云计算：信息处理革命与应用概述

如今大家天天听到媒体说云计算、阿里云、百度云、腾讯云等，到底什么是云计算呢？

1）云计算的概念

现阶段广为接受的是美国国家标准与技术研究院（NIST）的定义：云计算（Cloud Computing）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。

通俗来说，云计算是指服务的交付和使用模式，即通过网络以按需、易扩展的方式获取所需的资源，这种服务可以是IT的基础设施（硬件、软件、平台），也可以是其他服务。云计算的核心理念就是按需服务，就像人使用水、电、天然气等资源一样。云由云计算平台和云服务应用两个层面组成。

云计算平台是企业将基础设施包括传统的服务器、操作系统、存储运维等都统一部署在一个平台上，这是一个技术层面，企业可以不必过多地关注这个平台本身，而只关注应用。另外，政府、企业和个人可以根据不同的需求部署成不同的应用，形成个性化的交付模式，形成一种云服务。

2）云计算的主要技术

云计算的主要关键技术包括虚拟化、分布式文件系统、分布式数据库、资源管理技术、能耗管理技术。

（1）虚拟化

虚拟化是实现云计算重要的技术设施，是在通过物理主机中同时运行多个虚拟机实现虚拟化，在这个虚拟化平台上，实现对多个虚拟机操作系统的监视和多个虚拟机对物理资源的共享。

（2）分布式文件系统

它是指在文件系统基础上发展而来的云存储分布式系统，可用于大规模的集群。

（3）分布式数据库

分布式数据库能实现动态负载均衡、故障节点自动接管，具有高可靠性、高可用性、高可扩展性。

（4）资源管理技术

云系统为开发商和用户提供了简单通用的接口，使开发商将注意力更多地集中在软件本身，而无须考虑底层架构。云系统根据用户的资源获取请求，动态分配计算资源。

（5）能耗管理技术

云计算基础设施中包括数以万计的计算机，如何有效地整合资源、降低运行成本，节省运行计算机所需的能源成为人们关注的问题。

3）云计算服务模式

云基础设施即服务（IaaS）、云平台即服务（PaaS）、云软件即服务（SaaS）是云计算的3 种服务模式。

（1）基础设施即服务IaaS（Infrastructure-as-a-Service）

消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务，如硬件服务器租用。国内比较出名的IaaS 有阿里云（图5.7）、腾讯云等，国外包括Amazon、Microsoft、VMWare、Rackspace和Red Hat。

（2）平台即服务PaaS（Platform-as-a-Service）

PaaS实际上是指将软件研发的平台作为一种服务，以SaaS 的模式提交给用户。因此，PaaS也是SaaS模式的一种应用。但是，PaaS的出现可以加快SaaS的发展，尤其是加快SaaS应用的开发速度，如软件的个性化定制开发。比较出名的PaaS 包括GAE（谷歌）、阿里ACE、百度BAE、新浪SAE等。图5.8 是腾讯云提供的服务。

图5.7　阿里云平台

图5.8　腾讯云可以提供的服务广告

（3）软件即服务SaaS（Software-as-a-Service）

它是一种通过Internet 提供软件的模式，用户无须购买软件，而是向提供商租用基于Web的软件，来管理企业经营活动，如阳光云服务器。用户打开QQ，是腾讯云提供的云计算服务；打开淘宝，是阿里云提供的云计算服务。小米云服务可以为用户管理所有设备及数据，如图5.9 所示。

图5.9　小米云服务平台

4）云计算带来的信息处理革命

云计算是人类信息获取和使用方式的变革，核心使整个计算环境和知识获得更加便利，促使整个知识普及和生产效率获得极大的提高。

云计算将导致思维方式发生重大改变，人们将学会站在整体的角度来处理问题，用和谐平衡的思想来处理系统里局部之间的关系，促使全球资源迅速集中，各种资源通过技术手段按照市场规则将被分类集中，这种集中使得资源的使用效率达到最大化，同时资源的分配在有效监控下做到尽可能的公平。

5）云计算应用

（1）云音乐(www.xing528.com)

音乐已成为人们生活中必不可少的一部分。随着用户的需求，用来听音乐的设备容量也越来越大。不管是手机还是其他数码设备，存储问题一直是用户纠结的一个问题，总是会因为容量不够导致不能听到想听的音乐而苦恼。云计算音乐的出现解决了这一问题。人们终于可以不用再下载音乐文件就可以听到想听的音乐了，云计算服务提供商的“云”为用户承担了存储的任务，如网易云音乐。

（2）云存储

在日常生活中，备份文件就和买保险一样重要。个人数据的重要性越来越突出，为了保护用户的个人数据不受各种灾害的影响，移动硬盘就成了人们手中必备的工具之一。但云计算的出现彻底改变了这一格局。通过云计算服务提供商提供的云存储技术，只需要一个账户和密码，以及远远低于移动硬盘的价格，就可以在任何有互联网的地方使用比移动硬盘更加快捷方便的服务。配置信息备份、聊天记录备份、照片等的云存储加分享，方便大家重置或者更换手机的时候，一键同步、一键还原，省去不少麻烦。随着云存储技术的发展，移动硬盘也将慢慢地退出存储的舞台。如腾讯云、有道云笔记、百度云网盘。

