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摘要 本文深入分析了云计算的架构和关键技术，并介绍了目前云计算的现行商业模式，最后提出了云计算的展望。
关键词 云计算架构 云计算关键技术 商业模式
1 引言
自2007年末，Cloud Computing开始频繁出现。2008年初，Cloud Computing开始被翻译为“云计算”。云计算在中国萌发的短短几年中，其概念迅速被发酵，并已上升到国家信息化战略层面，而在各大电信运营商发力备战云计算服务的形势下，云计算各级产业链逐步完善，短短几年云计算就风生水起。
云计算严格意义上讲，并不算是新产品，应称为一种新技术。而云计算的服务对于用户而言，用“有形不累物，无迹去随风“来形容最恰当不过，因为云计算最终是为了将企业级的计算能力和业务处理能力，变成如同电力一样的服务，从而降低公众和企业获取信息服务的成本，并提升应用的便利性。
2 云计算架构
云计算的架构可以分为服务和管理这两大部分，服务部分主要以提供用户基于云的各种服务为主；管理部分则像公司离不开董事会一样，提供核心管理。
2.1 服务部分
服务部分共包含3个层次。其一是软件即服务（SaaS），这层的作用是将应用主要以基于Web的方式提供给客户。其二是平台即服务（PaaS），这层的作用是将一个应用的开发和部署平台作为服务提供给用户。其三是基础设施即服务（IaaS），这层的作用是将各种底层的计算和存储等资源作为服务提供给用户。从用户角度而言，这3层服务是独立，但从技术角度而言，这三层则有一定依赖关系。比如一个SaaS层的产品和服务不仅需要用到SaaS层本身的技术，而且还依赖PaaS层所提供的开发和部署平台或者直接部署于IaaS层所提供的计算资源上，而PaaS层的产品和服务也很有可能构建于IaaS层服务之上。可以通过图1窥其一斑：
2.2 管理部分
虽然和前面云服务的三层相比，熟悉云管理层的人非常少，但是它确实是云最核心的部分，犹如人的首脑一般。与过去的数据中心相比，云最大的优势在于云管理的优越性。云管理分成3层9个模块，分别是用户层：用户管理模块、客户支持模块、服务管理模块、计费管理模块；机制层：运维管理模块、资源管理模块、安全管理模块、容灾管理模块；检测层：监控系统。
3 云计算关键技术
云计算孕育在近年半导体、存储技术、网络技术快速发展基础上，而摩尔定律促使硬件价格以指数级速度下降，加速了大规模部署硬件基础设施。云计算的关键技术，如虚拟技术、数据存储技术、并行计算、分布式计算等也经过长期发展与完善，逐步具备规模化商用条件。并行计算夯实了云计算松、紧耦合相结合的技术基础；分布式计算通过软件的方式来实现可用性、可靠性和可扩展能力，降低了硬件需求；虚拟化技术则从软件发展到软、硬件配合，效率更高。上述技术的逐步成熟驱动云计算快速发展。
3.1 虚拟技术
虚拟技术即服务器虚拟化，是云计算底层架构的重要基石。在服务器虚拟化中，虚拟化软件需要实现对硬件的抽象，资源的分配、调度和管理，虚拟机与宿主操作系统及多个虚拟机间的隔离等功能，目前典型的实现（基本成为事实标准）有Citrix Xen、VMware ESX Server 和Microsoft Hype—V等。
3.2 数据存储技术
云计算系统需要同时满足大量用户的需求，并行地为大量用户提供服务。因此，云计算的数据存储技术必须具有分布式、高吞吐率和高传输率的特点。目前数据存储技术主要有Google的GFS（Google File System，非开源）以及HDFS（Hadoop Distributed File System，开源），目前这两种技术已经成为事实标准。
3.3 数据管理技术
