云計算面臨的機會和挑戰(zhàn)

時間：2023-03-13 05:08:01 | 來源：電子商務(wù)

時間：2023-03-13 05:08:01 來源：電子商務(wù)

內(nèi)容摘要

數(shù)字世界中的幾乎所有東西都以某種方式連接到云 - 除非它出于安全原因?qū)ｉT存儲在本地存儲中。隨著科技巨頭和初創(chuàng)公司找到組織流程和預(yù)發(fā)數(shù)據(jù)的新方法，云計算將成為我們生活中越來越不可或缺的一部分。在接下來的10 - 15年中，我們可以預(yù)計云計算會迅速發(fā)展，并且變得如此無處不在，我們稱之為“云”的概念將被簡單地稱為“計算”。云計算領(lǐng)先功能是網(wǎng)絡(luò)上所有必需軟件的可用性。

本文重點介紹了五個云屬性和三個服務(wù)交付模型。還討論了四種基本的部署模式公有云，私有云，混合云和社區(qū)云。云計算的未來將很可能代表基于云計算的軟件產(chǎn)品和內(nèi)部計算的組合，以創(chuàng)建混合IT解決方案，以平衡與云相關(guān)的可擴展性和靈活性以及私有數(shù)據(jù)中心的安全和控制。云的真正未來將是輕松訪問和使用云中的任何數(shù)據(jù)和服務(wù)。本白皮書將討論云計算的優(yōu)勢和弱點，并解決其未來的挑戰(zhàn)。

緒論

簡而言之，云計算就是使用通過網(wǎng)絡(luò)作為服務(wù)提供的計算資源（硬件和軟件）。這意味著通過Internet存儲和訪問數(shù)據(jù)和程序，而不是計算機的硬盤。云只是互聯(lián)網(wǎng)的一個隱喻。

云計算 -官方定義：一種模型，可以方便地按需訪問網(wǎng)絡(luò)上的可配置計算資源（例如，網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲，應(yīng)用程序和服務(wù)）的共享池，這些資源可以通過小型管理工作或服務(wù)提供商快速配置和發(fā)布交互“通常被稱為軟件即服務(wù)（SaaS），用戶可以在線訪問應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫。云計算旨在支持許多商業(yè)工作負載，例如事務(wù)處理，搜索，數(shù)據(jù)庫和數(shù)據(jù)密集型計算。由于這些商業(yè)應(yīng)用程序集中托管，更新可以在用戶不必重新安裝新軟件的情況下發(fā)布。用戶通常通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問基于云的應(yīng)用程序，而商業(yè)軟件和用戶數(shù)據(jù)存儲在遠程位置的服務(wù)器上。

表1傳統(tǒng)計算與云計算的比較：

傳統(tǒng)計算云計算手動調(diào)配自動調(diào)配固定容量彈性容量根據(jù)性能付費根據(jù)使用付費設(shè)備和運營成本運營成本系統(tǒng)管理員管理API管理

圖1云層結(jié)構(gòu)圖 圖2云計算時間線

云計算是一個范例，專注于通過可擴展的節(jié)點網(wǎng)絡(luò)共享數(shù)據(jù)和計算。計算節(jié)點包括最終用戶計算機，數(shù)據(jù)中心和云服務(wù)。云根據(jù)需求增強協(xié)作性，敏捷性，可擴展性，可用性，適應(yīng)波動的能力，加速開發(fā)工作，并通過優(yōu)化和高效的計算提供降低成本的潛力。表-1描述了傳統(tǒng)計算和云計算之間的比較。

云計算已經(jīng)在短短幾年內(nèi)大幅改變了企業(yè)界，現(xiàn)在即將在科學(xué)和工程應(yīng)用中扮演重要角色。云計算反映了企業(yè)通過互聯(lián)網(wǎng)提供軟件和服務(wù)的最新趨勢。 Gartner預(yù)測，到2016年，大部分新的IT支出將用于云計算平臺和應(yīng)用程序，到2017年底，近一半的大型企業(yè)將部署云。公共IT云服務(wù)的全球支出預(yù)計將超過1070億美元2017年，根據(jù)國際數(shù)據(jù)公司（IDC）2013年的預(yù)測。在2013-2017年預(yù)測期間，公共IT云服務(wù)估計復(fù)合年增長率（CAGR）為23.5％，是IT的五倍整個行業(yè)。

云計算的時間表

三十年來，帶寬，處理和開源網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展使云成為了必需品。這個時間表說明了云的歷史以及它對未來意味著什么。

云計算如何工作

云計算是指通過網(wǎng)絡(luò)連接（如互聯(lián)網(wǎng)）共享軟件，資源和信息的概念。在云結(jié)構(gòu)中，云服務(wù)器可以保存最終用戶的信息，數(shù)據(jù)，并且可以為服務(wù)應(yīng)用程序提供服務(wù)，同時減少客戶端計算機上存儲空間的需求。終端用戶可以自由訪問信息，無論哪里都可以獲得互聯(lián)網(wǎng)連接。

云計算的重點遠離本地計算機。這不是關(guān)于在家中或移動中使用的機器，而是關(guān)于數(shù)英里之外的計算機上發(fā)生的情況的更多信息。無需將信息存儲在PC，智能手機或平板電腦上，您的數(shù)據(jù)可以遠程保存。然后它將被提供給任何能夠讀取它的設(shè)備。

