雲技術應用探討

利用雲技術最佳化企業資訊基礎設施服務

本文透過 “雲”概念的定義，描述了雲技術的主要特點，並透過對雲技術應用現狀的介紹，描述了雲技術主要技術架構，最後從集團行業的角度，探討雲技術的應用價值，並給出企業當前階段的實施內容和前景。

一、引言

隨著資訊化的發展，企業資訊基礎設施規模越來越大，相互之間溝通需求明顯，帶來問題是管理難度加大，維護成本急劇上升。企業資訊設施資源豐富後，出現的新問題、新矛盾需要新技術來解決，雲技術應運而生。當前 “雲技術”是繼“網格計算、“按需計算”、“面向服務架構”、“軟體即服務”、“平臺即服務”之後，目前資訊產業最熱門的關鍵詞之一。

透過文獻檢索會出現諸如網路雲、桌面雲、資訊雲、搜尋雲、使用者雲、手機雲、安防影片監控雲等等詞彙；和一些人交流雲技術，要麼提雲就暈、要麼人云亦云、過後不知所云；在一些公司應用實踐中也有一種騰雲駕霧的感覺；雲技術是過眼煙雲還是會撥雲見日，這陣風過後，是一地雞毛還是春色滿園，感到這是一個需要時間來回答的問題。

二、雲技術是什麼

首先，我們暫且定義當前IT界的“雲”概念為：大規模同性基本粒子有機會聚編織，產生新的巨大功效、效能的現象。我們企業認為雲技術是一個技術群，核心概念是雲端計算、萌芽是資料中心，最大的應用域是雲製造，這是網路技術向物聯網發展後，在企業融合的必然選擇和走向。從IT發展史看，資訊科技中的分散式處理和平行計算是解決計算資源不足問題，雲技術解決豐富資源的高效利用問題。

單就雲技術中的雲端計算看，維基百科認為:雲端計算是一種基於網際網路的計算新方式，透過網際網路上異構、自治的服務為個人和企業使用者提供按需即取的計算；雲端計算的資源是動態、易擴充套件、虛擬化的，透過網際網路提供；終端使用者不需要了解“雲”中基礎設施的細節，只關注自己真正需要什麼樣的資源以及如何透過網路來得到相應的服務。IBM公司認為雲端計算是高度虛擬化，“雲”是一個虛擬化的計算機資源池，透過整合各種互聯資源，諸如計算、儲存、資料、應用等，實現多層次的虛擬化和抽象，以可靠服務的形式將大規模的計算資源提供給使用者，進而將使用者從複雜的底層硬體邏輯、網路協議、軟體架構中解放出來。商界認為方便的使用者體驗和低廉的成本是目前採用雲端計算所追求的主要目標，人們能夠以相對較低的成本，相對快捷而方便地完成資訊服務搭建與使用，進而提出“超市”模式和“電廠”模式兩種商業應用。學院派認為，雲端計算是效用計算、網格計算、分散式計算和平行計算的發展，是這些電腦科學概念的商業實現。技術層面上看分佈、異構、協同、互操作、重用等效能的新型分散式模型服務平臺是雲端計算的普遍特點，是深度融合虛擬化、普適計算和高效能運算等技術的結果。在此，我們所說的計算資源包括網路、伺服器、儲存、應用軟體、服務等。通俗的說,雲端計算是伺服器虛擬化技術和基礎架構兩者的結合，雲服務是指透過雲端計算平臺提供應用和解決方案的服務過程,諸如線上購物或者線上儲存等。

一些專家學者也提出各自不同看法。約瑟夫認為雲端計算架構由雲應用層、雲軟體環境層、雲軟體基礎設施層、軟體核心、韌體和硬體的一種棧模式的結構。楊正洪認為雲架構由硬體平臺、雲平臺和雲服務三層雲端計算模型組成。王鵬認為雲端計算是一種基於不可信節點的計算架構，並給出了從底層硬體到表層應用的9層模型。雷萬雲認為雲端計算是一種由物理資源到服務介面的六層模型體系架構。喬恩提出了通訊即服務、技術設施即服務、檢測即服務、平臺即服務和軟體即服務的系統架構。張良傑提出了一種遵循7個規範的一種開放式的雲端計算架構模型等等。也有許多學術文章指出計算雲不僅能夠向使用者提供硬體服務HaaS、軟體服務SaaS、資料資源服務DaaS，而且還能夠向使用者提供能夠配置的平臺服務PaaS。

