云计算技术与应用基础-云概述

云计算技术与应用基础云概述本章目标本章将向读者介绍云计算产业发展和云计算技术的基础知识，主要包括云计算产业发展概况、国家发展云计算相关政策、云计算产业链、云计算的内涵、云计算的特点和云计算的分类。本章的学习要点如下。（1）云计算产业链及相关企业与服务情况。（2）云计算的内涵及相关定义。（3）云计算的主要特点。（4）基于不同角度的云计算的分类。1.1产业发展及政策支持2016年9月中国信息通信研究院发布的《云计算白皮书（2016年）》对全球和我国的云计算产业发展进行了分析。下面关于云计算产业发展的资料主要来源于中国信息通信研究院（原工业和信息化部电信研究院）。1.1.1概览全球云计算市场发展1．全球云计算市场规模及发展趋势全球云计算市场总体平稳增长。2015年以IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务）为代表的典型云服务市场规模达到522.4亿美元，增速20.6%，预计2020年将达到1435.3亿美元，年复合增长率达22%。（1）美国在全球云计算市场的领导地位进一步巩固。（2）以中国、印度为代表的云计算新兴国家高速增长。预计未来美国与欧洲、日本云计算市场差距将进一步扩大。全球云计算市场分布情况如图1-1所示。图1-1全球云计算市场分布情况（数据来源：Gartner）2．全球云计算发展热点分析《云计算白皮书（2016年）》分析指出全球云计算技术发展热点包括：容器技术助力云计算发展、更加高效的Unikernel技术引发关注、x86在基础计算架构领域一统天下的局面或将改变、云计算与物联网（IoT）技术的结合成为新的技术与业务发展方向等。发展热点包括以下4个方面。（1）企业级应用场景成为云计算产业蓝海。（2）云服务商构建以“我”为主的生态圈。（3）私有云供应商抱团取暖共推开源。（4）物理设施故障和系统安全漏洞成为云安全的最主要威胁。1.1.2概览我国云计算市场发展1．我国云计算市场规模及发展趋势我国云计算市场总体保持快速发展态势。2015年我国云计算整体市场规模达378亿元，整体增速为31.7%。其中私有云市场规模为275.6亿元，年增长率为27.1%，预计2016年增速仍将达到25.5%，市场规模将达到346亿元左右。我国公有云服务逐步从互联网向行业市场延伸，2015年市场整体规模约为102.4亿元，比2014年增长45.8%，增速略有下滑。预计2016年国内公有云服务市场仍将保持高速增长态势，市场规模可望达到近150亿元。我国私有云市场中硬件市场占主导。2．国内云计算发展热点分析（1）国内云服务商从内向型向外向型转变。（2）云计算应用逐渐从互联网行业向传统行业渗透。（3）国内云服务商积极构建生态系统。1.1.3解读国家发展云计算相关政策1．云计算相关政策（1）国务院《关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》。（2）国家发改委、工信部《关于做好云计算服务创新发展试点示范工作的通知》。（3）工信部《通信业“十二五”发展规划》。（4）国务院《关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》。2．我国云计算政策环境分析（1）国内支持云计算发展的宏观政策环境已经形成。2015年出台的云计算的相关政策文件如下。2015年1月，《国务院关于促进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》（国发[2015]5号）（以下简称“5号文”）。2015年5月，《关于加强党政部门云计算服务网络安全管理的意见》（中网办发文[2015]14号）（以下简称“14号文”）。2015年7月，《国务院关于积极推进“互联网+”行动的指导意见》（国发[2015]40号）（以下简称“40号文”）。2015年8月，《促进大数据发展行动纲要》（国发[2015]50号）（以下简称“50号文”）。（2）加快发展是云计算政策的主线。