云計算的基本概念

云計算是通過網(wǎng)絡(luò)按需提供的可動態(tài)伸縮的廉價計算服務(wù)。 美國國家標準與技術(shù)研究院（NIST）定義：云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(wǎng)絡(luò)訪問， 進入可配置的計算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、存儲、應(yīng)用軟件、服務(wù)）。 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(wù)供應(yīng)商進行很少的交互。

云計算的特點

（1）超大規(guī)模：

大多數(shù)云計算中心都具有相當?shù)囊?guī)模，比如， Google云計算中心已經(jīng)擁有幾百萬臺服務(wù)器， 而Amazon 、IBM 、微軟、Yahoo等企業(yè)所掌控的云計算規(guī)模也毫不遜色，并且云計算中心能通過整合和管理這些數(shù)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：

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

（3）高可靠性：

在這方面，云計算中心在軟硬件層面采用了諸如數(shù)據(jù)多副本容錯、心跳檢測和計算節(jié)點同構(gòu)可互換等措施來保障服務(wù)的高可靠性，還在設(shè)施層面上的能源、制冷和網(wǎng)絡(luò)連接等方面采用了冗余設(shè)計來進一步確保服務(wù)的可靠性。

（4）通用性：

云計算中心很少為特定的應(yīng)用存在，但其有效支持業(yè)界大多數(shù)的主流應(yīng)用，并且一個“云”可以支撐多個不同類型應(yīng)用的同時運行，并保證這些服務(wù)的運行質(zhì)量。

（5）高可擴展性：

用戶所使用“云”的資源可以根據(jù)其應(yīng)用的需要進行調(diào)整和動態(tài)伸縮，并且再加上前面所提到的云計算中心本身的超大規(guī)模，使得“云”能有效地滿足應(yīng)用和用戶大規(guī)模增長的需要。

（6）按需服務(wù)：

“云”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(yè)那樣根據(jù)用戶的使用量計費，并無需任何軟硬件和設(shè)施等方面的前期投入。

（7）廉價：

首先，由于云計算中心本身巨大規(guī)模所帶來的經(jīng)濟性和資源利用率的提升，其次，“云”大都采用廉價和通用的 X86 節(jié)點來構(gòu)建，因此用戶可以充分享受云計算所帶來的低成本優(yōu)勢，經(jīng)常只要花費幾百美元就能完成以前需要數(shù)萬美元才能完成的任務(wù)。

（8）自動化：

云中不論是應(yīng)用、服務(wù)和資源的部署，還是軟硬件的管理，都主要通過自動化的方式來執(zhí)行和管理，從而極大地降低整個云計算中心龐大的人力成本。

（9）節(jié)能環(huán)保：

云計算技術(shù)能將許許多多分散在低利用率服務(wù)器上的工作負載整合到云中，來提升資源的使用效率，而且云由專業(yè)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(yè)的數(shù)據(jù)中心相比出色很多，比如， Google數(shù)據(jù)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制冷等設(shè)備，而常見的PUE在2和3之間，并且還能將云建設(shè)在水電廠等潔凈資源旁邊，這樣既能進一步節(jié)省能源方面開支，又能保護了環(huán)境。

（10）完善的運維機制：

在“云”的另一端，有全世界最專業(yè)的團隊來幫用戶管理信息，有全世界最先進的數(shù)據(jù)中心來幫用戶保存數(shù)據(jù)。同時，嚴格的權(quán)限管理策略可以保證這些數(shù)據(jù)的安全。這樣，用戶無需花費重金就可以享受到最專業(yè)的服務(wù)。

由于這些特點的存在，使得云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么云計算能脫穎而出，并且能被大多數(shù)業(yè)界人員所推崇的原因之一。