通常情況下，大多數(shù)云計算都是通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器進行的，但還有其他方式，包括專門為電腦，平板電腦和智能手機制作的應(yīng)用程序。這些充當(dāng)云服務(wù)的接入點。它們也意味著你并不總是需要在你的機器上安裝專用軟件。好處是可以訪問數(shù)據(jù)并從任何機器上完成。

它不同于傳統(tǒng)的計算，因為不需要便攜式存儲介質(zhì)。隨著云計算，程序和數(shù)據(jù)正在通過互聯(lián)網(wǎng)進行管理和提供，并提供了許多可能性。

五種必要的云特征

許多特征定義了云數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序服務(wù)和基礎(chǔ)架構(gòu)。云計算的共同特點是大規(guī)模，虛擬化，低成本軟件，彈性計算，地理分布，服務(wù)導(dǎo)向，高級安全。根據(jù)NIST定義，我們將重點介紹云的五個基本屬性：

1. 根據(jù)需要進行調(diào)整：消費者可以自動單方面提供計算能力，而無需與每個服務(wù)提供商進行人工交互。這些服務(wù)是完全自動化的，用戶從實施中被分離出來。其他功能幾乎實時交付（秒或分鐘），并通過自助式Web界面訪問服務(wù)

2. 網(wǎng)絡(luò)訪問不受限制：功能可通過網(wǎng)絡(luò)訪問，并通過標(biāo)準(zhǔn)機制訪問，以促進異構(gòu)瘦客戶端或厚客戶端平臺（例如手機，筆記本電腦和PDA）的使用。這些服務(wù)可以在任何地方使用互聯(lián)網(wǎng)連接。他們有開放標(biāo)準(zhǔn)和API，幾乎總是IP，HTTP和REST。

3. 用于大量的資源池：在云計算中資源來自公共池。提供商的計算資源匯集起來，可以使用多租戶模式為多個消費者提供服務(wù)。存在位置獨立感，因為客戶通常對所提供的資源的確切位置沒有控制或知識，但可能能夠在較高抽象層次（例如，國家，州或數(shù)據(jù)中心）指定位置， 。根據(jù)消費者需求動態(tài)分配和重新分配不同的物理和虛擬資源。共同的資源建立了規(guī)模經(jīng)濟，共同的基礎(chǔ)設(shè)施高效運轉(zhuǎn)。資源包括存儲，處理，內(nèi)存，網(wǎng)絡(luò)帶寬和虛擬機。無論組織使用哪種云提供商和架構(gòu)，開放式云將使他們能夠輕松與其他團隊合作，即使其他團隊選擇不同的提供商和架構(gòu)。

4. 可以提供測量服務(wù)：所有云服務(wù)都被測量。其結(jié)果是一種效用計算模型，類似于傳統(tǒng)公用事業(yè)的傳統(tǒng)計算模型，如天然氣和電力 - 您支付您將使用的東西！云系統(tǒng)通過在適合服務(wù)類型（例如，存儲，處理，帶寬和活動用戶帳戶）的某種抽象級別上利用計量功能，自動控制和優(yōu)化所使用的資源。它將提供可分析和可預(yù)測的計算平臺。用戶只支付使用的服務(wù)，并且可以隨時取消服務(wù)。

5. 靈活的可擴展空間：在某些情況下，能夠快速和彈性地提供功能，以便快速擴展并快速發(fā)布以快速擴展。對于消費者來說，可用于提供支持的功能通?？雌饋硐袷菬o限制，可以隨時以任意數(shù)量購買。云資源在用戶和動態(tài)分配的附加資源之間進行動態(tài)分配，并在需要時進行釋放。它是完全自動化的。云提供商提供了鏡像解決方案，以最大限度地減少發(fā)生災(zāi)難時的停機時間。這種彈性可以為企業(yè)在意外事件中提供所需的可持續(xù)性。

云計算是一個通用術(shù)語，用于描述通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)生的一類新的基于網(wǎng)絡(luò)的計算，基本上來自效能計算（一種集成和集成的集成和網(wǎng)絡(luò)化硬件，軟件和互聯(lián)網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施（稱為平臺））的一個步驟，利用互聯(lián)網(wǎng)進行通信和運輸，為客戶提供硬件，軟件和網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。這些平臺通過提供非常簡單的圖形界面或API（應(yīng)用程序編程接口），從用戶和應(yīng)用程序中隱藏了底層基礎(chǔ)架構(gòu)的復(fù)雜性和細節(jié)。此外，該平臺還提供隨時隨地的隨需服務(wù)。它的獨特之處在于支付使用和按需使用的彈性，在容量和功能上向上和向下縮放。硬件和軟件服務(wù)面向普通公眾，企業(yè)，公司和企業(yè)市場。云計算是一個涵蓋了基于Internet的開發(fā)和服務(wù)的術(shù)語。

云計算是一種模式，可以實現(xiàn)對可配置計算資源（例如，網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲，應(yīng)用程序和服務(wù)）的共享池的按需網(wǎng)絡(luò)訪問，這些資源可以用最少的管理工作量或服務(wù)提供商進行快速配置和發(fā)布 相互作用。 云計算客戶不擁有物理基礎(chǔ)設(shè)施。 當(dāng)云計算用戶只向他們使用的服務(wù)提供商付款時，他們就避免了硬件，軟件和服務(wù)的資本支出（CapEx）。 低共享基礎(chǔ)架構(gòu)和成本，低管理開銷以及即時訪問廣泛的應(yīng)用程序是云的主要優(yōu)勢。

