日韩伦理一区,影音先锋在线国产,久久久岛国

云計算——物聯網的基石

李德毅 2011/11/01

　　我們將利用信息和信息技術精確地調控物質和能量，以提高資源利用率和加快轉變經濟發(fā)展方式。物聯網的興起就是最典型的證明，其中以智能電網、智能交通等最具代表性，而云計算則成為物聯網的基石。

　　眾所周知，在包括人類自身在內的自然環(huán)境里，物質、能量和信息是三大要素，沒有物質什么都不存在，沒有能量什么都不會發(fā)生，沒有信息什么都沒有意義。人類進入信息時代，信息和信息技術將成為社會轉型、生產力發(fā)展的根本動力。

　　工業(yè)革命時期，水、電、交通、電信都已經實現了社會化、集約化和專業(yè)化，成為社會的公共基礎設施；今天，我們處在后工業(yè)革命時期，云計算正在讓信息技術和信息服務實現社會化、集約化和專業(yè)化，讓信息服務成為社會的公共基礎設施。我們將利用信息和信息技術精確地調控物質和能量，以提高資源利用率和加快轉變經濟發(fā)展方式。物聯網的興起就是最典型的證明，其中以智能電網、智能交通等最具代表性，而云計算則成為物聯網的基石。

　　云計算是互聯網發(fā)展之必然

　　互聯網中骨干網帶寬增長的吉爾德速度常常是6個月翻一番，而微電子發(fā)展的摩爾速度是18個月翻一番，信息技術的發(fā)展傾向于網絡，人人聯網的事實使得地球真的成為一個地球村，距離不再重要。

　　回顧IT產業(yè)的發(fā)展歷程，在計算環(huán)境和設施方面，從60年代的大型機，70年代的小型機，80年代的個人電腦和局域網，到90年代對人類生產和生活產生了深刻影響的桌面互聯網，再到現在人們高度關注的移動互聯網的轉變過程，計算設施和環(huán)境已經從以計算機為中心到以網絡為中心，再到以人為中心；軟件工程一改長期以來面向機器、面向語言和面向中間件等面向主機的形態(tài)，轉為面向需求、服務、網絡的形態(tài)，真正實現了軟件即服務（SaaS）；在人機交互方面，最初主要以鍵盤交互為主，1964年鼠標的發(fā)明，改變了人機交互方式，使得計算機得到普及，為此，鼠標的發(fā)明者獲得了計算機界的最高獎項——圖靈獎�，F在交互的主要方式又演變?yōu)橛|摸、語音和手勢等，已經從人圍著計算機轉，改為計算機圍著人轉，交互、分享、群體智能等都遠遠超出了早先圖靈機的范疇，這就是泛在的計算。無論從計算環(huán)境和設施的變化、軟件工程的發(fā)展，還是從交互方式的改變，這些都告訴我們，現在已經進入到一個新的時代——云計算的時代。

　　計算資源虛擬化催生云計算

　　計算資源虛擬化是云計算的核心技術，從計算機發(fā)展史來看，虛擬化技術早已經存在。例如，當年我們做操作系統時使用了虛擬存儲管理的技術，使得應用程序自認為擁有連續(xù)足夠的存儲空間，無需關心實際使用的磁帶機、磁盤機、閃存等物理存儲設備的地址構成、容量、組合、調用和管理細節(jié)。虛擬內存是物理內存的抽象。

　　同樣，分時操作系統利用時間片輪轉分別處理多個不同的任務，使得一臺物理計算機可以虛擬為多臺獨立的虛擬機，為不同用戶服務，也即虛擬化技術。還有在計算機硬件和操作系統上，通過一個中間件讓支撐其的多個不同的操作系統和應用程序同時運行，又形成若干表面獨立的虛擬機。至于虛擬專網（VPN），它是在公共電信設施上，建立一個企業(yè)或一個團體內部通信與網絡的方法，封裝了多個不同網絡設備與終端的傳輸差異性。

　　回顧互聯網資源配置的變遷過程，最早的服務器出現在網絡的客戶端/服務器（C/S）結構中，客戶端和服務器共同分擔處理任務。后來客戶端進一步變瘦，通過瀏覽器直接接入應用，即瀏覽器/服務器（B/S）結構。隨著互聯網應用的增多，多數機構、各個部門都架設了自己的服務器，導致服務器種類和數量出現井噴，如郵件服務器、數據服務器、安全服務器和視頻服務器等等。大量服務器運營和維護的負擔，又促使托管市場出現，以減輕機構自身維護服務器的成本。但簡單的托管并不能對服務器群實施進一步的集約化使用。于是，通過虛擬化服務，把服務器變成“服務”，在服務提供方就可以進一步整合計算資源。從服務器使用演變的這個過程可以看出，作為一種以服務的方式提供計算資源的新型計算資源組織、分配和使用模式，云計算的出現是必然的。

