? 摘? 要

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狹義云計算指IT基礎設施的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需資源；廣義云計算指服務的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯網相關，也可以是其他服務。它意味著計算能力也可作為一種商品通過互聯網進行流通。

云將實現安全的分析。從網購到醫療再到家庭自動化，分析在如此多的新領域得到應用，因而分析數據的安全性和私密性變得至關重要。在存儲和分析引擎中深度集成加密功能并讓用戶能夠擁有密鑰，確保了只有這些服務的使用者有權訪問數據。

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關鍵詞 ：云計算;發展狀況; 實現機制;應用領域

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1? 云計算簡介

云計算是繼20世紀80年代大型計算機到客戶端-服務器的大轉變之后的又一種巨變。云計算的出現并非偶然，早在上世紀60年代，美國科學家麥卡錫就提出了把計算能力作為一種像水和電一樣的公用事業提供給用戶的理念，這成為云計算思想的起源。在20世紀80年代網格計算、90年代公用計算，21世紀初虛擬化技術、SOA、SaaS應用的支撐下，云計算作為一種新興的資源使用和交付模式逐漸為學術界和產業界所認知。中國物聯網校企聯盟評價云計算為“信息時代商業模式上的創新”。

技術是云計算發展的基礎。首先是云計算自身核心技術的發展，如：硬件技術，虛擬化技術，并行編程模型、海量數據分布存儲技術、海量數據管理技術、云平臺管理技術；其次是云計算賴以存在的移動互聯網技術的發展，如：高速、大容量的網絡，無處不在的接入，靈活多樣的終端，集約化的數據中心，WEB技術。?

可以將云計算理解為八個字"按需即用、隨需應變"，使之實現的各項技術已基本成熟。

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2、國內外發展現狀

2.1國外發展現狀

目前，Amazon、Google、IBM、微軟和Yahoo等大公司是云計算的先行者其它成功成功公司還包括Salesforce、Facebook、Youtube、Myspace等。

IBM在2013年推出基于OpenStack和其他現有云標準的私有云服務，并開發出一款能夠讓客戶在多個云之間遷移數據的云存儲軟件——InterCloud，并正在為InterCloud申請專利，這項技術旨在向云計算中增加彈性，并提供更好的信息保護。IBM在2013年12月收購位于加州埃默里維爾市的Aspera公司。在提供安全性、寬控制和可預見性的同時， Aspera使基于云計算的大數據傳輸更快速，更可預測和更具性價比，比如企業存儲備份、虛擬圖像共享、或者快速進入云來增加處理事務的能力。FASP技術將與IBM最近收購的SoftLayer云計算基礎架構進行整合。

英國政府在2013年為13個研發項目撥款500萬英鎊，以應對阻礙云計算應用的商業和技術挑戰。這13個項目的研究重點在于開發相關的系統、服務和軟件，幫助解決云服務缺乏互操作性、數據恢復能力和身份驗證這三項挑戰，提高云服務的安全性。

2.2國內發展現狀

2012年5月，工業和信息化部發布《通信業“十二五”發展規劃》，將云計算定位為構建國家級信息基礎設施、實現融合創新的關鍵技術和重點發展方向。2012年9月，科技部發布首個部級云計算專項規劃《中國云科技發展“十二五”專項規劃》，對于加快云計算技術創新和產業發展具有重要意義。

國家發改委、工信部將北京、上海、深圳、杭州、無錫、哈爾濱市確定為國家云計算服務創新發展試點城市。北京云基地的建設。作為云計算、大數據時代基礎設施的建設者和創新者，云基地各創業企業的產品和服務涵蓋云計算各個環節，包括服務器、模塊化數據中心、瘦終端等硬件產品的設計和生產，云中間件、云管理平臺、桌面虛擬化等基礎軟件研發；大數據、智能知識庫、分布式計算等應用軟件，以及定制化云計算解決方案，構成完整的上下游和中間平臺完備的云生態產業鏈。