三種服務(wù)交付模式

云計算從傳統(tǒng)的外包模式演變而來。在這種模式中，必要的服務(wù)由專門從事該領(lǐng)域的組織提供。簽約組織選擇提供服務(wù)的具體期限。許多中小型企業(yè)不是外包其信息系統(tǒng)，而是與專家簽訂合同來管理他們的信息系統(tǒng)。無論哪種情況，信息系統(tǒng)都在第三方的控制之下。云計算對企業(yè)的主要吸引力在于能夠在幾小時或幾天內(nèi)擁有全功能的計算系統(tǒng)，具體取決于所選系統(tǒng)的復(fù)雜程度。云計算平臺提供所有選項，如所需的硬件類型，服務(wù)類型，所需的應(yīng)用程序以及存儲量等，供客戶選擇和啟動其系統(tǒng)?？蛻敉ㄟ^互聯(lián)網(wǎng)訪問系統(tǒng)。云客戶需要更高級別的保護來與云進行通信，可以選擇由Internet服務(wù)提供商（ISP）提供的虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）連接。 ISP連接速度決定了它們與云服務(wù)的通信速度。諸如10Mbps或更高的速度對于許多個人和企業(yè)而言是相當(dāng)實惠的，因此通過他們的互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)訪問云計算服務(wù)將不會造成成本過高。

今天，云計算服務(wù)有多種服務(wù)類型和部署模式。最常見的三類服務(wù)類型是軟件即服務(wù)（SaaS），平臺即服務(wù)（PaaS）和基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（IaaS）。

圖3云計算的體系結(jié)構(gòu) 圖4云的模型

1. 軟件即服務(wù)（SaaS）：SaaS是一種軟件交付方法，為基于Web的服務(wù)提供遠程授權(quán)的多租戶對軟件及其功能的訪問。軟件即服務(wù)（SaaS）是一種軟件分發(fā)模式，其中應(yīng)用程序由供應(yīng)商或服務(wù)提供商托管，并通過網(wǎng)絡(luò)（通常是因特網(wǎng)）向客戶提供。在這個模型中，為客戶提供了一個完整的應(yīng)用程序，作為需求服務(wù)。服務(wù)的單個實例在云上運行，并為多個最終用戶提供服務(wù)。在客戶方面，不需要在服務(wù)器或軟件許可證上進行前期投資，而對于提供商來說，由于只需要托管和維護單個應(yīng)用程序，所以降低了成本。消費者不管理或控制包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，操作系統(tǒng)和存儲在內(nèi)的無風(fēng)險云基礎(chǔ)架構(gòu)。今天，SaaS由諸如Google，Salesforce，Microsoft和Zoho等公司提供，用于Google Apps，Salesforce，Nivio，Caspio和http://Learn.com等應(yīng)用程序。

2. 平臺即服務(wù)（Paas）：在PaaS中，消費者可以使用供應(yīng)商支持的編程工具創(chuàng)建自定義應(yīng)用程序，并將其部署到供應(yīng)商的云基礎(chǔ)架構(gòu)中。在這里，一層軟件或開發(fā)環(huán)境被封裝并作為一項服務(wù)提供，在這種服務(wù)上可以構(gòu)建其他更高級別的服務(wù)?？蛻艨梢宰杂蓸?gòu)建自己的應(yīng)用程序，這些應(yīng)用程序在供應(yīng)商的基礎(chǔ)架構(gòu)上運行。消費者可以控制已部署的應(yīng)用程序和可能的應(yīng)用程序托管環(huán)境配置為了滿足應(yīng)用程序的可管理性和可伸縮性要求，PaaS提供商提供了預(yù)定義的操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序服務(wù)器組合，例如LAMP平臺（Linux，Apache，MySql和PHP），受限J2EE，Windows Azure

Ruby等Google的App Engine，http://Force.com等都是一些流行的PaaS示例。

3. 基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù)（Iaas）：IaaS通過網(wǎng)絡(luò)提供基本的存儲和計算功能作為標(biāo)準(zhǔn)化服務(wù)。 將服務(wù)器，存儲系統(tǒng)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，數(shù)據(jù)中心空間等集中起來，可用于處理工作負載。 消費者能夠部署和運行任意軟件，其中可以包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。 消費者不管理或控制底層云基礎(chǔ)架構(gòu)，但可以控制操作系統(tǒng)，存儲，部署的應(yīng)用程序以及對選定網(wǎng)絡(luò)組件（例如主機防火墻）的可能有限控制。 一些常見的例子是亞馬遜EC2，GoGrid，iland，Rackspace云服務(wù)器和ReliaCloud。

在第一個IaaS層中，物理資源通常通過機器虛擬化作為服務(wù)提供。該層主要用于運行HPC Cloud環(huán)境。在第二個PaaS層中，軟件開發(fā)平臺作為服務(wù)提供，用于在集成環(huán)境中部署和維護應(yīng)用程序。在第三個SaaS層中，軟件應(yīng)用程序作為服務(wù)交付，而不是購買許可證以在本地安裝;用戶分劃為使用特定應(yīng)用程序的服務(wù)。