云计算的特点是对海量的数据存储、读取后进行大量的分析，如何提高数据的更新速率以及进一步提高随机读速率是未来的数据管理技术必须解决的问题。云计算的数据管理技术最著名的是谷歌的BigTable数据管理技术，同时Hadoop开发团队正在开发类似BigTable的开源数据管理模块。
3.4 分布式编程与计算
为了使用户能更轻松的享受云计算带来的服务，让用户能利用该编程模型编写简单的程序来实现特定的目的，云计算上的编程模型必须十分简单。必须保证后台复杂的并行执行和任务调度向用户和编程人员透明。当前各IT厂商提出的“云”计划的编程工具均基于Map—Reduce的编程模型。
4 云计算商业模式
对于电信运营商而言，宽带用户不断增长的内容访问需求对电信网络的出口和传输的压力迅速增加，构建内容中心已经成为业内的普遍共识。相较于传统内容中心服务器，云服务器可以降低硬件维护和整体的运维成本；可根据不同服务器应用的不同，分配不同配置的云服务器指标。做到物理资源合理分配，提高利用率；物理服务器与现网络中的各个区域实现物理连接，可以在宿主机内分配不同区域的云服务器；可方便对云服务器文件进行备份，云服务器出现故障时迁移也很方便，故障几分钟即快速恢复；低能耗，绿色环保，单物理服务器上运行多个云服务器，降低了物理服务器的使用数量，服务器能耗降低、制冷能耗降低，既绿色环保，又符合当前提倡的低碳经济。
基于上述的优势，构建基于云计算的内容中心将成为云计算的重要应用模式。关于云计算，虽然人们谈论最多的莫过于以Amazon EC2和Google App Engine为代表的公有云，但是对许多大中型企业而言，因为很多限制和条款，它们在短时间内很难大规模地采用公有云技术，可是它们也期盼云所带来的便利，所以引出了私有云这一云计算模式。私有云主要为企业内部提供云服务，不对公众开放，在企业的防火墙内工作，并且企业IT人员能对其数据、安全性和服务质量进行有效地控制。与传统的企业数据中心相比，私有云可以支持动态灵活的基础设施，降低IT架构的复杂度，使各种IT资源得以整合和标准化。在私有云领域，主要有两大联盟：其一是IBM与其合作伙伴，主要推广的解决方案有IBM Blue Cloud和IBM CloudBurst；其二是由VMware、Cisco和EMC组成的VCE联盟，它们主推的是Cisco UCS和vBlock。
电信运营商在构建云计算内容中心时，从其企业管理、安全等方面出发，私有云是必然选择。可以通过购买商业解决方案，如购买Cisco的UCS和IBM的Blue Cloud等方案来一步到位。通过云计算、云存储等技术构建集约化的运营商级综合内容服务平台，通过虚拟机技术建立统一的服务接口，通过业务管理平台实现业务的运营管理，借此大幅缓解电信运营商的互联网出口成本压力，短期内以低成本极大丰富网内内容资源，改善用户服务质量，提高客户满意度。
综合内容服务平台根据用户需求与资源情况，对互联网主要内容应用进行缓存，减少重复内容（流量）对网络出口的占用，平台对外网资源的复制由单一服务节点一次完成，服务节点间的复制时机与数量，要根据内容请求频率、文件大小、存储空间与带宽条件进行综合权衡。缓存内容通过平台对用户进行就近服务，在网络带宽、机房环境等资源条件满足要求的情况下，尽量靠近最终用户，可以采用省公司核心机房作为云虚拟机的节点机房就近部署，提高用户的网络服务体验。在发展基于云计算的内容中心时，还应关注建立健全完整的业务模式，整合存储、计算、网络、用户、渠道、计费、收费资源。通过开放的API，为内容服务商提供统一、标准、便捷的增值业务开发接口，使其可以容易的使用整合后的资源开发业务，其只需考虑内容服务的创意，其他资源由运营商提供的标准API提供，进而提升电信网络的价值和主导地位。
5 云计算前景展望
最新发布的《中国云计算产业发展白皮书》预计，到2012年中国云计算市场规模将达606.78亿元。“天边落木萧萧下，不尽长江滚滚来“，云计算的出世搅乱了ICT市场一潭春水，在政府、运营商、设备提供商、方案提供商等政策、产业链的推动下，方兴未艾，前景可期。
