云计算发展趋势和机会。

作者：禅与计算机程序设计艺术

1.简介

云计算是一种新型的网络服务，它利用廉价的廠房主人的计算资源、存储空间和带宽等多种公共云平台资源，通过网络连接的方式，让用户能够在私有数据中心运行自己的应用软件。云计算的目标是通过提高硬件、软件、服务、管理和创新能力的同时降低IT成本、缩短产品开发周期和创造新的商业模式。2017年，国内IT行业占GDP比重超过9%，今年将超过6.8%，云计算成为信息化进程的重要组成部分，成为未来IT产业发展的关键驱动力。云计算主要分为公有云、私有云、混合云三类，公有云主要面向政府、企业、中小型组织等大型客户提供，服务范围广，但价格昂贵；私有云则面向企业或组织内部提供，由公司或组织运营维护，价格受到限制；混合云则是将公有云和私有云结合起来，形成既具有优势又兼顾本地能力的一种方式。根据阿里巴巴发布的2019年云计算报告显示，截止目前，全球公有云市场规模超过了7万亿美元，其中AWS接近3万亿美元、Azure接近2万亿美元、Google接近2万亿美元、Aliyun接近1万亿美元、IBM接近1千万美元。私有云市场规模约1.5万亿美元，包括华为、腾讯、微软、阿里云、京东云、百度云、菜鸟云等。根据IDC预测的数据，到2023年，全球云计算服务的总容量将达到10万亿TB，按计算能力计费。另据统计显示，从2020年到2025年，全世界每年新增的数据中心建设投资将超过1000亿美元，而目前仅有不到五分之一的数据中心部署成功率达到80%以上，也就是说，只有不到四分之一的数据中心已经具备可靠的基础设施。 随着云计算的蓬勃发展，传统IT部门也越来越担心云计算可能侵犯自身利益。2018年美国政客乔布斯在演讲中表示，“云计算是我们的最后一根稻草”。这种担忧在过去几年已经得到缓解，IT巨头们相继在大幅减少对自家数据中心的依赖，转而寻求公有云服务的帮助。例如，苹果推出了iPhone X，这是它自己却在雄厚的全球运营资金支持下创造出来的一款产品，但实际上它的硬件就是搭载于Apple datacenter服务器中的。另一家巨头微软也发布了Azure Cloud，它是基于微软地盘构建的公有云服务，但实际上它也是靠自家数据中心支撑的。很多IT巨头认为，如此多的公有云服务的出现，其实是一种空壳子，真正有效的云计算服务正在慢慢浮现。 本文首先介绍云计算的定义、基本概念以及应用场景。然后详细阐述了云计算所涉及到的一些基本概念，并分析其原理和技术实现方法。之后，论证了云计算的三个特点——超大规模性、高效率性和低成本，并分析了这些特点对企业的业务发展、竞争力以及竞争优势的影响。最后，分析了云计算未来的发展方向与机遇，给出了对于企业不断进步的可能性和建议。

2.云计算定义、基本概念以及应用场景

2.1 云计算的定义

云计算（Cloud Computing）是一种利用网络将数据、应用软件、服务和IT资源共享出去，按需提供给用户的新型网络服务。云计算由两个层次组成：一是基础设施层，包括网络、服务器、存储、计算等基础设施；二是服务层，包括软件服务、平台服务、应用程序服务和网络服务等。云计算的目标是通过建立高可用、可扩展的计算基础设施，提供高度可用的软件服务，降低IT成本，提升效率和创造商业价值。

2.2 云计算的基本概念

（一）虚拟化技术

虚拟化技术是指通过软件或硬件的方法，将一个物理计算机虚拟为多个逻辑计算机。每个逻辑计算机都拥有完整且独立的系统资源，可以执行任意的操作系统和软件，并且各个逻辑计算机之间可以互相独立地进行交流、通信和协作。虚拟化技术可以实现对底层硬件的抽象化，使得不同物理计算机的操作系统能相互配合工作，从而实现对计算机系统的统一管理和利用。