云對用戶和應(yīng)用程序是透明的，它們可以以多種方式構(gòu)建，如品牌產(chǎn)品，專有開源，硬件或軟件，或者只是現(xiàn)成的PC。一般來說，它們建立在PC服務(wù)器和現(xiàn)成組件以及與內(nèi)部應(yīng)用程序和/或系統(tǒng)軟件相結(jié)合的開源軟件的集群上。如前所述，SaaS是一種軟件部署模式，其中應(yīng)用程序作為向互聯(lián)網(wǎng)上的客戶提供的服務(wù)托管。 Saas減輕了軟件維護/支持的負擔(dān)，但用戶放棄了對軟件版本和要求的控制。

圖5云服務(wù)交付模型

圖6云計算服務(wù)層

云部署模型

云計算被定義為“一種模式，可以隨時隨地訪問共享的可配置計算資源池，并以最少的管理工作或服務(wù)提供商交互快速配置和發(fā)布。根據(jù)云的可訪問性限制和部署模式，云可以分為三類。云集成商可以為確定每個組織的正確云路徑發(fā)揮重要作用。這些模型是：

1.公有云2.私有云和3.混合云

公有云由第三方擁有和運營，并以一種即付即用的方式提供給普通公眾用戶，無論其來源或隸屬關(guān)系如何。公共云（異地和遠程）描述云計算，資源通過互聯(lián)網(wǎng)按需自助服務(wù)，通過Web應(yīng)用程序/ Web服務(wù)，開放API，從第三方提供商在效用計算基礎(chǔ)上的賬單。所有定制者共享相同的基礎(chǔ)設(shè)施池，配置有限，安全保護和可用性差異。公有云的優(yōu)勢之一在于它們可能比企業(yè)云更大，因此可以根據(jù)需要無縫擴展。

私有云的使用僅限于組織的成員，員工和值得信賴的合作伙伴。在采用公共云計劃之前，私有云環(huán)境通常是企業(yè)邁出的第一步。企業(yè)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了將共享服務(wù)整合到從主數(shù)據(jù)中心部署的虛擬化硬件以為本地和遠程用戶提供服務(wù)的好處。私有云有兩種變化：

內(nèi)部部署私有云：內(nèi)部部署私有云（也稱為內(nèi)部云）托管在自己的數(shù)據(jù)中心內(nèi)。該模型提供了更加標(biāo)準(zhǔn)化的流程和保護，但在大小和可擴展性方面受到限制。 IT部門還需要為物理資源承擔(dān)資金和運營成本。這最適合需要對基礎(chǔ)架構(gòu)和安全性進行全面控制和可配置性的應(yīng)用。

外部托管的私有云：這種類型的私有云由外部托管的云提供商提供，其中提供商促進專有云環(huán)境并充分保證隱私。這最適合那些由于共享物理資源而不喜歡公共云的企業(yè)。

混合云環(huán)境由現(xiàn)場（場內(nèi)）和場外（公共云）的部分計算資源組成，即它們結(jié)合了公共和私有云模式。通過集成公共云服務(wù)，用戶可以利用云解決方案來實現(xiàn)特定功能，這些功能的成本太高，無法在虛擬服務(wù)器災(zāi)難恢復(fù)，備份和測試/開發(fā)環(huán)境等前提下進行維護。

還定義了一個社區(qū)云，當(dāng)幾個具有相似需求的組織共享共同的基礎(chǔ)架構(gòu)時就形成了這個云。成本分攤的用戶數(shù)量比公共云少，但不止一個租戶?；旌显瓶梢砸詿o縫方式使用私有云和公共云。在典型的公共云場景中，第三方供應(yīng)商向各種客戶提供諸如計算，存儲，網(wǎng)絡(luò)，虛擬化和應(yīng)用程序等服務(wù)。在私有云環(huán)境中，內(nèi)部IT資源用于為其內(nèi)部用戶和客戶提供服務(wù)。企業(yè)正在采用公共云服務(wù)，通過利用云的彈性可伸縮性和面向市場的成本核算功能來節(jié)省資本支出和運營成本。盡管如此，公共云計算也引發(fā)了對數(shù)據(jù)安全，管理，數(shù)據(jù)傳輸，性能和控制水平的擔(dān)憂。云計算應(yīng)用涉及多個領(lǐng)域，包括商業(yè)，技術(shù)，政府，醫(yī)療保健，智能電網(wǎng)，智能交通網(wǎng)絡(luò)，生命科學(xué)，災(zāi)難管理，自動化，數(shù)據(jù)分析以及消費者和社交網(wǎng)絡(luò)。隨著云服務(wù)的出現(xiàn)，用于創(chuàng)建，部署和交付這些應(yīng)用程序的各種模型。

圖7虛擬機結(jié)構(gòu)示意圖

云計算中的虛擬化：虛擬化是“創(chuàng)建虛擬（而不是實際）版本的東西，例如服務(wù)器，臺式機，存儲設(shè)備，操作系統(tǒng)或網(wǎng)絡(luò)資源。虛擬化提供了許多好處，包括降低成本，有效利用資源，更好的可訪問性和最小化風(fēng)險等。被稱為管理程序的軟件有助于訪問虛擬機和主機或服務(wù)器。管理程序充當(dāng)硬件和虛擬環(huán)境之間的鏈接，并分配硬件資源，例如CPU使用率，不同虛擬環(huán)境之間的內(nèi)存分配。虛擬機管理程序可以模擬多個相互隔離的虛擬硬件平臺，從而允許虛擬機在相同的基礎(chǔ)物理主機上運行Linux和Windows Server操作系統(tǒng)。虛擬化通過減少對物理硬件系統(tǒng)的需求來限制成本。虛擬化可輕松將您的硬件外包出去，并消除與其運營相關(guān)的任何能源成本。虛擬化可通過各種可用的技術(shù)實現(xiàn)，并且也是開放源代碼。最好的虛擬化體驗和性能由XEN或KVM或OpenVZ提供。

