網路新時代的雲計算革命

雲計算是計算機科學和互聯網技術發展的產物，也是引領未來信息產業創新的關鍵戰略性技術和手段。它將帶來工作方式和商業模式的根本性改變，對我國衝出國外企業的技術壁壘、發展高新技術產業具有重要的戰略意義。

雲計算的基本概念

雲計算是通過網路按需提供的可動態伸縮的廉價計算服務。 美國國家標準與技術研究院（NIST）定義：雲計算是一種按使用量付費的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網路訪問， 進入可配置的計算資源共享池（資源包括網路、伺服器、存儲、應用軟體、服務）。 這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務供應商進行很少的交互。

雲計算的特點

（1）超大規模：

大多數雲計算中心都具有相當的規模，比如， Google雲計算中心已經擁有幾百萬台伺服器， 而Amazon 、IBM 、微軟、Yahoo等企業所掌控的雲計算規模也毫不遜色，並且雲計算中心能通過整合和管理這些數目龐大的計算機集群來賦予用戶前所未有的計算和存儲能力。

（2）抽象化：

雲計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務，所請求的資源都來自「雲」，而不是固定的有形的實體。應用在「雲」中某處運行，但實際上用戶無需了解、也不用擔心應用運行的具體位置，這樣能有效地簡化了應用的使用。

（3）高可靠性：

在這方面，雲計算中心在軟硬體層面採用了諸如數據多副本容錯、心跳檢測和計算節點同構可互換等措施來保障服務的高可靠性，還在設施層面上的能源、製冷和網路連接等方面採用了冗餘設計來進一步確保服務的可靠性。

（4）通用性：

雲計算中心很少為特定的應用存在，但其有效支持業界大多數的主流應用，並且一個「雲」可以支撐多個不同類型應用的同時運行，並保證這些服務的運行質量。

（5）高可擴展性：

用戶所使用「雲」的資源可以根據其應用的需要進行調整和動態伸縮，並且再加上前面所提到的雲計算中心本身的超大規模，使得「雲」能有效地滿足應用和用戶大規模增長的需要。

（6）按需服務：

「雲」是一個龐大的資源池，用戶可以按需購買，就象自來水、電和煤氣等公用事業那樣根據用戶的使用量計費，並無需任何軟硬體和設施等方面的前期投入。

（7）廉價：

首先，由於雲計算中心本身巨大規模所帶來的經濟性和資源利用率的提升，其次，「雲」大都採用廉價和通用的 X86 節點來構建，因此用戶可以充分享受雲計算所帶來的低成本優勢，經常只要花費幾百美元就能完成以前需要數萬美元才能完成的任務。

（8）自動化：

雲中不論是應用、服務和資源的部署，還是軟硬體的管理，都主要通過自動化的方式來執行和管理，從而極大地降低整個雲計算中心龐大的人力成本。

（9）節能環保：

雲計算技術能將許許多多分散在低利用率伺服器上的工作負載整合到雲中，來提升資源的使用效率，而且雲由專業管理團隊運維，所以其PUE（Power Usage Effectiveness ，電源使用效率值）值和普通企業的數據中心相比出色很多，比如， Google數據中心的PUE值在 1.2 左右，也就是說，每一塊錢的電力花在計算資源上，只需再花兩角錢電力在製冷等設備，而常見的PUE在2和3之間，並且還能將雲建設在水電廠等潔凈資源旁邊，這樣既能進一步節省能源方面開支，又能保護了環境。

（10）完善的運維機制：

在「雲」的另一端，有全世界最專業的團隊來幫用戶管理信息，有全世界最先進的數據中心來幫用戶保存數據。同時，嚴格的許可權管理策略可以保證這些數據的安全。這樣，用戶無需花費重金就可以享受到最專業的服務。

由於這些特點的存在，使得雲計算能為用戶提供更方便的體驗和更低廉的成本，同時這些特點也是為什麼雲計算能脫穎而出，並且能被大多數業界人員所推崇的原因之一。

雲計算的三種服務模式

任何一個在互聯網上提供其服務的公司都可以叫做雲計算公司。 NIST 按照服務模式對雲計算分為三類，分別是：

IaaS：Infrastructure（基礎設施）-as-a- Service，

PaaS：Platform（平台）-as-a-Service，

SaaS：Software（軟體）-as-a-Service。

基礎設施在最下端，平台在中間，軟體在頂端。別的一些「軟」的層可以在這些層上面添加。

IaaS: Infrastructure-as-a-Service（基礎設施即服務）

第一層叫做IaaS，有時候也叫做Hardware-as-a-Service，幾年前如果你想在辦公室或者公司的網站上運行一些企業應用，你需要去買伺服器，或者別的高昂的硬體來控制本地應用，讓你的業務運行起來。