三、雲技術的特點

雲技術包含雲端計算、雲端儲存、雲應用、雲桌面等，雲技術主要有超大規模、虛擬化、高可靠性、高可擴充套件性、按需服務等技術特點，進而帶來通用性，輕鬆共享資料，價格低廉，可能無限多等應用特點。

超大規模是指雲平臺一般都具有相當的規模。Google雲端計算已經擁有100多萬臺伺服器，Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的“雲”均擁有幾十萬臺伺服器，企業私有云一般擁有數百上千臺伺服器。“雲”能綜合現有龐大規模硬體資源，提供使用者前所未有的計算能力。甚至在未來的世界裡，所有接入因特網的計算機和裝置都成為雲的有機組成部分。

虛擬化是指雲平臺一般都透過使用虛擬化技術建立基礎資源池，透過在一個伺服器上部署多個虛擬機器和應用，從而提高資源的利用率，當一個伺服器過載或當機時支援負載的自動遷移。在未來物聯網的世界裡，每一個“星”都具有智慧和溝通能力，他們能組成星團，形成星雲，那是一個未來人造的嶄新宇宙。

高可靠性是由於雲平臺儲存時使用了資料多副本容錯、計算節點同構、可互換等措施來保障服務的高可靠性，比本地計算機應用更為可靠，那是一個一人有難，八方支援的社會。

高可擴充套件性來源於雲平臺的規模可以根據應用業務量的大小按需進行資源增加，而無需考慮承載業務系統，具有高擴充套件性，為IT系統的建設和發展提供了極大便利，那是一個安定有序、和諧發展的世界。

按需服務是雲平臺將計算、儲存和網路資源進行綜合，將這些硬體資源能力作為服務向外提供，使用者可按需購買相應資源，可有效節約成本，形成獨特的綠色、低碳IT環境。

四、雲技術應用現狀

當我們看到計算雲、GOOGLE雲時，這就是雲技術的商業實現，當前雲技術應用的進展主要由幾家大的IT公司來推動和體現。

微軟的“雲端”有微軟運營、夥伴運營、客戶自建等三類：微軟運營指微軟自己構建及運營公共雲的應用和服務,同時向個人消費者和企業客戶提供雲服務，如向最終使用者提供的OnlineServices和Windows Live等服務。夥伴運營指透過ISV/SI等各種合作伙伴可基於Windows Azure Platform開發ERP、CRM等各種雲端計算應用,並在Windows Azure Platform上為最終使用者提供服務；或者運營在自己的雲端計算平臺中的Business Pro-ductivity Online Suite (BPOS)產品交由合作伙伴進行託管運營（BPOS主要包括Ex-change Online, SharePoint Online, Office Com-munications Online和LiveMeeting Online等服務）。客戶自建指客戶可以選擇微軟的雲端計算解決方案構建自己的雲端計算平臺，微軟可以為使用者提供包括產品、技術、平臺和運維管理在內的全面支援。重商主義的微軟在雲時代依然高唱流行歌曲。

“IBM的藍雲”計算平臺的組成結構由一個資料中心、Tivoli部署管理軟體、 Tivoli監控軟體、WebSphere應用伺服器、DB2資料庫以及一些開源資訊處理軟體和開源虛擬化軟體等組成。“藍雲”軟體平臺的特點主要體現在虛擬機器以及對於大規模資料處理軟體Apache Hadoop的使用上。2011，IBM又新推出了一個SmartCloud企業級雲端計算平臺，能夠讓機構、機構的員工和合作夥伴得到自己需要的一切功能,如高階分析和商務應用以及像虛擬伺服器和儲存那樣的IT基礎設施或者使用測試軟體程式碼的工具等。所有這一切都透過IBM的全球雲資料中心網路安全地向使用者提供。“藍雲”計劃暴露出的資訊界老霸主的新野心。

亞馬遜(Amazon )公司是最早的雲技術實踐者之一。在構建自身零售平臺時使用了雲端計算的方法，並將購物平臺構建其上。亞馬遜的雲服務總稱為Amazon WebServices( AWS)，它包括Simple Storage Service (S3一種簡單的儲存服務)、Elastic Compute Cloud(EC2彈性可擴充套件的雲端計算伺服器)、 SimpleQueuing Service(一種簡單的訊息佇列)、以及SimpleDB(簡單的資料庫管理) 等4種主要的服務，統稱為“彈性計算雲”服務。

