虚拟化与云计算在国内外发展现状以及电子政务中的应用

一、云计算国内外发展现状分析云计算技术是IT产业界的一场技术革命,已经成为了IT行业未来发展的方向。各国政府纷纷将云计算服务视为国家软件产业发展的新机遇。美国政府在IT政策和战略中也加入了云计算因素，美国国防信息系统部门（DISA）正在其数据中心内部搭建云环境2009年9月15日，美国总统奥巴马宣布将执行一项影响深远的长期性云计算政策，希望借助应用虚拟化来压缩美国政府支出。日本内务部和通信监管机构计划建立一个名为“KasumigasekiCloud”的大规模的云计算基础设施，以支持所有政府运作所需的信息系统。中国政府在“十二五“信息规划的技术背景中特别对云计算技术做了阐述，明确提出云计算技术是我国下一个5年信息化产业发展的重点领域之一。2009年年末，中国工业和信息化部出台的扶持软件产业发展指导意见中就明确了软件行业的10个发展重点，分别是基础软件、信息安全软件、工业软件、嵌入式软件、行业应用解决方案、系统集成和支持服务、软件服务外包、各类创新型服务、数字内容加工处理与服务以及IC设计服务。无锡市政府致力于打造中国的“云谷”，北京市政府启动了“祥云工程。无论是在政府还是在产业界，都掀起了一场”云“的热潮。同时，随着信息化程度的提高，IT能耗急剧增加。美国环境保护局在2010年8月发布了一份研究报告，他们的研究发现，2006年全美国的数据中心和服务器消耗了大约610亿kW‧h的电能,这些企业的IT数据中心的能耗已经占据美国总耗电量的1.5%,相当于580万户普通美国家庭的日常用电,换算过来就是每年45亿美元。美国环境保护局警告说，这些数字到2011年将几乎翻倍。据分析机构分析，2007年#，中国PC的社会保有量已超过1亿台，服务器超过200万台，还有数目众多的路由器、交换机等其他IT设备，这些总量惊人的IT设备大约会消耗300亿-500亿度电能，等同于向大气中排放上千万吨的温室气体。经济危机与哥本哈根国际气候大会推动了产业升级、调整和低碳经济时代的快速到来，以云计算技术为驱动力的公共效用IT、绿色低碳IT受到我国政府的极大关注及重视。因此，需求驱动、技术驱动和政策驱动三大驱动力给云计算的发展提供了极大助力。下文首先给出国内外云计算生态环境的发展现状，包括平台提供商、系统集成商、服务提供商以及应用开发商，给出云计算发展趋势。1、国外云计算产业发展现状图1给出了云计算生态环境对于云计算产业各个环节各厂商的核心竞争力各有所长只有价值链各环节强强联合优势互补才可能提供面对用户的完整的端到端的产品解决方案共同培育和发展市场很多厂商具有非常强大的开发和业务提供能力同时具备在该领域传统的技术实力因此能够分别提供多种服务如平台系统集成应用开发等。(1)、平台提供商云计算的实现依赖于能够实现虚拟化自动负载平衡随需应变的软硬件平台，在这一领域的提供商主要是传统上领先的软硬件生产商如EMV的VMware、RedHat、Oracle、IBM、惠普Intel等.这些公司的产品主要特点是灵活和稳定兼备的集群方案以及标准化、廉价的硬件产品。EMC在2009年同英特尔合作开发高能效版本的Atmos云存储系统，AT&T的Synaptic服务建立在该平台基础之上，并提出建设统一云架构。2003年12月，EMC公司收购VMware公司。VMware是在虚拟化方面市场的领先者，全球84%所有的虚拟化应用都是应用在VMware上的，其产品VMwareFare为企业提供私有云和公有云平台。RedHat提供纯软件的云计算解决方案（支持任意工业标准硬件）；提供4层云计算解决方案通过虚拟化实现资源整合、共享、分配；按需在线扩展、按需支付使用资源费用；提供IaaS、PaaS、SaaS，并结合第三方应用扩展SaaS。RedHat已为Amazon提供云计算平台，并联VerizonBusiness部署云计算服务方案。IBM在2007年11月15日推出蓝云计算平台为客户带来即买即用的云计算平台。