但是現在有IaaS，你可以將硬體外包到別的地方去。IaaS公司會提供場外伺服器，存儲和網路硬體，你可以租用。節省了維護成本和辦公場地，公司可以在任何時候利用這些硬體來運行其應用。

一些大的IaaS公司包括Amazon,Microsoft, VMWare, Rackspace和Red Hat.不過這些公司又都有自己的專長，比如Amazon和微軟給你提供的不只是IaaS，他們還會將其計算能力出租給你來host你的網站。

PaaS: Platform-as-a-Service（平台即服務）

第二層就是所謂的PaaS，某些時候也叫做中間件。你公司所有的開發都可以在這一層進行，節省了時間和資源。

PaaS公司在網上提供各種開發和分發應用的解決方案，比如虛擬伺服器和操作系統。這節省了你在硬體上的費用，也讓分散的工作室之間的合作變得更加容易。網頁應用管理，應用設計，應用虛擬主機，存儲，安全以及應用開發協作工具等。

一些大的PaaS提供者有Google App Engine,Microsoft Azure，Force.com,Heroku，Engine Yard。最近興起的公司有AppFog, Mendix 和 Standing Cloud

SaaS: Software-as-a-Service（軟體即服務）

第三層也就是所謂SaaS。這一層是和你的生活每天接觸的一層，大多是通過網頁瀏覽器來接入。任何一個遠程伺服器上的應用都可以通過網路來運行，就是SaaS了。

你消費的服務完全是從網頁如Netflix, MOG, Google Apps, Box.net,Dropbox或者蘋果的iCloud那裡進入這些分類。儘管這些網頁服務是用作商務和娛樂或者兩者都有，但這也算是雲技術的一部分。

一些用作商務的SaaS應用包括Citrix的GoToMeeting，Cisco的WebEx，Salesforce的CRM，ADP，Workday和SuccessFactors。

雲計算的技術結構

由於雲計算分為IaaS、PaaS和SaaS三種類型，不同的廠家又提供了不同的解決方案，目前還沒有一個統一的技術體系結構， 綜合不同廠家的方案，構造了一個雲計算體系結構。這個體系結構概括了不同解決方案的主要特徵，每一種方案或許只實現了其中部分功能，或許也還有部分相對次要功能尚未概括進來。

雲計算技術體系結構分為4層：物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA構建層，如上圖所示。

物理資源層包括計算機、存儲器、網路設施、資料庫和軟體等;資源池層是將大量相同類型的資源構成同構或接近同構的資源池，如計算資源池、數據資源池等。

構建資源池更多是物理資源的集成和管理工作，例如研究在一個標準集裝箱的空間如何裝下2000個伺服器、解決散熱和故障節點替換的問題並降低能耗；

管理中間件負責對雲計算的資源進行管理，並對眾多應用任務進行調度，使資源能夠高效、安全地為應用提供服務；

SOA構建層將雲計算能力封裝成標準的Web Services服務，並納入到SOA體系進行管理和使用，包括服務註冊、查找、訪問和構建服務工作流等。管理中間件和資源池層是雲計算技術的最關鍵部分，SOA構建層的功能更多依靠外部設施提供。

雲計算的管理中間件負責資源管理、任務管理、用戶管理和安全管理等工作。資源管理負責均衡地使用雲資源節點，檢測節點的故障並試圖恢復或屏蔽之，並對資源的使用情況進行監視統計;任務管理負責執行用戶或應用提交的任務，包括完成用戶任務映象(Image)的部署和管理、任務調度、任務執行、任務生命期管理等等;用戶管理是實現雲計算商業模式的一個必不可少的環節，包括提供用戶交互介面、管理和識別用戶身份、創建用戶程序的執行環境、對用戶的使用進行計費等;安全管理保障雲計算設施的整體安全，包括身份認證、訪問授權、綜合防護和安全審計等。