“5号文”是未来几年指导我国云计算发展最重要的政策依据，实现我国自主云计算产业的快速有序发展是其最终目标，其中包含了3个方面的重要部署：一是以公共服务为先导，形成产业生态，带动技术创新。二是以电子政务为牵引，带动云计算产业快速发展。三是以布局优化为目标，实现云计算健康有序发展。（3）拓展行业领域是主要方向。2015年国家发布的各项政策从宏观层面为云计算向行业领域的拓展铺平了道路。“5号文”夯实了云计算向行业领域拓展的技术、产业、政策基础。“40号文”指明了云计算与传统行业结合的方向。一是在工业领域，通过云计算推动工业生产的智能化升级。二是在金融领域，利用云计算提供的新型平台和技术，实现金融产品和服务的创新。三是在社会化服务领域，无论是医疗、物流还是教育，都可以与云计算相结合衍生新型业务模式。（4）云计算安全是政府着力的重点。中央网信办发布的“14号文”为我国党政部门开展云计算应用的安全管理奠定了政策基础。“14号文”提出了“安全管理责任不变，数据归属关系不变，安全管理标准不变，敏感信息不出境”4条基本要求，为党政部门云计算安全管理定下了基调。“14号文”还重点提出了建立“党政部门云计算服务网络安全审查”机制，这一审查机制已经在2015年正式启动，包括中国信息通信研究院在内的4家第三方机构已经开始了对国内面向党政部门的云服务企业的审查工作。安全审查不仅将成为云服务商进入政务行业的敲门砖，也将为其他行业领域的云计算服务安全管理提供良好的参照和示范。1.1.4认知云计算产业链1．我国云计算生态系统我国云计算生态系统（见图1-2）主要涉及硬件、软件、服务、网络和安全5个方面。（1）硬件。云计算相关硬件包括服务器、存储设备、网络设备、数据中心成套装备以及提供和使用云服务的终端设备。（2）软件。云计算相关软件主要包括资源调度和管理系统、云平台软件和应用软件等。图1-2我国云计算生态系统（3）服务。服务包括云服务和面向云计算系统建设应用的云支撑服务。（4）网络。云计算具有泛在网络访问特性，用户无论通过电信网、互联网或广播电视网，都能够使用云服务。（5）安全。云安全涉及服务可用性、数据机密性和完整性、隐私保护、物理安全、恶意攻击防范等诸多方面，是影响云计算发展的关键因素之一。2．我国云计算产业链云计算产业泛指与云计算相关联的各种活动的集合，其产业链主要分为4个层面，即基础设施层、平台与软件层、运行支撑层和应用服务层，如图1-3所示。图1-3中国云计算产业链全景图（资料来源：赛迪顾问）基础设施层以底层元器件、云基础设施等硬件设备资源为主；平台与软件层以云基础软件、云应用软件等云平台与云软件资源为主；运行支撑层主要包括咨询、集成、监理、运维、培训等；应用服务层主要包括云终端和云服务。（1）基础设施层。基础设施层是指为云计算服务体系建设提供硬件基础设备的产业集合，主要包括底层元器件和云基础设施两个方面，处于云计算产业链的上游环节，是云计算产业发展的重要基础，为云计算服务体系建设提供基础的硬件设施资源。为提高我国在云计算产业中的话语权，增强本土企业在云计算产业中的竞争力，国家将加大在云计算核心芯片研发及下一代互联网、新一代移动通信网、下一代数据中心等基础设施建设中的投入力度，扶持国内重点企业在芯片研发领域实现突破，大力完善云计算业务应用的基础环境，推动我国云计算产业不断快速发展。基础设施层的细分环节和代表企业如表1-1所示。细分环节名称描述代表企业1底层元器件为构建云平台基础设施而提供的基础元器件产品集合，是支撑云平台硬件架构的上游主要环节，主要包括低功耗芯片、面板等●龙芯●新岸线工厂●ARM●Intel●AMD●LG工厂●Samsung工厂2云基础设施指云计算平台的核心硬件设备如服务器、存储系统、网络设备和机房附属设施所组成的云数据中心的基础平台，主要包括数据中心设备和机房附属设施●曙光●浪潮●联想●Oracle●EMC/Cisco●Microsoft●Google●IBM●HP表1-1基础设施层细分环节（2）平台与软件层。