务（即行业应用软件）；如果是政府公共云计算平台，则服务中心提供电子政务等集成服务平台。云服务中心为最终用户和行业应用程序开发人员提供云服务。这包括提供通用信息服务和资源，以及特定行业的资源和软件，使行业用户和开发人员能够满足他们的需要，提高整个信息处理的效率。

云服务中心应该采用SOA（面向服务的体系结构）。SOA是软件设计、开发和实现中的一个巨大变化。据美国市场研究公司高德纳（Gartner）称，超过80%的大型新系统正在使用SOA。云计算的目的是提供软件服务，如何设计和实现软件服务是关键。SOA是设计和实现云服务最有效的方法。企业业务处理往往比较复杂，SOA打破了这种复杂性，实现了软件构件化，合理划分了组件和组件的抽象。在SOA上，单个“服务”被分组成子系统，提供按需服务所需的动态机制，具有灵活性特点。

1.SOA

SOA是面向服务体系结构（Service Oriented Architecture）的英文缩写。SOA是一种高层体系结构模型和软件设计方法，它将企业或行业的所有业务操作划分为多个服务。随着业务需求的变化，这些服务可以重新组合，然后应用于各种业务流程。从用户的角度来看，SOA确保了业务的灵活性，使其IT软件系统能够快速适应企业/行业中的业务变化。从某种意义上说，SOA帮助我们构建能够满足未来业务需求的IT体系结构。

SOA是一组用于构建软件系统的指南。有了这组指导方针，我们可以将一个复杂的软件系统划分为多个子系统（业务流程）的集合，这些子系统应该保持独立，并与整个系统保持一致。每个子系统可以继续细分，形成一个复杂的企业或行业级体系结构。在基于SOA架构的系统中，特定应用程序的功能由具有统一接口定义的松散耦合服务组成。面向服务的体系结构（SOA）中的构件包括以下几种。

服务：服务使用者通过发布的接口调用服务。

服务描述：指定服务使用者如何与提供程序交互。它指定服务请求和响应的格式。

调用服务的应用程序可以是传统的桌面应用程序、新的智能系统、外部网站、其他应用程序等。

所有函数都定义为服务。

所有服务都是独立的。它们像“黑匣子”一样运行：外部组件不知道或不关心它们如何执行它们的功能，而只知道它们是否返回所需的结果。

接口是可调用的。也就是说，在架构级别上，无论服务是本地的（系统内的）还是远程的（在外部系统上），使用什么协议来调用或者连接需要什么基础设施组件，这都无关紧要。服务可能在同一个应用程序中，在内部网中的一个完全不同的系统上，或者在B2B配置中的合作伙伴的系统上。

2.Web服务

许多读者常常把SOA和Web服务混为一谈，下面是它们之间的联系。Web服务是由Web上的规则访问的软件服务。许多云服务是Web服务，Web服务本身可以实现业务流程。Web服务解决互操作性问题：Web服务及其调用者可以使用不同的操作系统、不同的编程语言和不同的体系结构。

Web服务是一组技术，包括XML、SOAP、WSDL和UDDI。XML是一种通用的数据表示形式。XML可用作不同编程语言编写的程序与执行不同机器指令的程序之间的交换媒介。XML是所有Web服务技术的基础，是实现互操作性的关键，每个Web服务规范都是基于XML的。SOAP规范了由XML编写的信息交换，WSDL使用XML来描述SOAP的细节。Web服务本身在标准WSDL中进行了描述（即描述服务提供的操作、输入和输出参数以及访问服务的方式），服务调用方可以使用基于HTTP的SOAP（调用方向服务提供者发送XML消息）在网络上访问这些服务。所有Web服务的WSDL描述信息都可以发布到标准注册中心（如，UDDI）。

实现Web服务的方法有很多，例如在J2EE中使用JAX-WS和JAXB等技术。从现有的Java类转换到Web服务非常简单，只需将“@WebServiCe”注释添加到类的前面即可。如果正在开发一个新的Web服务，您可以采用自顶向下的方法：设计器创建一个WSDL文件来设计Web服务，然后让开发工具根据WSDL信息（例如，ETO）自动生成Java类，开发人员再次向这些类添加业务逻辑。对于调用Web服务的程序，许多开发工具会自动生成调用该服务的代码。

3.SOA与Web服务的关系

SOA系统需要Web服务互操作性和其他技术特性，因此，许多系统设计人员和开发人员现在只是简单地将SOA和“Web服务”技术等同起来。从本质上讲，SOA代表了一种系统架构，可以使用它来实现使用Web服务的SOA系统。然而，Web服务并不等同于SOA。SOA服务和Web服务的区别在于设计。SOA并不定义于服务交互的物理模式，而只定义于服务交互的逻辑模式。但是，Web服务在需要交互的服务之间传递消息的方式有一些特定的模式（例如，HTTP上的SOA消息）。实际上，Web服务是实现SOA的具体方法之一。除了使用Web服务来实现SOA服务之外，我们还可以使用CORBA等。

Web服务是特定消息的消息传递，这些消息定义实现服务并与其交互所需的详细信息。然而，SOA是构建分布式系统的一种方法，使用SOA构建的分布式应用程序可以将功能作为Web服务交付给最终用户或构建其他服务。也就是说，SOA可以基于Web服务或其他技术场景（例如，可以在HTTP或JMS上使用XML来实现类似的结果）。

尽管Web服务解决方案和SOA都包括服务请求者（客户端）和服务提供者（服务器），但是Web服务通过SOAP（XML消息传递）进行通信。Web服务使用Web服务描述语言（Web Services Description Language，WSDL）来描述服务请求者和提供者之间的关系。Web服务标准是内部软件与外部软件交互的最佳方式。在使用SOA设计分布式应用程序时，可以将Web服务的使用从简单的客户机—服务器模型扩展到任何复杂的系统。

简而言之，SOA不是任何特定技术（如Web服务）的集合，而是完全独立于它们的体系结构。在业务环境中，SOA是一种应用程序体系结构，其中所有功能都定义为具有定义良好的可调用接口的独立服务。可以按照定义的顺序调用这些服务，以形成业务流程。