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3、云計算技術原理

由于云計算分為IaaS、PaaS和SaaS三種類型，不同的廠家又提供了不同的解決方案，目前還沒有一個統一的技術體系結構，對讀者了解云計算的原理構成了障礙。為此，本文綜合不同廠家的方案，構造了一個供商榷的云計算體系結構。這個體系結構如圖3所示，它概括了不同解決方案的主要特征，每一種方案或許只實現了其中部分功能，或許也還有部分相對次要功能尚未概括進來。

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圖1? 云計算技術體系結構

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云計算技術體系結構分為4層：物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA構建層，如圖1所示。物理資源層包括計算機、存儲器、網絡設施、數據庫和軟件等；資源池層是將大量相同類型的資源構成同構或接近同構的資源池，如計算資源池、數據資源池等。構建資源池更多是物理資源的集成和管理工作，例如研究在一個標準集裝箱的空間如何裝下2000個服務器、解決散熱和故障節點替換的問題并降低能耗；管理中間件負責對云計算的資源進行管理，并對眾多應用任務進行調度，使資源能夠高效、安全地為應用提供服務；SOA構建層將云計算能力封裝成標準的Web Services服務，并納入到SOA體系進行管理和使用，包括服務注冊、查找、訪問和構建服務工作流等。管理中間件和資源池層是云計算技術的最關鍵部分，SOA構建層的功能更多依靠外部設施提供。

云計算的管理中間件負責資源管理、任務管理、用戶管理和安全管理等工作。資源管理負責均衡地使用云資源節點，檢測節點的故障并試圖恢復或屏蔽之，并對資源的使用情況進行監視統計；任務管理負責執行用戶或應用提交的任務，包括完成用戶任務映象(Image)的部署和管理、任務調度、任務執行、任務生命期管理等等；用戶管理是實現云計算商業模式的一個必不可少的環節，包括提供用戶交互接口、管理和識別用戶身份、創建用戶程序的執行環境、對用戶的使用進行計費等；安全管理保障云計算設施的整體安全，包括身份認證、訪問授權、綜合防護和安全審計等。

基于上述體系結構，本文以IaaS云計算為例，簡述云計算的實現機制，如圖2所示。

圖2? 簡化的IaaS實現機制

用戶交互接口向應用以Web Services方式提供訪問接口，獲取用戶需求。服務目錄是用戶可以訪問的服務清單。系統管理模塊負責管理和分配所有可用的資源，其核心是負載均衡。配置工具負責在分配的節點上準備任務運行環境。監視統計模塊負責監視節點的運行狀態，并完成用戶使用節點情況的統計。執行過程并不復雜：用戶交互接口允許用戶從目錄中選取并調用一個服務。該請求傳遞給系統管理模塊后，它將為用戶分配恰當的資源，然后調用配置工具來為用戶準備運行環境。

4、云計算應用

4.1 數據分析

云將實現自助分析。過去，組織內部的分析系統處于舊式IT的最頂點：在專用硬件上運行一個集中式數據倉庫。在現代企業中，這種情況是不能接受的。在幫助業務部門變得更加敏捷、更快速地響應業務需求并開發客戶真正需要的產品方面，分析發揮著至關重要的作用。但這種集中式、不夠靈活的舊式數據倉庫模式往往使企業用戶陷入困境。而基于云的分析完全改變了這種情況。

業務部門現在借助云服務的資源，在云中迅速創建自己的數據倉庫，并可根據其需求和預算選擇數據倉庫的規模和速度。它可以是一個在白天運行、擁有2個節點的小型數據倉庫，也可以是一個僅在星期四下午運行幾個小時、擁有1000個節點的大型數據倉庫，或是一個在夜間運行，以在第二天向工作人員提供所需數據的數據倉庫。

4.2環境分析

　　飛利浦CityTouch是適用于整個城市的智能路燈管理系統。它提供聯網的道路照明解決方案，允許整個郊區和城市智能的地控制路燈照明，做到實時管理天黑后的環境。城市管理人員能夠在人流量較高的街道上保持良好的照明，在惡劣天氣或環境光線過暗時增加亮度，或者在人煙稀少的工業區調暗燈光。