平台与软件层是指为云计算服务体系建设提供基础平台与软件的产业集合，主要包括云基础软件和云应用软件两个方面，处于云计算产业链的上游环节。其基于基础设施层，为云计算服务体系建设与运行提供基础工具软件、应用开发软件及平台等，是云计算产业发展的活力之源。政策方面，国家未来在加大云计算核心芯片研究的同时也将大力加强在基础软件领域的研发投入，支持国内重点企业在云计算操作系统与平台开发领域实现突破；同时，还将通过服务、应用创新带动技术创新，加快虚拟化技术、资源管理技术、负载均衡技术等云计算关键技术的产业化发展，提升国内云计算产业及企业的竞争实力。平台与软件层的细分环节和代表企业如表1-2所示。序号细分环节名称描述代表企业1云基础软件指构建在云基础平台之上，为各种应用提供必要运行和支撑的软件，主要包括云操作系统、中间件、安全管理软件、数据存储软件和虚拟化软件等●浪潮（云操作系统）●阿里巴巴、腾讯、百度、华为（云存储）●中创软件（中间件）●瑞星、绿盟、奇虎、蓝盾、山石网科（安全管理）表1-2平台与软件层细分环节序号细分环节名称描述代表企业1云基础软件指构建在云基础平台之上，为各种应用提供必要运行和支撑的软件，主要包括云操作系统、中间件、安全管理软件、数据存储软件和虚拟化软件等●汉王（生物认证）●中金数据（海量存储）●南大通用（数据库）●中软（分布式数据库）●Microsoft、Citrix、VMware（虚拟化）2云应用软件指在平台软件和中间件之上，为特定领域开发的直接辅助人工完成某类业务处理或实现企业业务管理的软件与平台，包括应用平台和应用软件●轩辕（行业云应用软件）●百度、高德（位置导航平台）●用友、金蝶（企业管理软件）●腾讯、阿里旺旺（通信软件）续表（3）运行支撑层。运行支撑层是指为云计算服务体系建设提供规划、咨询及整合相关基础设施资源进行云计算服务体系建设以及相关运维和培训服务的产业集合，处于云计算产业链的中游，是云计算产业链中连接上下游产业的重要环节。虽然目前中国云计算产业链主要以基础设施层为主体，但运行支撑层却是其中发展最为活跃、发展速度最快的产业环节之一，众多上下游企业都积极参与其中，业务模式也处于快速创新之中，提供的服务也越来越丰富，如规划咨询、云集成、云平台开发、云安全等均取得了快速发展，有效支撑了云计算产业的发展，是中国云计算产业链中的重要支撑环节。运行支撑层的细分环节和代表企业如表1-3所示。序号细分环节名称描述代表企业1咨询指面向云计算产业链上各个环节企业提供云计算业务相关战略决策支撑的活动●赛迪顾问●赛迪信息2集成指通过顶层设计、软件开发、系统架构等一系列手段实现云计算数据中心、平台、系统的建设与服务●软通动力●奇虎360●中国软件评测中心3监理指对私有云、公有云、混合云构建相关工程的生产（进度、质量和投资）进行监督和管理工作●北京长城电子●中信国安●中华通信4运维指为云计算服务和应用所需的网络、数据中心、系统等基础设施提供运行维护的服务●中国电信、中国联通、中国移动、世纪互联、Cisco（网络运维）●中金数据、万国数据、世纪互联、IBM（数据中心运维）●中金数据、中企动力、IBM、HP（系统运维）表1-3运行支撑层细分环节序号细分环节名称描述代表企业5培训指为从事云计算产业相关领域业务的决策者、管理人员、技术人员、服务人员提供云计算理念、技术、技能培训的服务华三通信腾讯云云唯+续表（4）应用服务层。应用服务层是指在云计算服务体系中提供云服务和云服务应用平台的产业集合，主要包云终端和云服务两个方面，处于云计算产业链的下游环节，是云计算产业获得持续发展的动力所在。在云终端领域，近年来随着智能手机、平板电脑、车载终端、电子书及物联感知终端产品销售的快速增长，相关服务应用需求也在不断提升，云终端领域的应用价值也得到了快速发展，进一步拓展了云应用的价值链，为云计算产业的持续发展提供了充足动力。1.2云计算技术概述1.2.1理解云计算的内涵1．名称的由来云计算是英文CloudComputing的翻译。1983年，SunMicrosystems提出“网络是计算机（TheNetworkistheCo