云計算的三種服務(wù)模式

任何一個在互聯(lián)網(wǎng)上提供其服務(wù)的公司都可以叫做云計算公司。NIST按照服務(wù)模式對云計算分為三類，分別是：

IaaS：Infrastructure（基礎(chǔ)設(shè)施）-as-a- Service，

PaaS：Platform（平臺）-as-a-Service，

SaaS：Software（軟件）-as-a-Service。

基礎(chǔ)設(shè)施在最下端，平臺在中間，軟件在頂端。別的一些“軟”的層可以在這些層上面添加。

IaaS: Infrastructure-as-a-Service（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)）

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(wǎng)站上運行一些企業(yè)應(yīng)用，你需要去買服務(wù)器，或者別的高昂的硬件來控制本地應(yīng)用，讓你的業(yè)務(wù)運行起來。

但是現(xiàn)在有IaaS，你可以將硬件外包到別的地方去。IaaS公司會提供場外服務(wù)器，存儲和網(wǎng)絡(luò)硬件，你可以租用。節(jié)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件來運行其應(yīng)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(wǎng)站。

PaaS: Platform-as-a-Service（平臺即服務(wù)）

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(fā)都可以在這一層進行，節(jié)省了時間和資源。

PaaS公司在網(wǎng)上提供各種開發(fā)和分發(fā)應(yīng)用的解決方案，比如虛擬服務(wù)器和操作系統(tǒng)。這節(jié)省了你在硬件上的費用，也讓分散的工作室之間的合作變得更加容易。網(wǎng)頁應(yīng)用管理，應(yīng)用設(shè)計，應(yīng)用虛擬主機，存儲，安全以及應(yīng)用開發(fā)協(xié)作工具等。

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

SaaS: Software-as-a-Service（軟件即服務(wù)）

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(wǎng)頁瀏覽器來接入。任何一個遠程服務(wù)器上的應(yīng)用都可以通過網(wǎng)絡(luò)來運行，就是SaaS了。

你消費的服務(wù)完全是從網(wǎng)頁如Netflix, MOG, Google Apps, Box.net,Dropbox或者蘋果的iCloud那里進入這些分類。盡管這些網(wǎng)頁服務(wù)是用作商務(wù)和娛樂或者兩者都有，但這也算是云技術(shù)的一部分。

一些用作商務(wù)的SaaS應(yīng)用包括Citrix的GoToMeeting，Cisco的WebEx，Salesforce的CRM，ADP，Workday和SuccessFactors。

云計算的技術(shù)結(jié)構(gòu)

由于云計算分為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(tǒng)一的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)， 綜合不同廠家的方案，構(gòu)造了一個云計算體系結(jié)構(gòu)。這個體系結(jié)構(gòu)概括了不同解決方案的主要特征，每一種方案或許只實現(xiàn)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。

云計算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分為4層：物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA構(gòu)建層，如上圖所示。

物理資源層包括計算機、存儲器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫和軟件等;資源池層是將大量相同類型的資源構(gòu)成同構(gòu)或接近同構(gòu)的資源池，如計算資源池、數(shù)據(jù)資源池等。

構(gòu)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個服務(wù)器、解決散熱和故障節(jié)點替換的問題并降低能耗；

管理中間件負責(zé)對云計算的資源進行管理，并對眾多應(yīng)用任務(wù)進行調(diào)度，使資源能夠高效、安全地為應(yīng)用提供服務(wù)；

SOA構(gòu)建層將云計算能力封裝成標準的Web Services服務(wù)，并納入到SOA體系進行管理和使用，包括服務(wù)注冊、查找、訪問和構(gòu)建服務(wù)工作流等。管理中間件和資源池層是云計算技術(shù)的最關(guān)鍵部分，SOA構(gòu)建層的功能更多依靠外部設(shè)施提供。