关键词 云计算架构 云计算关键技术 商业模式
1 引言
自2007年末，Cloud Computing开始频繁出现。2008年初，Cloud Computing开始被翻译为“云计算”。云计算在中国萌发的短短几年中，其概念迅速被发酵，并已上升到国家信息化战略层面，而在各大电信运营商发力备战云计算服务的形势下，云计算各级产业链逐步完善，短短几年云计算就风生水起。
云计算严格意义上讲，并不算是新产品，应称为一种新技术。而云计算的服务对于用户而言，用“有形不累物，无迹去随风“来形容最恰当不过，因为云计算最终是为了将企业级的计算能力和业务处理能力，变成如同电力一样的服务，从而降低公众和企业获取信息服务的成本，并提升应用的便利性。
2 云计算架构
云计算的架构可以分为服务和管理这两大部分，服务部分主要以提供用户基于云的各种服务为主；管理部分则像公司离不开董事会一样，提供核心管理。
2.1 服务部分
服务部分共包含3个层次。其一是软件即服务（SaaS），这层的作用是将应用主要以基于Web的方式提供给客户。其二是平台即服务（PaaS），这层的作用是将一个应用的开发和部署平台作为服务提供给用户。其三是基础设施即服务（IaaS），这层的作用是将各种底层的计算和存储等资源作为服务提供给用户。从用户角度而言，这3层服务是独立，但从技术角度而言，这三层则有一定依赖关系。比如一个SaaS层的产品和服务不仅需要用到SaaS层本身的技术，而且还依赖PaaS层所提供的开发和部署平台或者直接部署于IaaS层所提供的计算资源上，而PaaS层的产品和服务也很有可能构建于IaaS层服务之上。可以通过图1窥其一斑：
2.2 管理部分
虽然和前面云服务的三层相比，熟悉云管理层的人非常少，但是它确实是云最核心的部分，犹如人的首脑一般。与过去的数据中心相比，云最大的优势在于云管理的优越性。云管理分成3层9个模块，分别是用户层：用户管理模块、客户支持模块、服务管理模块、计费管理模块；机制层：运维管理模块、资源管理模块、安全管理模块、容灾管理模块；检测层：监控系统。
3 云计算关键技术
云计算孕育在近年半导体、存储技术、网络技术快速发展基础上，而摩尔定律促使硬件价格以指数级速度下降，加速了大规模部署硬件基础设施。云计算的关键技术，如虚拟技术、数据存储技术、并行计算、分布式计算等也经过长期发展与完善，逐步具备规模化商用条件。并行计算夯实了云计算松、紧耦合相结合的技术基础；分布式计算通过软件的方式来实现可用性、可靠性和可扩展能力，降低了硬件需求；虚拟化技术则从软件发展到软、硬件配合，效率更高。上述技术的逐步成熟驱动云计算快速发展。
3.1 虚拟技术
虚拟技术即服务器虚拟化，是云计算底层架构的重要基石。在服务器虚拟化中，虚拟化软件需要实现对硬件的抽象，资源的分配、调度和管理，虚拟机与宿主操作系统及多个虚拟机间的隔离等功能，目前典型的实现（基本成为事实标准）有Citrix Xen、VMware ESX Server 和Microsoft Hype—V等。
3.2 数据存储技术
云计算系统需要同时满足大量用户的需求，并行地为大量用户提供服务。因此，云计算的数据存储技术必须具有分布式、高吞吐率和高传输率的特点。目前数据存储技术主要有Google的GFS（Google File System，非开源）以及HDFS（Hadoop Distributed File System，开源），目前这两种技术已经成为事实标准。
3.3 数据管理技术
云计算的特点是对海量的数据存储、读取后进行大量的分析，如何提高数据的更新速率以及进一步提高随机读速率是未来的数据管理技术必须解决的问题。云计算的数据管理技术最著名的是谷歌的BigTable数据管理技术，同时Hadoop开发团队正在开发类似BigTable的开源数据管理模块。