（二）云计算基础组件

云计算的基础组件包括IaaS、PaaS、SaaS等。

1. IaaS（Infrastructure as a Service），基础设施即服务，即租用服务器硬件、网络设备、存储等基础设施设备，用户可以通过API接口或图形界面直接访问和管理服务器硬件、网络设备、存储资源。例如，Amazon Web Services（AWS）提供弹性云服务器EC2、虚拟私有云VPC、数据库服务RDS等。

2. PaaS（Platform as a Service），平台即服务，即提供软件平台和服务，包括开发环境、编程语言、中间件、框架、数据库等软件组件，用户可以在平台上部署自己的软件应用。例如，Heroku提供的PaaS服务Heroku Connect提供了将Heroku平台上的数据库同步到另一个数据库的功能。

3. SaaS（Software as a Service），软件即服务，即通过互联网提供各种软件产品，包括办公套件、移动App、云服务、大数据分析工具等。例如，Salesforce提供的CRM服务、ServiceNow提供的ITSM服务、Zendesk提供的支持团队沟通的客服系统等。

（三）云计算模型

云计算可以按照区域划分为公有云、私有云和混合云。

1. 公有云，是指云服务供应商开放给公众使用的公有云，是一种高度集中的云计算资源，是云计算服务的一个分销平台。公有云服务商通常会租用硬件、网络、存储等资源，并通过公有云平台向消费者提供公有云服务，如计算资源、存储资源、网络资源、安全防护、高可用性、监控、自动扩缩容、性能管理等。例如，阿里云、腾讯云、微软云、AWS等。

2. 私有云，是指由企业内部的IT部门或者外部的第三方提供的私有云，是企业内部IT系统和数据的分布式存放、调度和管理的一种模式。私有云是在公有云服务商的基础上建立起来的，它通常会向消费者收取租用费用，如服务器的租用费、存储空间的租用费、网络带宽的租用费、数据处理费、操作系统补贴等。例如，华为公司的OpenStack，微软公司的Azure Stack。

3. 混合云，是指两种或两种以上的云服务平台组合在一起组成的一种类型，它可以把公有云和私有云资源组合成一个大的资源池，也可以从公有云平台购买部分资源、部分服务，还可以把企业内部的IT系统和数据部署到私有云中，甚至可以把公有云和私有云结合起来使用，形成更加复杂的服务组合。例如，华为阿里云、亚马逊AWS混合云、微软Azure Stack混合云等。

（四）云计算的应用场景

1. 大数据分析：由于云计算提供了大量的数据存储和计算能力，使得分析海量数据变得更加简单、便捷。比如，亚马逊AWS提供的EMR（Elastic MapReduce）服务，可以轻松地对大量的日志数据进行分布式计算和分析，提取有价值的 insights。

2. 智能科技：云计算的部署可以让各行各业的智能终端快速连接、交换数据，实现低时延和实时的通讯。传感器、监控设备、工控机械、机器人、车联网等各种各样的设备都会部署到云端，实现远程控制和数据采集，从而创造出前所未有的精准化生产力。

3. 公共服务：通过云计算可以提供公共服务，如电子邮箱、文件存储、CDN服务、负载均衡等，降低运营成本和提升服务质量。比如，亚马逊AWS提供的S3、Route53、CloudFront等服务，可以提供非常可靠的存储服务，极大地方便了互联网应用的开发和部署。

4. 企业应用：云计算可以很容易地迁移和扩展企业级应用，比如移动应用、Web应用等。云平台可以提供标准的开发流程，快速部署和更新应用，同时保证应用的高可用性。同时，云平台还可以通过自动扩容、自动化配置、动态伸缩等功能，保证应用的高效运行。