云計算的管理中間件負責(zé)資源管理、任務(wù)管理、用戶管理和安全管理等工作。資源管理負責(zé)均衡地使用云資源節(jié)點，檢測節(jié)點的故障并試圖恢復(fù)或屏蔽之，并對資源的使用情況進行監(jiān)視統(tǒng)計;任務(wù)管理負責(zé)執(zhí)行用戶或應(yīng)用提交的任務(wù)，包括完成用戶任務(wù)映象(Image)的部署和管理、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)執(zhí)行、任務(wù)生命期管理等等;用戶管理是實現(xiàn)云計算商業(yè)模式的一個必不可少的環(huán)節(jié)，包括提供用戶交互接口、管理和識別用戶身份、創(chuàng)建用戶程序的執(zhí)行環(huán)境、對用戶的使用進行計費等;安全管理保障云計算設(shè)施的整體安全，包括身份認證、訪問授權(quán)、綜合防護和安全審計等。

基于上述體系結(jié)構(gòu)，以IaaS云計算為例，簡述云計算的實現(xiàn)機制，如下圖所示。

用戶交互接口向應(yīng)用以Web Services方式提供訪問接口，獲取用戶需求。服務(wù)目錄是用戶可以訪問的服務(wù)清單。系統(tǒng)管理模塊負責(zé)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(zé)在分配的節(jié)點上準備任務(wù)運行環(huán)境。監(jiān)視統(tǒng)計模塊負責(zé)監(jiān)視節(jié)點的運行狀態(tài)，并完成用戶使用節(jié)點情況的統(tǒng)計。執(zhí)行過程并不復(fù)雜：用戶交互接口允許用戶從目錄中選取并調(diào)用一個服務(wù)。該請求傳遞給系統(tǒng)管理模塊后，它將為用戶分配恰當?shù)馁Y源，然后調(diào)用配置工具來為用戶準備運行環(huán)境。

云計算產(chǎn)業(yè)鏈

經(jīng)過 10 年的發(fā)展，云計算已經(jīng)形成了較為完整的生態(tài)系統(tǒng)，構(gòu)建了從芯片到終端用 戶的全產(chǎn)業(yè)鏈條。

在國內(nèi)結(jié)合產(chǎn)業(yè)鏈價值來看:

1) Saas 軟件供應(yīng)商:

目前國內(nèi)還沒有 Saas 的全行業(yè)領(lǐng)軍廠商，主要廠商集中在細分行業(yè)或諸如 CRM 等細分領(lǐng)域，未來 SaaS 行業(yè)市場空間大，行業(yè)增速快。

2) 云平臺提供商:

行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)會有較好的發(fā)展空間，如阿里云、華為云等。

3)虛擬化軟件提供商:

行業(yè)上除了 VMware，其它廠家基本上是在開源軟件上進行定制開發(fā)，商業(yè)化市場空間有限，設(shè)備廠商直接提供基于開源軟件開發(fā)的虛擬化軟件或者大的公司自行開發(fā)。

4) 服務(wù)器等設(shè)備提供商:

技術(shù)門檻較低的服務(wù)器行業(yè)競爭激烈，毛利率低，創(chuàng)新產(chǎn)品會提升毛利率，如 AI 服務(wù)器毛利率高于傳統(tǒng)服務(wù)器產(chǎn)品。而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和存儲產(chǎn)品由于有較高的技術(shù)門檻，則有望長期保持較高的毛利率水平。

5)芯片供應(yīng)商:

技術(shù)資本門檻極高，目前國內(nèi)只有天津海光獲得 AMD 授權(quán)生產(chǎn)X86 芯片

公有云:行業(yè)向頭部集中， “AI+云”前景廣闊

公有云的出現(xiàn)是從亞馬遜開始，源于亞馬遜自身的電商業(yè)務(wù)龐大，普通 IT 系統(tǒng)難以支撐且價格昂貴，后續(xù)自行開發(fā)系統(tǒng)在滿足自用的同時，向外出租云服務(wù)。自此以后，公有云市場迎來了快速發(fā)展時代。