虛擬機技術(shù)允許多臺虛擬機在單臺物理機上運行虛擬機的主要優(yōu)勢是：

1. 它可以運行物理硬件不可用的操作系統(tǒng)，

2. 更容易創(chuàng)建新機器，備份機器等，

3. 使用“干凈”安裝的操作系統(tǒng)和軟件進行軟件測試，

4. 模擬比實際可用的更多的機器，

5. 在一臺主機上分時輕載系統(tǒng)，

6. 調(diào)試問題（暫停和恢復(fù)問題機器），

7. 輕松遷移虛擬機（需要關(guān)閉或不需要關(guān)閉）。

8. 運行遺留系統(tǒng)！

云計算使得依賴系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的公司和應(yīng)用程序能夠基礎(chǔ)設(shè)施更少。通過使用“基于使用和按需付費”的云基礎(chǔ)架構(gòu)，我們所有人都可以節(jié)省資金和運營投資！

客戶可以將他們的數(shù)據(jù)放在平臺上，而不是在他們自己的桌面PC上和/或在他們自己的服務(wù)器上。他們可以將他們的應(yīng)用程序放在云上，并使用云中的服務(wù)器來執(zhí)行處理和數(shù)據(jù)操作等。

一些大型網(wǎng)絡(luò)公司現(xiàn)在正在利用這樣一個事實，即他們擁有可以被其他人利用的數(shù)據(jù)存儲容量，這使得遠程存儲的數(shù)據(jù)可以暫時緩存在臺式計算機，手機或其他聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上。 亞馬遜的彈性計算云（EC2）和簡單存儲解決方案（S3）是著名的例子，Mechanical Turk和Unlimited Storage。

機遇與挑戰(zhàn)云計算

云的使用提供了許多機會。它使服務(wù)能夠在不了解其基礎(chǔ)架構(gòu)的情況下使用。云計算使用規(guī)模經(jīng)濟，因為它可能降低創(chuàng)業(yè)公司的支出成本，因為他們不再需要購買他們自己的軟件或服務(wù)器，成本可以通過按需定價。供應(yīng)商和服務(wù)提供商通過建立持續(xù)的收入來索償成本。數(shù)據(jù)和服務(wù)遠程存儲，但可從“任何地點”訪問。

盡管采用云計算有很多好處，但采用還存在一些重大障礙。其中最重要的一點是，云計算的使用意味著對其他公司的依賴，這可能會限制靈活性和創(chuàng)新，因為其他公司可能會成為可能壟斷市場的更大的互聯(lián)網(wǎng)公司，如谷歌和IBM。有些人認為，超級計算機的這種使用是回到大型機計算PC反應(yīng)的時代。安全性可能被證明是一個大問題，因為它仍然不清楚外部數(shù)據(jù)的安全性如何，并且在使用這些服務(wù)時數(shù)據(jù)的所有權(quán)并不總是很清楚。

云計算的優(yōu)勢

1. 降低計算機成本降低資本成本：降低IT運營成本，不存在硬件或軟件安裝或維護，優(yōu)化IT基礎(chǔ)架構(gòu)。由于云用戶無需投資信息技術(shù)基礎(chǔ)設(shè)施，購買硬件或購買軟件許可證，其優(yōu)勢包括低前期成本，快速投資回報，快速部署，定制化，靈活使用以及可使使用新的創(chuàng)新。由于應(yīng)用程序在云中運行，而不是在桌面PC上運行，因此您的桌面PC不需要傳統(tǒng)桌面軟件所需的處理能力或硬盤空間。當(dāng)您使用基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用程序時，您的PC可以更便宜，硬盤更小，內(nèi)存更少，處理器效率更高。實際上，在這種情況下，您的PC甚至不需要CD或DVD驅(qū)動器，因為不需要加載軟件程序，也不需要保存任何文檔文件。

2. 改進的性能：由于很少有大型程序占用計算機的內(nèi)存，所以您會看到更好的性能，從你的電腦中獲得。云計算系統(tǒng)中的計算機啟動并運行得更快，因為它們的程序和進程加載到內(nèi)存中的次數(shù)更少。

3. 降低軟件成本：您可以免費購買大部分免費軟件，而無需購買昂貴的軟件應(yīng)用程序。如今的大多數(shù)云計算應(yīng)用程序，例如Google Docs套件。它比支付類似的商業(yè)軟件要好，而且單單可能是切換到云應(yīng)用程序的理由。

4. 即時軟件更新：云計算的另一個優(yōu)勢是您不再需要選擇陳舊的軟件和較高的升級成本。當(dāng)應(yīng)用程序基于Web時，下次登錄到云時會自動更新。當(dāng)您訪問基于Web的應(yīng)用程序時，無需付費或下載升級即可獲得最新版本。