Google的雲平臺原本為Google最重的搜尋應用提供服務，如今這個服務已經擴充套件到其它應用程式。Google的雲基礎架構模式由Google File Systemt分散式檔案系統、MapReduce程式設計模式、分散式的鎖機制Chubby、大規模分散式資料庫BigTable等4個相互獨立又緊密結合在一起的系統組成。

Salesforce公司將傳統客戶關係管理系統(CRM)設計成一個獨特的軟體解決方案，放在主機託管模型上成為線上服務。機構使用者(企業、政府、圖書館等)可以根據自己的業務需求定製並使用純粹網際網路架構的CRM系統。他在線上CRM服務上樹立了雲技術應用標竿。

CA 的AppLogic雲平臺能夠幫助客戶迅速建立可升級的高可用性私有云和公共雲環境，提供與眾不同的獨特服務。透過直觀的視覺介面，使用者只需使用瀏覽器即可定義基礎設施、條款、部署和管理應用，還可監控雲平臺的執行。它提供給客戶一個包括底層虛擬化在內的一體化雲平臺，以圖形介面拖拽操作構建應用，這個革命性的平臺可以讓客戶節省大量時間及資源，在數小時內從無到有構建出雲平臺的應用。

開源雲端計算平臺主要供學術研究和教學實驗，針對雲技術的新理念和區域性技術創新的原型產品研發。其中紅帽開源API(Deltacloud)的主要作用是將基於雲端計算的工作負載在不同的IaaS供應商之間遷移，如Amazon和Rackspace。Abiquo開源雲平臺(AbiCloud)能夠以快速、簡單和可擴充套件的方式建立和管理大型、複雜的IT基礎設施(包括虛擬伺服器、網路、應用、儲存裝置等)。Cloud Ocean雲平臺(Fan)使IDC機房能夠以快速、簡單和可擴充套件的方式建立和管理大型、複雜的IT基礎設施(包括虛擬伺服器、網路、應用、儲存裝置等)。 Eucalyptus Systems雲平臺(Eucalyp-tus)是一種開源的軟體基礎結構,用來透過計算叢集或工作站群實現彈性的、實用的雲端計算。Cittio公司Zeppelin雲平臺是第一款開源的雲端計算管理和監控客戶端。Zeppelin雲平臺的目標是向IT商店提供一系列的工具，以便IT商店可以更好地將應用程式與雲端計算相結合，這項新技術可以讓大型IT商店更多的採用雲端計算。OpenNebula雲平臺是開放原始碼的虛擬基礎裝置引擎，它用來動態佈署虛擬機器在一群實體資源上，OpenNebula最大的特色在於將虛擬平臺從單一實體機器到一群實體資源。OpenNebula是Reservoir Project的一項技術,是歐洲研究學會發起的虛擬基礎裝置和雲端運算的計劃。此外，惠普、英特爾、雅虎共建的雲端計算實驗平臺，這個開源軟體計劃是一種網際網路整合，旨在整合全球各地的資料中心，消除資料密集型的研究計算以及網際網路規模的商業計算的各種障礙，在生產行業、學術研究機構和政府部門間推廣開放式的協作。

從網際網路時代國家提出金關、金衛、金卡工程和地方政府提出的數字城市、數字港口、智慧工廠到今日物聯網時代的漫天飛雲，面對雲模型、使用者雲、服務雲、網路雲、計算雲、儲存雲、雲管理、雲應用、雲建設等諸多名詞概念，企業不必驚慌失措。正如一滴雨二滴雨N滴雨形成雲，一塊硬碟二塊硬碟n塊硬碟形成儲存雲，一臺伺服器二臺伺服器組成計算雲，一套計量裝置二套計量裝置組成計量雲，一套化驗分析儀器二套化驗分析儀器組成化驗分析雲，一臺數字機床二臺數字機床組成機床雲，面對IT界的一種具有規模效應的群眾運動現象，是IT服務從單兵作戰到排兵佈陣的一場正常變革。從平行計算、分散式處理、虛擬技術、網格計算等技術演變而來的雲技術在人口資訊、水文氣象資訊、地理資訊上的導航、地震監測等應用確實正悄然改變著我們的生活、我們的社會。