　　計算能力、存儲空間以及通信帶寬，成為社會的公共基礎設施。用戶呈現出個性化服務的強勁需求：無需關心特定應用軟件的服務方式（如是否被他人同時租用），無需關心計算平臺的操作系統以及軟件環(huán)境等底層資源的物理配置與管理，無需關心計算中心的地理位置。這三個“無需關心”即構成了軟件作為服務、平臺作為服務（PaaS）、基礎設施作為服務（IaaS）。計算資源的虛擬化組織、分配和使用模式，有利于資源合理配置并提高利用率（散落在局域網、社區(qū)網、城區(qū)網、地區(qū)網各級信息中心的成千上萬臺服務器的利用率通常在15%左右，集中后的虛擬集群服務器利用率可達85%），促進節(jié)能減排，實現綠色計算。

　　云計算促進軟件行業(yè)大轉型

　　軟件作為獨立產品，針對用戶需求采用自上而下、逐步求精的方法，進行面向系統的軟件設計與面向底層技術實現的代碼開發(fā)與測試，讓用戶安裝并擁有軟件系統的時代已經或者正在成為歷史。

　　云計算中的軟件開發(fā)是基于服務的軟件開發(fā)，更加強調標準接口和具有自治能力的粒計算組件的重用和綁定，從以編碼為主轉化為側重建模及模型轉換的開發(fā)過程；從相對封閉的、面向固定系統的軟件開發(fā)與產品買賣方式，轉化為依托網絡開放資源、面向服務的聚合及租賃方式，軟件開發(fā)、軟件注冊和檢索以及軟件租賃，形成三分離的格局。以前的軟件工程師似乎設計了大型軟件系統才算水平高，現在是通過軟件被重用的次數來評判軟件的價值。有個大學生編了個軟件計數器用來記錄和呈現淘寶店的訪問次數，最初這個計數器賣5塊錢，后來只賣1塊錢，但是你可以想象總共有多少個淘寶店。

　　普遍參與的開發(fā)形成群體智慧，將出現各種各樣開源、開放的軟件合作開發(fā)社區(qū)。軟件頻繁地被重用和重組，在第一時間滿足客戶需求。大眾既是軟件使用者，也是開發(fā)者；既是服務消費者，也是提供者，這就形成群體智慧。

　　軟件行業(yè)將實現社會化、集約化、專業(yè)化的大轉型。互聯網計算成為社會基礎設施，構成集中的、各種各樣的云計算中心，實現模塊化的社會服務；通過歸并分散的、粗放的軟件開發(fā)與應用，使軟件模塊構件化，提高平臺利用率，計算資源以虛擬化方式組織和配置，可彈性伸縮。通過軟件的重用和柔性重組，進行服務流程的優(yōu)化與重構；面向租戶，提供更為精細和規(guī)范的服務，軟件透明使用，按需租用。云計算促進了軟件開發(fā)商之間的資源聚合、信息共享和協同工作，形成面向服務的計算，為網絡時代的軟件工程開辟了新道路。

　　云計算支撐物聯網

　　早期的互聯網支持盡力而為的服務，其核心簡單、邊緣豐富；云計算提供社會化、集約化和專業(yè)化的信息服務，其網絡豐富、邊緣簡單、交互智能。隨著移動互聯網帶寬的迅速增長，2009年我國新建3G基站達到32.5萬個，網絡覆蓋全國342個城市、2055個縣市、6000多個鄉(xiāng)鎮(zhèn)。移動互聯網的實時性、交互性、低成本、個性化和位置感知能力，形成了移動用戶迅速增長的服務需求，移動云計算上的服務，尤其是基于位置的內容服務會很快到來。因為我們每個人都生活在移動的空間里，首先需要的是定位服務。

　　互聯網成為社會基礎設施，人們對人人聯網已經不滿意了，希望物物聯網，這就是物聯網。當打印機、顯示器、汽車等物體連入互聯網之后，通過云計算中的計算中心和數據中心可以提供云打印、云顯示、云導航、云旅游等服務。如果我想知道從北京會議中心去天安門廣場怎么走，無需買個GPS，只需發(fā)個短信，云導航中心就會返回一條或幾條路徑信息。如果北京所有的汽車都聯網，云監(jiān)控中心就可以知道車輛的運行情況，而無需專門的監(jiān)控車輛去巡查當日北京市的限號車輛是否進入五環(huán)以內。