3.云计算基础概念、算法原理及具体操作步骤

3.1 云计算概念

1. 基础设施层：云计算的基础设施层由网络、服务器、存储、计算等构成。云计算基础设施层构建在公共云、私有云或混合云之上，提供廉价、可靠、可扩展、灵活的计算环境。

2. 服务层：云计算的服务层包含软件服务、平台服务、应用程序服务和网络服务等。云计算服务层提供计算资源、存储资源、网络资源、安全服务、运维管理、内容分发等基础设施服务，解决各种计算需求。

3. 模型：云计算模型包括公有云、私有云、混合云、社区云、Fog、Edge、IoT云等。公有云、私有云和混合云是指云计算的基础模型，社区云、Fog、Edge、IoT云则是其衍生出的不同形式。

4. 范例：Amazon Elastic Compute Cloud（EC2）提供的是一项弹性计算云服务，用户可以启动实例，运行和停止它们，还可以增加、减少实例数量，而无需担心物理服务器的投资或管理。该云服务还允许用户创建卷、存储、镜像、密钥对、安全组、用户权限和更多。

3.2 云计算原理

1. 分布式存储技术：云计算中采用分布式存储技术，用户不需要考虑容量、存储位置以及带宽等因素。云计算自动把数据复制到不同的物理服务器上，并且存储容量可以随意增长，同时消耗的网络带宽较小。因此，云计算系统可以节省成本、提高性能、降低运营成本。

2. 按需付费：云计算的服务模型是按需付费，即只需要使用多少资源就支付多少费用。云计算服务商的定价策略也侧重于降低成本，包括减少运行成本、降低硬件成本、提供比较优惠的价格体系。

3. 弹性扩展：云计算通过弹性扩展技术，可以随着用户请求增加或减少资源，从而实现资源的高效利用。弹性扩展可以自动处理性能波动，从而避免单点故障，同时还能满足用户的业务需求。

4. 服务聚合：云计算可以通过服务聚合技术，将多个云服务商提供的服务整合到一起，为用户提供更丰富的计算服务。这可以降低云服务的使用成本，同时还可以为用户提供更好的服务体验。

3.3 云计算操作步骤

1. 提供计算资源：云计算服务商通常会提供几种类型的计算资源，如CPU、内存、磁盘等。用户可以通过指定数量的实例、CPU核数、内存大小、硬盘大小、操作系统、编程语言等参数，申请计算资源。

2. 安装操作系统：用户安装完操作系统后，就可以在云计算平台上使用云计算服务了。这里面的安装操作系统就是安装了相应的云计算软件，包括计算引擎、容器引擎、文件系统、数据库等。

3. 配置运行环境：在安装好操作系统后，用户需要配置运行环境，包括网络、安全、数据备份等。这一步可以确保用户的计算任务安全运行。

4. 使用云计算资源：云计算平台向用户提供各种计算资源，包括服务器、数据库、存储、软件服务等。用户可以使用命令行、SDK、RESTful API等方式调用云计算平台提供的服务。

5. 支付费用：用户使用云计算资源后，需要支付相关费用，包括计算费用、存储费用、网络费用等。云计算服务商根据用户的使用情况，按照不同的计费模式收费。

4.云计算未来趋势与机遇

1. 超大规模化：当前的云计算发展正处在一个扩大的阶段，随着云计算服务的日益普及，超大规模化将成为云计算发展的主导趋势。到2020年，全球IT用户将超过2.6万亿。目前，全球的云计算市场规模占据世界第一的位置，占到了7%-8%的全球市场份额。

2. 大数据时代：大数据时代是指海量数据的产生、收集、处理和分析的时代。与传统的信息获取方式不同，云计算的应用更加依赖于大数据的处理。将大数据集中存储、处理和分析，可以帮助企业洞察和发现业务机会、改善产品、优化营销、提高竞争力。

3. 人工智能革命：人工智能将成为云计算的新宗武器，以助力企业的决策、管理和运营。AI可以让云计算服务商提供新的商业模式，包括自动驾驶、虚拟现实、机器学习和大数据分析等，为企业实现更强的竞争力。