基於上述體系結構，以IaaS雲計算為例，簡述雲計算的實現機制，如下圖所示。

用戶交互介面嚮應用以Web Services方式提供訪問介面，獲取用戶需求。服務目錄是用戶可以訪問的服務清單。系統管理模塊負責管理和分配所有可用的資源，其核心是負載均衡。配置工具負責在分配的節點上準備任務運行環境。監視統計模塊負責監視節點的運行狀態，並完成用戶使用節點情況的統計。執行過程並不複雜：用戶交互介面允許用戶從目錄中選取並調用一個服務。該請求傳遞給系統管理模塊後，它將為用戶分配恰當的資源，然後調用配置工具來為用戶準備運行環境。

雲計算產業鏈

經過 10 年的發展，雲計算已經形成了較為完整的生態系統，構建了從晶元到終端用 戶的全產業鏈條。

在國內結合產業鏈價值來看:

1) Saas 軟體供應商:

目前國內還沒有 Saas 的全行業領軍廠商，主要廠商集中在細分行業或諸如 CRM 等細分領域，未來 SaaS 行業市場空間大，行業增速快。

2) 雲平台提供商:

行業領先企業會有較好的發展空間，如阿里雲、華為雲等。

3)虛擬化軟體提供商:

行業上除了 VMware，其它廠家基本上是在開源軟體上進行定製開發，商業化市場空間有限，設備廠商直接提供基於開源軟體開發的虛擬化軟體或者大的公司自行開發。

4) 伺服器等設備提供商:

技術門檻較低的伺服器行業競爭激烈，毛利率低，創新產品會提升毛利率，如 AI 伺服器毛利率高於傳統伺服器產品。而網路設備和存儲產品由於有較高的技術門檻，則有望長期保持較高的毛利率水平。

5)晶元供應商:

技術資本門檻極高，目前國內只有天津海光獲得 AMD 授權生產X86 晶元

公有雲:行業向頭部集中， 「AI+雲」前景廣闊

公有雲的出現是從亞馬遜開始，源於亞馬遜自身的電商業務龐大，普通 IT 系統難以支撐且價格昂貴，後續自行開發系統在滿足自用的同時，向外出租雲服務。自此以後，公有雲市場迎來了快速發展時代。

1、AWS 在全球一枝獨秀，阿里雲在中國優勢顯著

根據 Gartner 的魔力象限，從全球範圍來看，AWS 處於絕對的領先地位，其後是微軟、谷歌、阿里巴巴等快速追趕。

根據 Gartner 的數據統計，亞馬遜在 2016 年全球 IaaS 公共雲服務市場份額達 44.2%，是市場份額最大的企業。另外，從單季度營收增長率來看，亞馬遜 AWS 呈穩步增長趨勢。而從年度數據來看，營業收入和營業利潤都保持了高速的增長。截止目前，AWS在全球16個地區內運營著44個可用區，並宣布計劃增加巴林、中國、法國、香港、瑞典和美國第二個 AWS GovCloud 區域這六個地區，同時再增加 17 個可用區。從服務行業來看，AWS進行了全行業覆蓋。

在國內，由於政策、信息安全以及本地應用習慣等原因，阿里雲當前佔據了最大的市場份額。據 IDC 統計，阿里雲在中國雲計算市場居於第一名的領先地位，佔據了約 41%的市場份額，處於明顯領先的地位。

阿里雲業務布局完整，從基礎設施、基礎服務到中間服務、應用服務，最後到客戶，全面覆蓋了 IaaS、PaaS 和 SaaS。阿里雲的客戶群基本覆蓋了所有使用公有雲的行業。

2、 中國 SaaS 行業增速超 30%、迎來快速發展時期

根據Gartner報告數據顯示，全球SaaS市場規模呈高速發展趨勢，預計2020年將達到720億美元。另外，Gartner數據進一步顯示，在全球SaaS服務市場中，CRM佔比最高，達39%;其次是ERP，佔比16%。

中國 SaaS 產業目前在各方細分行業競爭激烈，且目前尚未有如 Salesforce 一樣的行業巨頭，未來發展空間大。

目前，SaaS 產業的主要產品集中在 CRM、客服、OA 和 IM、文檔級協同等領域，各領域均有多家企業參與，競爭較為激烈。傳統軟體廠商也開始加速向 SaaS 模式轉型，如財務領域的用友網路、金蝶軟體，建築信息化領域的廣聯達等。