　　云安全

　　云計算不是解決信息安全問題的新式武器。云計算最重要的技術進步是計算方式、存儲方式和交互方式的網絡化變革，以及軟件作為服務的思想。云計算也無法避免可能在軟件中出現諸如漏洞、病毒、攻擊及信息泄露等目前信息系統中普遍存在的、共性的信息安全問題，傳統的信息安全技術將會繼續(xù)應用在云計算中心以及端設備的安全管理上。

　　云計算改變信息安全的根本格局

　　在云計算之前，大量敏感數據分散、重復、位于網絡邊緣，不僅難于管理，也容易造成泄漏的風險，例如同一個文件可能被拷貝成百上千次。而云計算通過服務的規(guī)�；�、集約化和專業(yè)化，將數據和信息高度集中地存放于各類數據中心，通過建立云安全中心，專門為端用戶和各種數據中心提供安全服務，改變了人人打補丁、個個殺病毒的狀況。云安全的重心逐步由端設備轉向云計算中心，從而改變端設備上安全問題難以管控的局面。在云計算中，我們可以從傳輸層面、交換層面、路由層面、網絡層面和內容層面實現信息識別、分析、阻斷等管控能力，尤其是云計算的計費管理和認證手段，為用戶端的管控打下了堅實基礎。

　　軟件即服務，安全本身也可以成為一種社會服務。云安全中心專門為端用戶和各種各樣的數據中心提供安全服務，這和酒店專門聘請保安的道理是一樣的。從根本上來說，云計算的規(guī)�；⒓s化和專業(yè)化對信息安全是有利的。此外，安全的級別與用戶愿意付出的代價是相關的。投入越多，相應獲得的保障級別也越高。

　　云安全本質是信任與信任管理問題

　　人們普遍關心的云安全問題，本質上是服務方與被服務方之間的信任與信任管理問題，也就是說，是數據擁有方和存儲服務方之間形成一定的數據使用約定，通過雙方的信譽和雙約束的手段，共同促成數據的合理、合法使用而不被濫用。對用戶而言，可以選擇信賴的服務方，約定一種雙方都滿意的安全機制，以達到最大化的安全保障。對服務方而言，一旦失去誠信將無立足之地，誠信遠比企業(yè)的利潤重要。

　　安全和可信是云計算中各類用戶和服務提供方等不斷交互，以及在服務過程中的演化所積累出來的一項品質。云計算服務中心的信譽，最基本、最重要的保證在于互聯網的民主性所形成的由下而上的力量，即在社區(qū)交互和演化中所體現出來的信譽。云計算中信任的建立、維持和管理，還可以通過社會與技術手段相結合的方式來輔助完善信任機制。

　　對廣大企業(yè)而言，云計算為信息安全領域帶來新的商業(yè)機會和手段——云備份。銀行、航空、電信等許多大型信息系統通過建立一級、二級數據中心，實現數據的統一維護和集中管理。為防范各級中心發(fā)生信息系統崩潰、數據丟失等風險，必須有備份機制。在云計算時代，可以設想由一個信息企業(yè)專門承擔起備份這項工作，建立起一個可擴展的、動態(tài)伸縮的云數據備份中心，對相似專業(yè)的數據中心的數據進行備份服務，而不需要每一個專業(yè)數據中心各自做備份，這是云計算技術給安全備份提供的嶄新手段。

　　運用云計算的技術實現社會化、集約化和專業(yè)化的備份服務，必將提高專業(yè)數據中心的安全性和可靠性。

　　云計算的實踐

　　云計算給軟件園帶來變化

　　眾所周知，軟件園往往是一個城市的耗電大戶，一個入駐幾百家企業(yè)、幾千名員工的軟件園，各種軟硬件資源重復投資建設，每月需支出的電費高達242萬元，而資源利用率卻很低。如果軟件園的企業(yè)可以共享同一個云計算平臺，包括硬件平臺、開發(fā)工具、測試環(huán)境和運行平臺等，將逐步構建綠色的軟件園，來進行軟件即服務、平臺即服務和基礎設施即服務的工作。

　　這些云計算所帶來的軟硬件的部署、開發(fā)等方面的深刻變化，會使軟件園內弱小而分散的形形色色的軟件企業(yè)，通過動蕩、分化、改組和歸并，演化為有特色的云計算中心，針對細分需求，提供集中的、面向不同領域的計算、存儲和交互服務，逐步形成社會化、集約化和專業(yè)化的面向特定領域的服務。