惠普最新的基础设施解决方案惠普刀片系统矩阵（HPBladeSystemMatrix）为云计算提供基础平台，降低基础设施的整体成本和数据中心的复杂性。英特尔2010年推出数据中心策略，提出开放式数据中心构想，包括CloudBuilder软件计划等。(2)、系统集成商系统集成商帮助用户搭建云计算的软硬件平台，尤其是企业私有云。代表厂商包括Oracle、Google、Amazon、IBM、HP、Sun。这部分公司普遍具有强大的研发能力和足够的技术团队，能够提供全面的云计算产品。Oracle2005年以58亿美元收购Siebel公司一举进入了云计算领域。Oracle支持数据中心按需提供服务，开发的“POD”架构。Oracle收购Sun之后，开发了使用Sun服务器作为硬件、使用Java作为基础架构之间的编程工具。(3)、服务提供商和电信运营商这一部分涵盖了为企业和个人用户提供计算和存储资源的IaaS公司,如提供新型数据中心服务的Amazon、GoGrid，电信运营商AT&T、Verizon等，以及为应用开发者提供开发平台的PaaS公司如微软Azure、GoogleApp以及Force.com等。这部分是云计算的核心领域之一，今后绝大多数的计算处理以及应用开发都将在这些服务中展开。(4)、应用开发商即SaaS应用服务提供商包括传统软件厂商如微软的Live服务互联网巨头Google的gmailGoogleEarth苹果的MobileMe、黑莓企业方案等以及新兴的在线CRM解决方案提供商Salesforce等。（5）、试验床发展试验床是为了消除资金和后勤方面的障碍,促进行业/科研机构和政府部门间的开放协作,对互联网范围的数据密集型计算进行研究。目前比较有影响力的试验床项目有OpenCirrus云计算试验床，该试验床成立于2008年7月，正在进行50多个研究项目，模拟了一个真实的、全球性的、互联网范围的环境，并赋予了研究人员前所未有的能力，来测试应用和测量基础设施及服务的性能，以建立大规模的云系统。惠普、英特尔和雅虎以及多家研究机构加入其中。NSF的GENI（globalenvironmentfornetworkinginnovations）计划2010年启动DiCloud（data-intensivecloudcontrolforGENI）项目。该项目扩展了GENI/ViSEsensornetwork(sensornet)试验床为研究人员提供一个进行深度数据试验的环境，包括跨越sensornet节点、数据中心节点，特别是基于云的数据存储节点，获得数据片段；部署公众云计算编程模式，提供简单但是强大分布式数据处理能力；验证试验流程能够明确地控制数据流和资源分配情况。2、国内云计算产业发展现状当前中国的云计算的发展正进入成长期，预期在2015年之后，中国云计算产业将真正进入成熟期，云计算服务模式将被广大用户接受。埃森哲2010年云计算研究报告给出，未来两年内更多的中国大企业将开始使用云计算如图2所示。但由于对安全的担心和其他顾虑，云计算的使用率仍将低于其他国家。目前，国内更倾向于创建私有云，而不是使用公有云服务，如图3所示。根据计世资讯统计2009年中国云计算市场规模已达到403.5亿元，增长率为28%，其中SaaS为354.2亿元，PaaS为47.8亿元，IaaS为1.5亿元，SaaS市场中，网络游戏和搜索占据绝大份额，以工业计算等垂直细分领域为代表的SaaS市场目前尚处于起步阶段。但是，市场研究公司对中国云支出走势的预测存在较大差异。调研机构SpringboardResearch预计，截至2010年底中国云市场将增长56%，达到1.71亿美元（11.6亿元人民币），还不到IDC预测的2009年全球云计算支出（174亿美元）的1%。CCWResearch估计中国SaaS市场2008年市值高得多，为198.4亿元人民币，并将在未来两年内保持24.5%的年增长幅度，到2013年底达到613亿元人民币。