從軟體產業的發展趨勢來看，應用 SaaS 化將節省用戶使用成本、便於用戶更靈活使用產品，是未來發展的趨勢。

3、 公有雲集中態勢出現，龍頭領先優勢明顯

雲服務牌照加速公有雲集中進程：在去年七月的可信雲大會上，工信部相關負責人介紹目前全國持有 IDC 牌照的企業 1272 家，獲得雲服務許可資質的有 12 家，267 家企業承諾年底前完成持證。

根據工信部《電信業務分類目錄》的要求，提供 IaaS、PaaS 服務的雲服務商必須持有互聯網數據中心(IDC)牌照。

因此，如果在2017年底前不能持證，明年開始就不能開始提供公有雲服務。因此，行業將從2017年初的 1272 家迅速縮減為至多 267 家，減少高達 80%，行業集中度顯著加快。截至目前，獲雲服務牌照企業增至 28 家:

雲計算馬太效應顯著，集中趨勢明顯

1) 硬體成本隨規模增大而單位成本降低:隨著硬體規模的擴大，企業議價能力增強，導致規模越大單位成本越低。

2) 平台規模越大，產品和服務就會越豐富，對企業吸引力增強。從目前來看，在 Iaas 領域，全球是 AWS一支獨大，在 2016 年全球 IaaS 公共雲服務市場中佔據了 44.2%的份額。而聚焦國內，阿里雲強勢崛起，在 Iaas 市場份額約 41%，遠遠領先第二名。

4、 「AI + 雲」融合發展成就未來

雲平台集中數據和算力，「AI + 雲」是未來趨勢:算力、演算法和數據是 AI 不可或缺的「三駕馬車」。

雲計算的發展導致了大量數據向雲平台集中，而雲平台自身就具備強大的計算能力，只要再提交演算法給雲平台，就滿足執行 AI 演算法的核心要素，因此雲平台是執行 AI 演算法的上佳選擇。

所以通過直接在雲平台上增加 AI 處理能力將是未來發展趨勢，雲平台為 AI 提供運行平台，AI 反過來提升雲計算「智商」。目前阿里雲、AWS、華為雲等均已提供 AI 計算平台。

隨著人工智慧需求的不斷增加，對 AI 算力的需求將不斷增加，從硬體上來看，對用於深度學習的 GPU、FPGA 的需求增加，以及 AI 伺服器的需求也將持續增加，這些將由浪潮信息、中科曙光等設備供應商提供。

從軟體及服務上來看，對人工智慧高效演算法及和行業解決方案的需求也將不斷增加，這些主要由阿里、華為等公有雲廠商自己開發或者與第三方合作提供。

私有雲: 安全至上，傳統 IT 快速轉向私有雲

從全球格局來看，由於安全原因，定製化需求的存在，公有雲和私有雲將長期共存。政務雲、金融雲等對安全要求極高的行業將主要以私有雲的形式存在。

數據安全是公有雲/私有雲選擇的核心因素:對政府金融等雲計算用戶，數據和應用的安全性考量將優先於雲計算平台經濟性的考量，因此將重要數據放在私有雲上是這類客戶優先的選擇。

混合雲:行業巨頭產品快速落地，市場前景大

混合雲結合私有雲的安全性和公有雲的彈性，可以將客戶的安全性需求和對計算資源的彈性需求完美結合在一起，是雲計算未來的重點發展趨勢。

典型的應用案例是在監管要求下的混合雲部署， 如銀行、保險等機構在監管要求下不允許把核心的業務數據放在公有雲上，因此，它們可以將核心業務放在自己的私有雲上，保障自身數據安全，而把非核心的如業務行情、企業 OA 等放在公有雲上，以實現業務快速彈性部署。

混合已經在很多的領域落地，例如，針對電信運營商，混合雲是直接面對用戶的需求，實現了 IT 應用的混合交付，衍生出許多商業價值。

雲計算是計算機科學和互聯網技術發展的產物，也是引領未來信息產業創新的關鍵戰略性技術和手段。它將帶來工作方式和商業模式的根本性改變，對我國衝出國外企業的技術壁壘、發展高新技術產業具有重要的戰略意義。

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