使用者雲帶來眼球經濟、網站雲引發知識爆炸、影片雲織就安防天網順應潮流做時代弄潮兒。

五、雲技術的技術架構

在集團企業環境中應用雲技術，我們認為其體系架構主要分為基礎設施服務層、平臺服務層、軟體服務層、平臺管理系統等四個部分。

基礎設施服務層主要包括計算資源和儲存資源，整個基礎設施也可以作為一種服務向使用者提供，即IaaS。IaaS向使用者提供的不僅包括虛擬化的計算資源、儲存，同時還要保證使用者訪問時的網路頻寬等。

平臺服務層建立在基礎設施之上，主要包括並行程式設計和開發環境以及實現雲技術的其他系統管理工具，如雲系統中資源的部署、分配、監控管理、安全管理、分散式併發控制等。平臺即服務（PaaS）主要是嚮應用程式開發者提供平臺應用開發介面。

軟體服務層透過終端訪問雲軟體，軟體即服務（SaaS）使得使用者可以透過瘦終端訪問平臺獲取高強度計算量任務的結果。

平臺管理系統是為橫向的三層服務的，並給這三層提供多種管理和維護等方面的技術，主要內容包括使用者管理、服務管理、安全管理、運維管理、SLA（Service Level Agreement）監控等。

其中，基礎設施服務層的技術體系結構可細分為物理資源層、資源池層、管理中介軟體層和SOA（Service-Oriented Architecture）構建層四層。物理資源層包括計算機、儲存器、網路設施、資料庫和軟體等；資源池層是將大量相同型別的資源構成同構或接近同構的資源池，如計算資源池、資料資源池等（構建資源池更多的是物理資源的整合和管理工作，例如研究在一個標準集裝箱的空間如何裝下2000個伺服器、解決散熱和故障）；SOA構建層將雲端計算能力封裝成標準的Web Services服務，並納入到網路已聚合了各種計算資源、資料資源、軟體資源以及服務資源等，但存在總量豐富但資源利用率低的矛盾。雲資源管理系統應提供如資源發現、資源分發、資源儲存和資源排程等4種基本服務。

也可以將雲技術可分為基礎架構（包括硬體、伺服器等物理資源）和中間的軟體平臺及最上面的應用和服務三層架構。可以看出，設計基於雲技術的服務平臺需要解決一系列關鍵技術，如視覺化技術、普適化技術、分佈互動技術、基於語義的模型資源發現技術、資源服務排程技術、資源服務自動組合技術和系統容錯遷移技術等；綜合運用上下文感知、智慧Agent,SGRML(Simulation GridReference Markup Language)、服務語義匹配等技術，構成蘊涵式服務訪問框架，實現服務訪問過程的智慧化、自動化管理。

雲技術的核心技術之一虛擬化技術是指把一個物理單元虛擬成多個邏輯單元，供多個應用一起使用，包括記憶體虛擬化、儲存虛擬化、硬體虛擬化、軟體虛擬化等各項技術。虛擬化伺服器抽象了硬體資源，包括虛擬BIOS、虛擬CPU、虛擬記憶體、虛擬裝置和虛擬IO.虛擬伺服器提供了良好的隔離性和安全性。

進一步，雲平臺主要包含基礎設施層和應用層兩個層面的含義。

六、雲技術在集團的應用價值和策略

我國資訊化起步較遲，雲技術作為新一代資訊科技還未充分成熟，市場也未被跨國公司壟斷，有利於推廣國產雲產品和解決方案。

雲技術對企業資訊化建設的價值影響主要有：第一能大大提高IT資源利用率和節約能耗，一般資料中心的CPU利用率只有5%左右，而云計算中心的CPU利用率可達60%、PUE達1.1左右，符合建設資源節約型、環境友好型社會和綠色IT的要求。第二可實現無IT基礎設施的資訊化，從雲端計算服務提供者那裡可按需獲取各種服務，而不需要在一開始就花費大量的投資來購買、部署計算機軟硬體裝置和聘用IT人員。第三不僅能大大節約資訊化成本，而且能夠很快地部署計算資源，實現按需分配、按需計費，它是一種靈活的IT服務交付模式，便於發展新業務，從而能提高企業的生產效率和管理效率。第四使物理上分佈於廣闊地域的計算資源成為一種虛擬的、可整合的計算資源，而且可以根據需要動態調整，使用者不需顧及資源具體的物理實質和管理細節，便於運營維護。第五雲中心可以建在能源便宜、氣候寒冷的地區，進一步降低資訊化建設和運維的成本。谷歌的資料中心的能耗相當於一個小型城市的總能耗。第五有利於採用只有顯示和互動功能的瘦客戶端，與PC作為資訊終端相比，它更安全、更便於管理。第六能支援豐富的雲端裝置，如智慧手機，有利於移動辦公等新業務的開展。最後，為保障資訊保安，可採取私有云提供雲服務，由於雲技術能高度整合資源，集中進行管理，最終將有利於資訊保安。