　　云分析將改善城市生活。云分析能夠利用城市環境信息來改善世界各地城市居民的生活條件。芝加哥正在進行的工作就是一個很好的例子。芝加哥是首批在全市范圍內安裝傳感器來永久測量空氣質量、光強度、音量、熱量、降水、風和交通的城市之一。

　　許多城市已經表示有興趣效仿芝加哥使用云來改善城市生活，并且很多歐洲的城市已經開始行動，比如英國的彼得伯勒市議會。彼得伯勒市議會公開其收集的數據集，讓當地社區參與創新。人們將議會公布的不同數據集進行整合。例如，人們可以把犯罪數據和天氣情況關聯起來，幫助議會了解在炎熱天氣中是否會發生更多的入室盜竊案，以便他們更好地分配當地警力，或把就醫數據與天氣情況關聯起來，發現其中的趨勢和模式。在云的幫助下，這些數據開始向大眾開放，以推動創新。

4.3工業分析

　　云將實現工業物聯網。當我們想到物聯網(IoT)時，我們通常重點關注物聯網對消費者而言意味著什么。但在2015年，我們將見證一個不同的物聯網的崛起——工業物聯網。工業機械將與互聯網連接，把數據傳輸到云中，以獲得有關使用情況的洞察、提高效率，避免停機。

　　無論是通用電氣給燃氣渦輪機安裝儀表、殼牌公司在油井中放置傳感器、凱馳配備工業清洗機車隊，還是建筑工地使用Deconstruction的傳感器，所有這些都將連續地向云發送數據流，以供實時分析。

4.4 視頻分析

　　云將實現視頻分析。長久以來，視頻僅用于存檔、回放和觀看。借助云強大的處理能力，一個新的趨勢應運而生：把視頻當作數據流來進行分析。這被稱為視頻內容分析(VCA)，適用于零售、運輸等多個領域。

　　一個常見的應用領域就是在裝有攝像頭的地方，如商場和大型零售商店。視頻分析可以幫助商場了解人流模式。分析可以提供了人流量、停留時間以及其它統計信息。這使零售商能夠改善其商店布局和店內營銷效果。

　　另一種常見的應用領域是音樂會等大型活動的實時人群分析，以了解整個場地的人流情況、預防擁堵，從而改善參與者的體驗。交通部門也利用類似的方式疏導交通、監測高速公路上的停滯車輛和高速鐵路上的物體以及其它運輸問題。

　　另一個把視頻內容分析運用在消費領域的創新的例子是Dropcam。Dropcam對聯網攝像頭傳送的視頻進行分析，為客戶提供警報。Dropcam是目前最大的互聯網視頻內容生產源，其向云中傳輸的數據流比YouTube還要多。

　　VCA也成為體育管理的一個重要工具。球隊正在使用視頻分析來從不同的角度分析球員。例如，在一場英超比賽中，球隊利用許多記錄下來的視頻流的分析數據，來改善球員的表現，并推動具體的訓練計劃。

4.5醫療分析

　　云將改變醫療分析。數據分析正迅速成為分析健康危險因素和改善病人護理的核心。盡管醫療行業面臨降低成本和優化病人護理水平，云正在發揮著至關重要的作用，并幫助實現數字化醫療。

　　云支持創新的解決方案，如飛利浦Healthsuite——一個管理醫療數據，并為醫生和患者提供支持的平臺。飛利浦Healthsuite數字化平臺分析并存儲著從3.9億個影像檢查、病歷和患者輸入中收集的15PB的患者數據，為醫務人員提供可操作數據，這些數據可以直接影響病患照護。這正在徹底變革著世界各地幾十億人的醫療現狀。在2015年及以后，我們預計可以看到云在推動患者診斷和治療方面發揮更大的作用。

5、總結

本文討論了當前云計算技術發展的背景、國內外發展趨勢，通過具體的云計算原理技術詳細分析使讀者能夠掌握云計算的內部含義。以IaaS云計算為例，簡述云計算的實現機制。最后詳細介紹了云在數據分析、城市環境、工業物聯網、視頻分析、醫療等方面的應用。相信隨著云計算的概念的提出以及相應系統構建實踐經驗的獲得，在不久的將來，工業界和學術界對云計算的研究無疑成為一個熱點。

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總結

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