4. 数字经济时代：随着社会经济的不断发展，数字经济正在成为下一个重要领域。数字经济将使企业获得更多的个人信息、渠道及能力，以及由数据的驱动下个时代的创新。这将是云计算的有力竞争力量。

5. AI赋能人工生命：人工智能的应用将改变人类生活的方方面面。2020年，人工智能将在医疗、教育、金融、能源、交通、食品、农业等多个领域落地，引领社会经济变革。而云计算服务商的参与将直接促进这一进程，为人工智能技术赋能。

5.附录：常见问题解答

1. 为什么要使用云计算？

   • 节省成本：云计算可以降低企业在购置、维护和运营硬件方面的费用，从而节省大量的财力支出。云计算服务商可以根据业务的增长情况以及用户的使用习惣调整硬件配置，降低硬件投入成本，从而实现云服务的低成本运营。

   • 提高资源利用率：云计算可以利用智能调度技术、动态分配资源的方式，实现应用的高效运行。同时，云计算可以按需分配计算资源，适应用户的业务变化，有效节省运营成本。

   • 节省维护时间：云计算服务可以快速部署应用，节省大量的维护时间，减少成本，提升用户体验。

   • 快速迭代：云计算平台可以及时响应用户的需求，快速响应市场的变化，实现快速迭代，适应业务的快速发展。

2. 什么是云计算的边界？

   云计算边界指的是云计算服务的范围，一般包括网络、服务器、存储、软件、平台、服务等层面。

3. 什么是云计算的特征？

   云计算特征指的是云计算服务的一些共性特征，如按需付费、按需使用、自动扩缩容、动态分配资源、智能调度、自动恢复、自我修复、透明、灵活可拓展、跨云迁移、弹性可靠、高可用性等。

4. 云计算的特点有哪些？

   • 按需使用：云计算服务的使用可以按需购买，服务商根据用户的使用情况收取费用。

   • 自动扩展：云计算服务的使用可以自动扩张和收缩，随着用户的需求变动，云服务会根据需求自动调整资源使用量。

   • 按使用付费：云计算服务的使用可以按使用量收取费用，服务商可以根据用户使用情况选择最合适的服务。

   • 可靠性：云计算服务的运行环境高度可靠，系统会自动检测和处理异常，确保服务的连续性和稳定性。

   • 动态扩容：云计算服务可以使用户动态扩展或收缩计算资源，并按需提供计算服务。

   • 弹性可靠：云计算服务的可靠性可以弹性扩展，在发生故障时仍能保持正常的运行。

   • 透明度：云计算服务的使用环境可以完全被用户掌握，服务商可以获得用户的使用数据，帮助用户管理资源。

   • 多层次技术：云计算平台采用多层次技术，包括网络、服务器、存储、软件、平台、服务等，实现各种服务的整合和使用。

   • 超大规模：云计算平台的规模可以超出普通的数据中心，处理数十PB的数据，并提供数千个节点的处理能力。

5. 云计算的优缺点分别是什么？

   • 优点：

     1. 技术创新：云计算平台能够提供大数据、云计算、机器学习等最新技术。

     2. 增长速度：云计算的发展速度较快，技术发展迅速，覆盖的内容多元化。

     3. 市场先锋：云计算服务商的加入，将成为行业的领军者。

     4. 成本效益：云计算的投入和运营成本可以大幅度降低。

   • 缺点：

     1. 数据隐私：云计算平台可能会收集用户的私密数据，并将其存储在云端。

     2. 用户参与度：用户不一定能够参与云计算的研发和运营。

     3. 技术封锁：云计算服务商可能会采取法律手段，禁止某些特定技术和方法的使用。

     4. 中心化的垄断：云计算的市场中心将成为云服务商的核心优势，其垄断性会限制其他竞争者的进入。

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