雲技術的應用可以以資源整合和節約成本為切入點，建設虛擬化、自動化的移動大雲平臺，也可以繼承網格計算的網路協作、充分利用閒散資源的解決方案。

集團企業以雲製造為導引，樹立平臺觀、應用觀、服務觀，將雲技術作為企業資訊化的優選技術路線和方案，從而使企業資訊化工作從技術角度可以分解為諸如桌面雲化，伺服器雲化，應用雲化等幾個雲化的過程。雲化可以充分利用現有資源編織雲，並將新軟體開發納入雲規範（可部署性）。

資源雲化是社會高度資訊化，IT資源規模化後的必然選擇，是企業從ERP到雲製造的自然選擇，是治理企業IT系統散亂差的利器，是提升集團IT治理能力的技術選擇，她需要集中統一規劃、分步分頭推進，改造更新雙行，服務應用並重的發展策略。

未來的集團企業將會象淘寶網、阿里巴巴網路商城一樣是一個雲製造服務系統，它是構建於雲製造服務平臺之上的,支援雲企業構建及雲企業的運營,將人與組織、軟資源(程式、檔案、過程等)、硬資源(生產裝置、伺服器等)等服務要素組織起來,以雲服務模式為客戶提供製造服務的一個系統。

七、雲技術在企業的應用建議

雖然雲技術在全球和國家層面能獲得最大的效益、雲技術應用的最佳起點是行業和集團，但企業是雲的基本組成部分。為此，企業在今後的資訊化建設中應順應這一時代技術潮流，在規劃上要符合雲技術架構，在設計上要順應雲平臺應用環境，透過建設伺服器雲、桌面雲、應用系統雲三大雲設施，初步提供基礎設施即服務(IaaS)、平臺即服務(PaaS)和軟體即服務(SaaS)等三大IT雲服務。

結合網路區域中心建設，調整最佳化資訊基礎設施結構，打造安全、可靠、多協議的網路通訊平臺，提供統一的網路接入服務、通訊服務；結合資料中心建設，探索出一個應用系統軟體的統一的整合執行環境和規範的技術標準，為資訊系統軟體的規劃設計、原型建模、開發測試、應用管理、執行維護等提供平臺，結合應用系統建設，開發部署一個普遍接入，整合服務的個性化業務工作臺，資訊工作臺。

伺服器雲是雲端計算平臺的最核心部分，可透過改造和新建的方法來實現。例如，伺服器雲可以由硬體伺服器HP、IBM、DELL和Red Hat Enterprise Linux Server作業系統和Virtualization Hyper visor(KVM)組成。透過Red Hat雲端計算平臺管理軟體，實現所有伺服器整合為一個統一的雲端計算伺服器平臺，抽象出統一的硬體資源，包括CPU資源池、記憶體資源池、網路資源池和儲存資源池，任意雲都可以按需在統一資源池中獲得硬體資源並執行。

桌面雲以PC機、智慧終端、手機、智慧儀表、DCS工作站等為客戶物件，按應用角色構建桌面，提供接入即就緒的應用服務，實現免安裝、免維護的終端使用者體驗。

應用系統雲是雲端計算的最終形態， 諸如WEB計算雲、搜尋雲、FTP儲存雲等通用雲應用，諸如人力資源管理應用雲、CRM雲、SCM雲，培訓雲、期刊圖書雲、DCS雲、ERP雲、MES雲、LIMS雲、計量雲等等。

此外，企業可以透過提供普遍的電郵和IM 短訊息等應用形成使用者雲，構築企業的溝通交流協作平臺。

以數字工廠，智慧工廠為遠景，以製造云為長遠目標，聚焦物聯網實施，以應用和服務為抓手，持續完善企業雲平臺，最佳化企業生產經營管理的IT環境。

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