5. 改進文檔格式兼容性：您不必擔(dān)心在計算機上創(chuàng)建的文檔與其他用戶的應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)兼容。當(dāng)每個人都在云中共享文檔和應(yīng)用程序時，潛在的格式不兼容。

6. 無限存儲容量：云計算提供幾乎無限的存儲空間。與云中可用的數(shù)百個Pbytes相比，您的計算機當(dāng)前的1 T字節(jié)硬盤驅(qū)動器很小。

7. 提高數(shù)據(jù)可靠性：與桌面計算不同，在桌面計算中，如果硬盤崩潰并銷毀所有有價值的數(shù)據(jù)，計算機在云中崩潰不應(yīng)影響數(shù)據(jù)的存儲。如果您的個人計算機崩潰，您的所有數(shù)據(jù)仍然在云中，仍然可以訪問。在一個個人桌面PC用戶定期備份數(shù)據(jù)的世界里，云計算是一個數(shù)據(jù)安全的計算平臺！

8. 通用文檔訪問：這不是云計算的問題，因為您不會隨身攜帶文檔。相反，他們留在云中，只要有電腦和互聯(lián)網(wǎng)連接，您就可以訪問他們。無論您身在何處，立即可以立即獲得文檔

9. 最新版本的可用性：當(dāng)您在家編輯文檔時，該編輯版本是您在工作中訪問文檔時看到的內(nèi)容。只要您連接了云，云就會始終托管文檔的最新版本，您不會遇到過時的版本。

10. 更輕松的團隊協(xié)作：共享文檔直接導(dǎo)致更好的協(xié)作。許多用戶這樣做是因為它是云計算的重要優(yōu)勢，并且多個用戶可以在文檔和項目上輕松協(xié)作。

11. 設(shè)備獨立性：由于用戶未連接到單臺計算機或網(wǎng)絡(luò)，因此計算機，應(yīng)用程序和文檔的更改將通過云進行跟蹤。如果他轉(zhuǎn)移到便攜式設(shè)備上，他的應(yīng)用程序和文檔仍然可用。

云計算的缺點

?需要連接互聯(lián)網(wǎng)：如果無法連接到互聯(lián)網(wǎng)，則無法進行云計算。既然你使用互聯(lián)網(wǎng)連接你的應(yīng)用程序和文件，如果你沒有互聯(lián)網(wǎng)連接，你甚至不能訪問任何東西，甚至你自己的文件。死亡的互聯(lián)網(wǎng)連接意味著沒有工作，并且在互聯(lián)網(wǎng)連接很少或本質(zhì)上不可靠的領(lǐng)域，這可能是一個破壞交易的行為。

?低速連接不能很好地工作：類似地，低速互聯(lián)網(wǎng)連接（例如撥號服務(wù)所發(fā)現(xiàn)的連接）使云計算充滿痛苦，而且往往是不可能的。與大型文檔一樣，基于Web的應(yīng)用程序需要大量帶寬下載。

?功能可能有限：這種情況必然會發(fā)生變化，但如今許多基于Web的應(yīng)用程序不像基于桌面的應(yīng)用程序那樣功能全面。例如，您可以使用Microsoft Power-Point進行更多操作，而不是使用Google Presentation的基于Web的產(chǎn)品。

?速度可能很慢：即使連接速度很快，基于Web的應(yīng)用程序有時可能比在臺式PC上訪問類似的軟件程序要慢。從接口到當(dāng)前文檔的所有程序必須從計算機來回發(fā)送到云中的計算機。如果云服務(wù)器恰好在那個時候備份，或者如果互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展緩慢，那么您將無法從桌面應(yīng)用程序中獲得即時的訪問權(quán)限。

?存儲的數(shù)據(jù)可能不安全：通過云計算，您的所有數(shù)據(jù)都存儲在云中。問題是云有多安全？未經(jīng)授權(quán)的用戶可以訪問您的機密數(shù)據(jù)嗎？

?存儲的數(shù)據(jù)可能丟失：理論上，存儲在云中的數(shù)據(jù)是安全的，可以在多臺機器上復(fù)制。但是，如果數(shù)據(jù)丟失的可能性很小，則您沒有物理或本地備份。簡而言之，如果云讓你失望，依靠云就會使你處于風(fēng)險之中。

?HPC系統(tǒng)：不清楚您可以運行使用MPI / OpenMP的計算密集型HPC應(yīng)用程序！調(diào)度對于這種類型的應(yīng)用程序非常重要，因為您希望所有VM都位于同一位置以最大限度地減少通信延遲！

?一般問題：每個云系統(tǒng)使用不同的協(xié)議，并且不同的API可能無法在基于云的系統(tǒng)之間運行應(yīng)用程序。亞馬遜已經(jīng)創(chuàng)建了自己的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)（不是SQL 92）和工作流系統(tǒng)（許多流行的工作流系統(tǒng)），所以你的正常應(yīng)用程序?qū)⒉坏貌贿m應(yīng)在這些平臺上執(zhí)行。還有一些與政策和訪問有關(guān)的問題，就好像您的數(shù)據(jù)存儲在國外，而您的政策遵守了哪些政策？如果遠程服務(wù)器出現(xiàn)故障會發(fā)生什么？你將如何訪問文件？有一些用戶被鎖定在帳戶外并且無法訪問數(shù)據(jù)。

普及云計算服務(wù)