　　傳統電信行業(yè)的糾結

　　傳統電信行業(yè)是提供話音為主的，僅僅是滿足了大眾用戶最基本的需求。隨著數據通信的普及，互聯網以及web網絡快速發(fā)展，人們對相互之間溝通的質量要求提高了，產生了文字、話音、視頻等多種多樣的更為直接的、個性化的需求，因此，傳統電信運營商的糾結，歸根結底是新技術所帶來的市場需求的提升，是需求的精細化造成的。

　　過去，電信行業(yè)常常是地區(qū)割據、行業(yè)割據，是一種典型的金字塔式的層次結構。現在，要從割據走向融合。原來，我們是先有設備制造商，再有電信運營商，后又有增值服務商。應用為王、內容為王所導致的需求為王，使得我們必須要以提供服務來切入。信息的服務、內容的服務，導致了應用軟件就是服務的思想。因為應用軟件是服務，才造成支撐應用軟件的開發(fā)平臺也是服務；因為開發(fā)平臺是服務，才造成支撐開發(fā)平臺運轉的基礎設施也是服務。產業(yè)鏈的走向倒過來了，傳統的電信行業(yè)要認識到產業(yè)鏈倒置給我們帶來的深刻變化。

　　要想不糾結，就要找出路。一是電信行業(yè)的金字塔式層次結構要向扁平的組織結構的自身轉型，融合資源、彈性配置；二是要發(fā)揮信息基礎設施的依附優(yōu)勢，從小眾中獲取大眾基本信息，挖掘需求、靈活分眾、深度服務；三是要適應信息即服務、軟件即服務、平臺即服務和基礎設施即服務的變化，拓展應用，合作共贏。

　　云計算實踐試點

　　2010年10月，工業(yè)和信息化部、國家發(fā)改委等聯合確定了在北京、上海、深圳、杭州、無錫五個城市先行開展云計算服務創(chuàng)新發(fā)展的試點示范。應該說，北京的祥云計劃、上海的云海計劃、無錫的物聯網和云計算基地等等都已經開始了務實的推動，在全國起到引領和示范的作用。

　　基于互聯網的云計算，節(jié)點可大可小，距離不再重要。因此，在城市試點的基礎上，我個人認為更應該加強行業(yè)的應用和領域的應用示范。這里我想強調一下基于位置的服務——LBS（Location based service），如果從北京到深圳可以實現整個區(qū)域范圍內的導航服務和定位服務，那么這就為物聯網的應用提供了基礎。

　　地理信息系統是每一個行業(yè)都需要的基本信息，有地理信息服務，才有導航定位的精度保證。比方說，導航的精度可以到幾十厘米而不是幾米，不僅可以導航到道路，而且可以導航到車道，那么就可以實現從北京到上海，乃至到深圳的網絡導航。此外，我們還可以有基于地理信息的旅游服務、教育服務、應急救生服務、社會保險服務，等等。

　　云計算的實踐需要更多的務實，從行業(yè)和領域入手，從老百姓得到實惠入手，從解決民生入手，不在于拼服務器集群的規(guī)模。并不是說五萬臺服務器的集裝箱就偉大，五千臺服務器的就不偉大，也不是說把一百萬臺服務器集中起來就叫云計算。

　　隨著試點的推廣，云計算的實踐還要考慮整個中國IT行業(yè)的戰(zhàn)略布局，將來是否要在一些地方設立國家級的海量基礎數據中心和服務中心，是否可以考慮在我國電力供應相對豐富的低溫地區(qū)建立海量數據中心？

　　眾所周知，電力傳輸是比較昂貴的，而寬帶傳輸消耗的經費是比較少的。中國聯通研究院就光纖傳輸與電能傳輸的成本和能耗做過一個對比分析，光纖傳輸的百公里建設成本為210萬元，而電能傳輸高達2億4千萬元，后者是前者的一千多倍；百公里電力損耗為5.2千瓦時，電能傳輸則為25千瓦時，后者約是前者的5倍。顯然，可以在靠近電廠的低溫地區(qū)建設大規(guī)模的“超級數據中心”，利用寬帶通信網絡向華東、華南傳輸數據，以替代大量煤炭和電力向華東、華南的輸送，變“以電力網輸送電能”為“以電信網輸送數據”，以減少二氧化碳的排放，改善生態(tài)環(huán)境。

　　專家簡介：

　　李德毅：中國工程院院士、歐亞科學院院士，中國人工智能學會理事長，國家和軍隊信息化專家咨詢委員會委員，國家973項目首席科學家，中國電子學會云計算專家委員會主任，清華大學、國防大學等兼職教授。

CTI論壇報道