1、AWS 在全球一枝獨秀，阿里云在中國優(yōu)勢顯著

根據(jù) Gartner 的魔力象限，從全球范圍來看，AWS 處于絕對的領(lǐng)先地位，其后是微軟、谷歌、阿里巴巴等快速追趕。

根據(jù) Gartner 的數(shù)據(jù)統(tǒng)計，亞馬遜在 2016 年全球 IaaS 公共云服務(wù)市場份額達 44.2%，是市場份額最大的企業(yè)。另外，從單季度營收增長率來看，亞馬遜 AWS 呈穩(wěn)步增長趨勢。而從年度數(shù)據(jù)來看，營業(yè)收入和營業(yè)利潤都保持了高速的增長。截止目前，AWS在全球16個地區(qū)內(nèi)運營著44個可用區(qū)，并宣布計劃增加巴林、中國、法國、香港、瑞典和美國第二個 AWS GovCloud 區(qū)域這六個地區(qū)，同時再增加 17 個可用區(qū)。從服務(wù)行業(yè)來看，AWS進行了全行業(yè)覆蓋。

在國內(nèi)，由于政策、信息安全以及本地應(yīng)用習(xí)慣等原因，阿里云當前占據(jù)了最大的市場份額。據(jù) IDC 統(tǒng)計，阿里云在中國云計算市場居于第一名的領(lǐng)先地位，占據(jù)了約 41%的市場份額，處于明顯領(lǐng)先的地位。

阿里云業(yè)務(wù)布局完整，從基礎(chǔ)設(shè)施、基礎(chǔ)服務(wù)到中間服務(wù)、應(yīng)用服務(wù)，最后到客戶，全面覆蓋了 IaaS、PaaS 和 SaaS。阿里云的客戶群基本覆蓋了所有使用公有云的行業(yè)。

2、 中國 SaaS 行業(yè)增速超 30%、迎來快速發(fā)展時期

根據(jù)Gartner報告數(shù)據(jù)顯示，全球SaaS市場規(guī)模呈高速發(fā)展趨勢，預(yù)計2020年將達到720億美元。另外，Gartner數(shù)據(jù)進一步顯示，在全球SaaS服務(wù)市場中，CRM占比最高，達39%;其次是ERP，占比16%。

中國 SaaS 產(chǎn)業(yè)目前在各方細分行業(yè)競爭激烈，且目前尚未有如 Salesforce 一樣的行業(yè)巨頭，未來發(fā)展空間大。

目前，SaaS 產(chǎn)業(yè)的主要產(chǎn)品集中在 CRM、客服、OA 和 IM、文檔級協(xié)同等領(lǐng)域，各領(lǐng)域均有多家企業(yè)參與，競爭較為激烈。傳統(tǒng)軟件廠商也開始加速向 SaaS 模式轉(zhuǎn)型，如財務(wù)領(lǐng)域的用友網(wǎng)絡(luò)、金蝶軟件，建筑信息化領(lǐng)域的廣聯(lián)達等。

從軟件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展趨勢來看，應(yīng)用 SaaS 化將節(jié)省用戶使用成本、便于用戶更靈活使用產(chǎn)品，是未來發(fā)展的趨勢。

3、 公有云集中態(tài)勢出現(xiàn)，龍頭領(lǐng)先優(yōu)勢明顯

云服務(wù)牌照加速公有云集中進程：在去年七月的可信云大會上，工信部相關(guān)負責(zé)人介紹目前全國持有 IDC 牌照的企業(yè) 1272 家，獲得云服務(wù)許可資質(zhì)的有 12 家，267 家企業(yè)承諾年底前完成持證。

根據(jù)工信部《電信業(yè)務(wù)分類目錄》的要求，提供 IaaS、PaaS 服務(wù)的云服務(wù)商必須持有互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)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云服務(wù)。因此，行業(yè)將從2017年初的 1272 家迅速縮減為至多 267 家，減少高達 80%，行業(yè)集中度顯著加快。截至目前，獲云服務(wù)牌照企業(yè)增至 28 家:

云計算馬太效應(yīng)顯著，集中趨勢明顯

1) 硬件成本隨規(guī)模增大而單位成本降低:隨著硬件規(guī)模的擴大，企業(yè)議價能力增強，導(dǎo)致規(guī)模越大單位成本越低。

2) 平臺規(guī)模越大，產(chǎn)品和服務(wù)就會越豐富，對企業(yè)吸引力增強。從目前來看，在 Iaas 領(lǐng)域，全球是 AWS一支獨大，在 2016 年全球 IaaS 公共云服務(wù)市場中占據(jù)了 44.2%的份額。而聚焦國內(nèi)，阿里云強勢崛起，在 Iaas 市場份額約 41%，遠遠領(lǐng)先第二名。

4、 “AI + 云”融合發(fā)展成就未來

云平臺集中數(shù)據(jù)和算力，“AI + 云”是未來趨勢:算力、算法和數(shù)據(jù)是 AI 不可或缺的“三駕馬車”。

云計算的發(fā)展導(dǎo)致了大量數(shù)據(jù)向云平臺集中，而云平臺自身就具備強大的計算能力，只要再提交算法給云平臺，就滿足執(zhí)行 AI 算法的核心要素，因此云平臺是執(zhí)行 AI 算法的上佳選擇。

所以通過直接在云平臺上增加 AI 處理能力將是未來發(fā)展趨勢，云平臺為 AI 提供運行平臺，AI 反過來提升云計算“智商”。目前阿里云、AWS、華為云等均已提供 AI 計算平臺。

隨著人工智能需求的不斷增加，對 AI 算力的需求將不斷增加，從硬件上來看，對用于深度學(xué)習(xí)的 GPU、FPGA 的需求增加，以及 AI 服務(wù)器的需求也將持續(xù)增加，這些將由浪潮信息、中科曙光等設(shè)備供應(yīng)商提供。

從軟件及服務(wù)上來看，對人工智能高效算法及和行業(yè)解決方案的需求也將不斷增加，這些主要由阿里、華為等公有云廠商自己開發(fā)或者與第三方合作提供。

私有云: 安全至上，傳統(tǒng) IT 快速轉(zhuǎn)向私有云

從全球格局來看，由于安全原因，定制化需求的存在，公有云和私有云將長期共存。政務(wù)云、金融云等對安全要求極高的行業(yè)將主要以私有云的形式存在。

數(shù)據(jù)安全是公有云/私有云選擇的核心因素:對政府金融等云計算用戶，數(shù)據(jù)和應(yīng)用的安全性考量將優(yōu)先于云計算平臺經(jīng)濟性的考量，因此將重要數(shù)據(jù)放在私有云上是這類客戶優(yōu)先的選擇。

混合云:行業(yè)巨頭產(chǎn)品快速落地，市場前景大

混合云結(jié)合私有云的安全性和公有云的彈性，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(jié)合在一起，是云計算未來的重點發(fā)展趨勢。

典型的應(yīng)用案例是在監(jiān)管要求下的混合云部署， 如銀行、保險等機構(gòu)在監(jiān)管要求下不允許把核心的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)放在公有云上，因此，它們可以將核心業(yè)務(wù)放在自己的私有云上，保障自身數(shù)據(jù)安全，而把非核心的如業(yè)務(wù)行情、企業(yè) OA 等放在公有云上，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)快速彈性部署。

混合已經(jīng)在很多的領(lǐng)域落地，例如，針對電信運營商，混合云是直接面對用戶的需求，實現(xiàn)了 IT 應(yīng)用的混合交付，衍生出許多商業(yè)價值。

云計算是計算機科學(xué)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的產(chǎn)物，也是引領(lǐng)未來信息產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的關(guān)鍵戰(zhàn)略性技術(shù)和手段。它將帶來工作方式和商業(yè)模式的根本性改變，對我國沖出國外企業(yè)的技術(shù)壁壘、發(fā)展高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)具有重要的戰(zhàn)略意義。