3、趋势分析目前云计算技术总体趋势向开放、互通、融合（安全）方向发展，存储逐步向SAN+NAS一体化发展，服务器向X86机群方向发展，目前小型机厂商HP逐渐加强PC服务器的发展，未来的网络向扁平化、自组织、虚拟路由方向发展，移动互联网的带宽迅速增长，移动互联网的实时性、交互性、低成本、个性化和位置感知能力，形成移动用户迅速增长的服务需求。云计算将向公共计算网发展，对大规模的协同计算技术提出新的要求，虚拟机的互操作，资源的统一调度，需要更加开放的标准，目前云标准已经引起行业的高度重视，并得到较快的发展。业务方面，目前的电信业务趋势向专业化、集约化、规模化方向发展，随着社会信息化和行业信息化的普及、提高，信息正呈现出爆炸式增长趋势，公众对计算、通信和网络的服务的要求越来越高。通信技术正逐步趋向于计算技术与应用发展，计算技术与应用正朝向网络与服务提供方向发展，通信技术和计算技术正在真正走向融合。电信运营商纷纷提出成为综合信息服务提供商的战略，对于云计算技术的应用，不仅需要利用其促进通信网络技术和业务平台、支撑系统的升级换代，更需要应用其构建提供综合信息服务运营基础设施及支撑能力。二、基于虚拟化技术的云计算在电子政务中的应用1、应用背景为了减少政府在信息化建设中的投入成本和提高信息技术在国民经济发展中的推动作用,一种“IT(InformationTechnology)厂商提供云计算技术支撑,政府定期釆购云服务的合作模式”开始在某些城市试点发展起来。IT厂商通过自己积累的云计算技术优势,在政府相关政策的扶持下,搭建面向社会公众服务的统一云平台,向政府的各个部门提供信息化技术支撑,助力政府信息化进程,通过这种新型的商业合作模式,IT厂商可以面向政府机构提供政务云服务,面向中小企业提供私有云服务,并利用云计算数据中心的闲散计算资源和庞大的数据处理能力,面向社会提供服务民生的免费公共计算。随着提供的信息服务越来越多,IT厂商的云计算数据中心变得愈发的庞大与难以掌控,这对数据中心的日常数据管理与基础设备的维护是巨大的挑战。例如:数据中心拥有大量的高性能服务器,但由于服务器的配置需求是按照服务的峰值要求进行采购配置的,这就造成了正常情况下服务器的利用效率低下,造成了计算资源的大量浪费;云计算数据中心服务器的种类繁多,由于采用的架构不同,使得很多服务器在应用程序的部署方面缺乏良好的平台兼容性和互操作性,不利于物理设备的统一管理与维护;随着应用服务数量的增多,由于缺少有效的服务器热备份方案,可能会造成服务器的宕机,进而引起关键应用服务的中断,给政府和企业带来经济上的损失;同时服务器数量激增,造成了数据中心系统管理人员的人力资源成本的提升和电力能源消耗的直线增加。因此,如何进行高效的云计算数据中心管理,减少能源电力消耗,提供一种稳定的、自动化的数据信息云服务成为云计算数据中心所要解决的一个重要问题。另外,随着服务器使用年限的增加和服务器性能的下降,这部分服务器已经不能满足大型应用的配置需求,如何处理这部分计算资源也成为云计算中心需要解决的一个问题。近年来,随着云计算技术的发展与日益成熟,以及国家大力推进从管理型政府到服务型政府职能的转变,如何将云计算应用在电子政务建设中成为政府和IT厂商关注的一个热点问题,本文旨在从云计算数据中心的角度出发,提出一套基于基础架构服务的云计算方案,解决云计算中心面临的问题和进行电子政务向云端迁移的尝试性工作。2、应用目的和意义旨在提出一种通过基于虚拟化技术的云计算平台解决方案,提高数据中心的资源管理配置效率,在保证数据服务稳定的前提下,整合固有物理服务器资源,提高服务器的使用效率,降低电力能源消耗,降低云计算中心的运营成本,以一种绿色、环保、低成本的形式提供安全、可靠、高效的云服务,同时实现电子政务应用从传统IT架构部署到云计算架构部署的转变,为未来全面推进云政务系统进行技术性的探索与尝试。总之,虚拟化技术带来的好处有以下几个方面:（1）在保证现有服务器数量不变的前提下,提升云计算数据中心的数据计算能