在主要云提供商方面，2017年有三大頂級競爭者亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，微軟和谷歌保持前三名。這些公共云公司將大量計算機，存儲和網(wǎng)絡(luò)租賃給那些不希望花費更多資金來運行自己的數(shù)據(jù)中心的商業(yè)客戶。

亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)今年預(yù)計將帶來140億美元的收入，迄今仍是最大的玩家。亞馬遜網(wǎng)絡(luò)服務(wù)（AWS）的市場份額保持在IaaS和PaaS領(lǐng)域的大約40％ - 比未來三家公司（微軟，谷歌和IBM）的總和還要多。

微軟為小型企業(yè)提供最實惠的云服務(wù)。多年來，微軟仍然是許多在自己的數(shù)據(jù)中心運行微軟軟件的企業(yè)的首選云。 2017年微軟Azure的收入將近30億美元。

互聯(lián)網(wǎng)搜索和廣告巨頭谷歌在谷歌云平臺上投入了大量資金，并改進了銷售方式，以吸引大型企業(yè)的企業(yè)客戶以及傾向于云計算的初創(chuàng)企業(yè)。

隨著云計算將計算和軟件轉(zhuǎn)變?yōu)樯唐贩?wù)，換句話說，一切都是服務(wù)，它不僅導(dǎo)致技術(shù)革命，而且也導(dǎo)致商業(yè)革命。各種類型的服務(wù)（基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)，平臺即服務(wù)，軟件即服務(wù)，業(yè)務(wù)流程即服務(wù)）的洞察和影響必須重新審視。

大多數(shù)云服務(wù)都是為了提供標(biāo)準(zhǔn)化的商品硬件，開源系統(tǒng)軟件，應(yīng)用軟件和數(shù)據(jù)庫而設(shè)立的。云服務(wù)器通常是帶有X86 CPU的集群，以及千兆位以太網(wǎng)互連結(jié)構(gòu)。由于大多數(shù)商業(yè)工作負載不需要在互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)上進行數(shù)據(jù)移動，因此這是一種具有成本效益的方法。一些高端云服務(wù)器開始使用高性能In-finiband互連網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。

大多數(shù)商業(yè)云使用商品網(wǎng)絡(luò)和存儲設(shè)備，這些設(shè)備適合有效地托管松散耦合的科學(xué)應(yīng)用，這些應(yīng)用通常需要大量的計算，而且數(shù)據(jù)要求不高，而且任務(wù)間的通信不頻繁。一些研究表明，云計算是運行松散耦合的科學(xué)應(yīng)用程序和工作流程應(yīng)用程序的可行平臺，松散耦合的并行應(yīng)用程序由一系列通過數(shù)據(jù)和控制依賴性鏈接的計算任務(wù)組成。

但是，如果安全和隱私問題未得到充分解決，實際采用云技術(shù)可能會受到嚴重阻礙。由于云是一個開放的平臺，它可能受到內(nèi)部人士和外部人士的惡意攻擊;保護云中數(shù)據(jù)安全和隱私的需求成為一個關(guān)鍵問題。雖然密碼學(xué)方面的最新進展（如完全同態(tài)加密和安全多方計算）很有前景，但仍需要做更多工作來將理論技術(shù)轉(zhuǎn)化為可在云中高效實施的實際解決方案。

云計算的商業(yè)潛力得到了幾位市場研究分析師的認可。預(yù)計到2020年，全球云服務(wù)支出將達到約1萬億美元。為實現(xiàn)這一潛力，需要解決幾個技術(shù)，業(yè)務(wù)，安全和應(yīng)用導(dǎo)向的挑戰(zhàn)。

云中的安全問題

數(shù)據(jù)安全是一個值得審查的關(guān)鍵因素。企業(yè)不愿意向供應(yīng)商購買商業(yè)數(shù)據(jù)安全保證。他們害怕將數(shù)據(jù)丟失到消費者的競爭和數(shù)據(jù)機密性上。云安全概念要求全面了解網(wǎng)絡(luò)，基礎(chǔ)設(shè)施和信息所面臨的威脅。云中的數(shù)據(jù)通常駐留在共享環(huán)境中，但數(shù)據(jù)所有者應(yīng)完全控制誰有權(quán)使用數(shù)據(jù)以及他們獲得訪問權(quán)后可以使用哪些數(shù)據(jù)。信息安全是云環(huán)境中值得關(guān)注的領(lǐng)域。安全是指系統(tǒng)能夠防止設(shè)計使用之外的惡意或意外行為，并防止泄露或丟失信息。云應(yīng)用程序暴露在互聯(lián)網(wǎng)之外的受信任的本地邊界之外，通常向公眾開放，并可能為不信任的用戶提供服務(wù)。應(yīng)用程序的設(shè)計和部署必須能夠保護它們免受惡意攻擊，限制只能訪問已批準(zhǔn)的用戶，并保護敏感數(shù)據(jù)。圖4描述了包括供應(yīng)商鎖定問題在內(nèi)的挑戰(zhàn)。供應(yīng)商鎖定問題是客戶依賴（即鎖定）單一的云供應(yīng)商技術(shù)實現(xiàn)并且未來不會輕易轉(zhuǎn)移到不同供應(yīng)商的情況，而沒有實質(zhì)性成本，法律約束或技術(shù)不兼容性[21-24]。在云模型中，服務(wù)提供商負責(zé)維護數(shù)據(jù)安全，企業(yè)將不得不依賴他們。