（3）地图导航

在没有GPS的时代，每到一个地方，人们都需要一份当地地图。以前经常可见路人拿着地图问路的情景。而现在，人们只需要一部手机，就可以拥有一张全世界的地图，甚至还能够得到地图上得不到的信息，如交通路况、天气状况等。正是基于云计算技术的GPS带给人们这一切。地图、路况这些复杂的信息，并不需要预先装在用户的手机中，而是储存在服务提供商的“云”中，用户只需在手机上按一个键，就可以很快找到自己所要找的地方，如高德地图云。

（4）在线办公

可能人们还没发现，自从云计算技术出现以后，办公室的概念已经很模糊了。在任何一个有互联网的地方都可以同步办公所需要的办公文件，即使同事之间的团队协作也可以通过基于云计算技术的服务来实现，而不用像传统的那样必须在同样一个办公室里才能够完成合作。在将来，随着移动设备的发展以及云计算技术在移动设备上的应用，办公室的概念将会逐渐消失，如百度云提供在线办公。

（5）云交通

云交通是指在云计算之中整合现有资源，并能够针对未来的交通行业发展整合所需求的各种硬件、软件、数据。动态满足ITS中各应用系统，针对交通行业的需求——基础建设、交通信息发布、交通企业增值服务、交通指挥提供决策支持及交通仿真模拟等，交通云要能够全面提供开发系统资源平需求，能够快速满足突发系统需求。

云交通的贡献主要包括将借鉴全球先进的交通管理经验，打造立体交通，彻底解决城市发展中的交通问题。

具体而言，将包括地下新型窄幅多轨地铁系统、电动步道系统，地面新型窄幅轨道交通，半空天桥人行交通、悬挂轨道交通，空中短程太阳能飞行器交通等。

（6）云通信

云通信是云计算（Cloud Computing）概念的一个分支，指用户利用SaaS形式的瘦客户端（Thin Client）或智能客户端（Smart Client），通过现有局域网或互联网线路进行通信交流，而无须经由传统PSTN线路的一种新型通信方式。在现今ADSL宽带、光纤、4G、5G等高速数据网络日新月异的年代，云通信给传统电信运营商带来了新的发展契机。

如今云计算在医疗领域的贡献让广大医院和医生均赞不绝口，从挂号到病例管理，从传统的询问病情到借助云系统会诊。这一切的创新技术，改变了传统医疗上的很多漏洞，同时也方便了患者和医生。

（7）云医疗

云医疗（Cloud Medical Treatment，CMT）是在云计算等IT 技术不断完善的今天，像云教育、云搜索等言必语云的“云端时代”，一般的IT环境可能已经不适合许多医疗应用，医疗行业必须更进一步，建立专门满足医疗行业安全性和可用性要求的医疗环境——“云医疗”应运而生。它是IT 信息技术不断发展的必然产物，也是今后医疗技术发展的必然方向。

医疗云主要包括医疗健康信息平台、云医疗远程诊断及会诊系统，云医疗远程监护系统以及云医疗教育系统等。

（8）云教育

从如今我国的教育情况来看，由于中国疆域辽阔，教育资源分配不均，很多中小城市的教育资源长期处于一种较为尴尬的情形。面对这种状况，部分国家已制定了相应的信息技术促进教育变革制度。目前，我国在这方面也在利用云计算进行教育模式改革，促进教育资源均衡化发展。

云计算在教育领域中的迁移称为“教育云”，是未来教育信息化的基础架构，包括了教育信息化所必需的一切硬件计算资源，这些资源经虚拟化之后，向教育机构、教育从业人员和学员提供一个良好的平台，该平台的作用就是为教育领域提供云服务。

教育云包括成绩系统、综合素质评价系统、选修课系统和数字图书馆系统等。

6）云计算案例

（1）阿里云分担12306 流量压力

几乎每年春运火车票售卖量都会创下历年新高，而铁路系统运营网站12306 却并没有出现明显的卡滞，同阿里云的合作是关键之一。

12306 把余票查询系统从自身后台分离出来，在“云上”独立部署了一套余票查询系统。余票查询环节的访问量近乎占12306 网站的九成流量，这也是往年造成网站拥堵的最主要原因之一。把高频次、高消耗、低转化的余票查询环节放到云端，而将下单、支付这种“小而轻”的核心业务仍留在12306 的后台系统上，这样的思路为12306 减负不少。

（2）玉溪华为教育云：基础教育教学的一场革命

2015年5 月11 日，华为云服务玉溪基地开通运行暨玉溪教育云上线仪式举行，这是华为云服务携手玉溪民生领域的首次成功运用。

“玉溪教育云”是云南首个完全按照云计算技术框架搭建和设计开发的专业教育教学平台，平台依托华为云计算中心，以应用为导向，积极探索现代信息技术与教育的深度融合，以教育信息化促进教育理念和教育模式创新，充分发挥其在教育改革和发展中的支撑与领域作用。