3.4 分布式编程与计算
为了使用户能更轻松的享受云计算带来的服务，让用户能利用该编程模型编写简单的程序来实现特定的目的，云计算上的编程模型必须十分简单。必须保证后台复杂的并行执行和任务调度向用户和编程人员透明。当前各IT厂商提出的“云”计划的编程工具均基于Map—Reduce的编程模型。
4 云计算商业模式
对于电信运营商而言，宽带用户不断增长的内容访问需求对电信网络的出口和传输的压力迅速增加，构建内容中心已经成为业内的普遍共识。相较于传统内容中心服务器，云服务器可以降低硬件维护和整体的运维成本；可根据不同服务器应用的不同，分配不同配置的云服务器指标。做到物理资源合理分配，提高利用率；物理服务器与现网络中的各个区域实现物理连接，可以在宿主机内分配不同区域的云服务器；可方便对云服务器文件进行备份，云服务器出现故障时迁移也很方便，故障几分钟即快速恢复；低能耗，绿色环保，单物理服务器上运行多个云服务器，降低了物理服务器的使用数量，服务器能耗降低、制冷能耗降低，既绿色环保，又符合当前提倡的低碳经济。
基于上述的优势，构建基于云计算的内容中心将成为云计算的重要应用模式。关于云计算，虽然人们谈论最多的莫过于以Amazon EC2和Google App Engine为代表的公有云，但是对许多大中型企业而言，因为很多限制和条款，它们在短时间内很难大规模地采用公有云技术，可是它们也期盼云所带来的便利，所以引出了私有云这一云计算模式。私有云主要为企业内部提供云服务，不对公众开放，在企业的防火墙内工作，并且企业IT人员能对其数据、安全性和服务质量进行有效地控制。与传统的企业数据中心相比，私有云可以支持动态灵活的基础设施，降低IT架构的复杂度，使各种IT资源得以整合和标准化。在私有云领域，主要有两大联盟：其一是IBM与其合作伙伴，主要推广的解决方案有IBM Blue Cloud和IBM CloudBurst；其二是由VMware、Cisco和EMC组成的VCE联盟，它们主推的是Cisco UCS和vBlock。
电信运营商在构建云计算内容中心时，从其企业管理、安全等方面出发，私有云是必然选择。可以通过购买商业解决方案，如购买Cisco的UCS和IBM的Blue Cloud等方案来一步到位。通过云计算、云存储等技术构建集约化的运营商级综合内容服务平台，通过虚拟机技术建立统一的服务接口，通过业务管理平台实现业务的运营管理，借此大幅缓解电信运营商的互联网出口成本压力，短期内以低成本极大丰富网内内容资源，改善用户服务质量，提高客户满意度。
综合内容服务平台根据用户需求与资源情况，对互联网主要内容应用进行缓存，减少重复内容（流量）对网络出口的占用，平台对外网资源的复制由单一服务节点一次完成，服务节点间的复制时机与数量，要根据内容请求频率、文件大小、存储空间与带宽条件进行综合权衡。缓存内容通过平台对用户进行就近服务，在网络带宽、机房环境等资源条件满足要求的情况下，尽量靠近最终用户，可以采用省公司核心机房作为云虚拟机的节点机房就近部署，提高用户的网络服务体验。在发展基于云计算的内容中心时，还应关注建立健全完整的业务模式，整合存储、计算、网络、用户、渠道、计费、收费资源。通过开放的API，为内容服务商提供统一、标准、便捷的增值业务开发接口，使其可以容易的使用整合后的资源开发业务，其只需考虑内容服务的创意，其他资源由运营商提供的标准API提供，进而提升电信网络的价值和主导地位。
5 云计算前景展望
最新发布的《中国云计算产业发展白皮书》预计，到2012年中国云计算市场规模将达606.78亿元。“天边落木萧萧下，不尽长江滚滚来“，云计算的出世搅乱了ICT市场一潭春水，在政府、运营商、设备提供商、方案提供商等政策、产业链的推动下，方兴未艾，前景可期。