云的未來

到2020年，“云”的普及將會顯著增長。將會有許多令人愉快的改變，其中之一應(yīng)該是完全擺脫“無云”政策?；谠频念愃莆锸褂闷饋砀?，更靈活。專家認為，所有'無云'公司都將在其工作中開始使用云服務(wù)。畢竟，到2015年底，88％的企業(yè)家將企業(yè)轉(zhuǎn)移到了云端。但是，人們擔(dān)心云計算的主流采用會給用戶帶來很多問題。許多可以在本地群集上安裝并運行的新的開源系統(tǒng)應(yīng)該能夠在這些系統(tǒng)上運行各種應(yīng)用程序。軟件將與硬件分離，模塊化軟件將成為未來的優(yōu)先事項。預(yù)計低功耗處理器將刺激云服務(wù)提供商服務(wù)價格的下滑，而數(shù)據(jù)安全性將繼續(xù)優(yōu)越。

IT計算機技術(shù)人員對于云計算的進展和維護有著巨大的需求。 2017年，83％的企業(yè)將云技術(shù)評為數(shù)字化轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，對于任何具有云架構(gòu)經(jīng)驗的人員以及考慮云計算職業(yè)生涯的人來說，這都是一個好消息。隨著越來越多的人，機器和事物產(chǎn)生的數(shù)據(jù)將越來越多地在云中處理，云將繼續(xù)破壞傳統(tǒng)的IT模型。隨著云采用的增加，企業(yè)正在使用它來實現(xiàn)更高的可擴展性，更高的性能和更快的上市時間。因此，構(gòu)建，部署和安全云的技能仍將是至關(guān)重要的。而且由于公司正在接受多種云模式和多種提供商，那些在云中工作的人需要多種技能，涵蓋不同的平臺和服務(wù)，以幫助公司利用云獲得持續(xù)的收益和競爭優(yōu)勢。對于功能應(yīng)用開發(fā)和Oracle，SAP，SQL的支持熟練程度，需要將硬件鏈接到軟件。為了利用數(shù)據(jù)制定戰(zhàn)略業(yè)務(wù)決策，商業(yè)智能：將銷售預(yù)測應(yīng)用于庫存和制造決策專業(yè)知識將是至關(guān)重要的。移動應(yīng)用需要Android，iPhone，Windows Mobile技能。光纖通信工程師光纖通信為PON，CWDM，DWDM技術(shù)和IP工程師，網(wǎng)絡(luò)安全專家，Web開發(fā)人員，社交媒體開發(fā)人員提供了最高的帶寬，未來將會滿足商業(yè)英特爾智能應(yīng)用程序的開發(fā)和支持需求。

圖8 2017年云計算世界

云計算為系統(tǒng)和應(yīng)用程序開發(fā)人員，工程師，系統(tǒng)管理員和服務(wù)提供商帶來了許多挑戰(zhàn)。最重要的是有效地管理虛擬機（VM）生命周期，以提供消費者的質(zhì)量期望，同時降低服務(wù)的成本交付。第二個挑戰(zhàn)對于保護云服務(wù)提供商管理的虛擬機上的數(shù)據(jù)和計算非常敏感。保證用戶的隱私和信任要求并滿足云中數(shù)據(jù)托管的法律法規(guī)遵從要求也同樣重要。服務(wù)定價模式和管理服務(wù)水平協(xié)議（SLA）并保證服務(wù)質(zhì)量（QoS）滿意度并防止或最大限度地降低SLA違規(guī)問題是一個難題。選擇數(shù)據(jù)中心的位置也是一項挑戰(zhàn)，以便數(shù)據(jù)安全性，運營成本和能源消耗符合與用戶簽訂的SLA中的條款。

云計算可以為小型計算科學(xué)和工程（CSE）研究小組提供良好的商業(yè)模式，因為這些小組通常沒有足夠的人力資源和知識來管理他們研究的計算和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)設(shè)施的復(fù)雜性，而云計算旨在消除來自用戶的復(fù)雜性，但是要對上述挑戰(zhàn)的答案進行搜索。

結(jié)論

強大的永遠在線的云實用程序的出現(xiàn)改變了消費者與信息技術(shù)的交互方式，實現(xiàn)了視頻流，智能個人助理以及內(nèi)容共享。企業(yè)也從云中獲益，將其大部分信息技術(shù)外包給云服務(wù)?？茖W(xué)也沒有充分利用云的優(yōu)勢。如果世俗的雜事自動化并外包給云，科學(xué)發(fā)現(xiàn)會加速嗎？

云計算正在超越IT行業(yè)，各種規(guī)模的客戶都可以實現(xiàn)真正的商業(yè)價值。云解決方案很容易獲得，不需要長期合同，并且更容易根據(jù)需要進行擴展和縮減，但需要適當(dāng)?shù)囊?guī)劃和遷移服務(wù)以確保成功實施。公共云和私有云可以一起部署，以充分利用這兩者中的最佳組合。第三方監(jiān)控服務(wù)可確?？蛻舫浞掷迷骗h(huán)境。通過仔細的計劃和分析，可以實現(xiàn)安全合規(guī)性和監(jiān)控

云計算的未來對于今天使用這種技術(shù)的公司來說是一個巨大的技術(shù)突破的機會。很快，云技術(shù)將比現(xiàn)在更快，更高效地開展工作。此外，加上它們的傳播，我們的生活將會加速。