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云计算是互联网和信息社会发展引起海量信息处理需求的必然结果。它的商业模式较之网格等先前的模式更加为全球企业和客户所接受，并被广泛应用。可以概括地讲，它是技术和社会需求发展的必然结果。云计算集成了计算机界先前的大规模数据中心、虚拟化技术、SaaS等先进技术。
基于互联网的信息爆炸是云计算的主要驱动因素：2006年全球大约产生了161EB（1EB相当于10亿GB）数据，2007年全球产生了280EB数据，全世界平均每人45GB；而人类历史5000年的文字记载只有5EB数据（图1-4）。数据的生成正以惊人的速度增长，据统计，2010年全球有50%的企业每日生成的数据量超过1TB，有5%的企业每日生成50TB以上的数据。而数据是各行各业最关心、最有价值的东西，存储、处理这些数据需要大规模集中整合的资源。
图1-4 全球信息量的增长过程
计算机性能的增长和多核处理器的发展是云计算的另一个驱动因素。根据Top500.org的统计，计算机的性能每年都呈指数级增长，曾经是世界上最快的天河1号A超级计算机，总核数达186 368个，峰值性能达每秒4.701千万亿次浮点运算（PFlops）。如此强大的计算能力需要新的计算模式来管理和应用这些计算资源（图1-5）。
图1-5 计算性能的增长
云计算普遍为人所接受，还在于它提供集中统一的管理和维护，资源可以在多用户之间共享，总体上提高资源的利用效率。在传统的IT架构和集群管理模式下，各企业和机构需要购置和维护自己的硬件和软件资源，要么由于估算不足造成资源达不到企业进行大规模存储和计算的需求，要么由于要满足最大可能的容量而造成资源在正常状况下闲置浪费。统计数据显示，大多数企业的数据中心和集群平均资源利用率不到30%。而与此同时，企业用于管理和维护自身的IT基础设施的开销则在逐年增长，能耗开销也在不断加大（图1-6）。
图1-6 企业IT维护开销
IBM、英特尔等公司与美国高校在2004年发起了云计算虚拟实验室项目，首先在邻近IBM总部的北卡罗来纳州立大学（North Carolina State University）开始实验，取得了成功。IBM又于2007年联合Google 发起了云计算——被称为挑战Intel ＆Microsoft 传统计算模式的新的网络计算模式，立即吸引了众多研究机构和公司的高度关注和跟踪。美国北卡罗来纳州和邻近的州约10所学校开始进行该网络的试验，同时加拿大和印度的几所大学也准备试验。
全球知名的投行美林预计全球云计算市场规模到2011年将达到1600亿美元，其中商业和办公软件的云计算市场规模将达到950亿美元。IDC预测，未来4年中国云计算将产生1.1万亿元的市场。数量巨大的网络用户，尤其是中小企业用户，为云计算在国内的发展提供了很好的用户基础。云计算将大幅度提升国内数量广泛的中小企业的电子化水平，最终提升企业的竞争力。这种巨大的市场机会对众多公司和研究机构都极具吸引力。云计算补认为新一代高速网络计算和服务平台，业界认为其将引起计算机领域的革命性变革（图1-7）。实际上很多公司和研究机构早已开始了相关研究或规划，为争夺下一轮竞争优势做好准备。从虚拟化的角度来讲，从计算机到网络、数据库和科学计算设备等都可以作为潜在的云计算资源按照一定的规则和服务协议被用户所享用。IT行业的领导者（IBM、Google、Microsoft、Amazon、VMware等）已推出了“云计算”计划，百度、阿里巴巴、联想等著名企业也推出了相关计划或正在进行相关研究，世界范围内众多高校和研究机构都在开展相关研究。建立起云计算应用平台后，一项重要和关键的技术是如何将云计算平台虚拟共享资源有效地按用户需求动态管理和分配，并提高资源的使用效率，从而为云计算的广泛采用提供便利。在文献[17]中，作者对于云计算的应用实例与研究现状进行了总结分析。
图1-7 云计算发展趋势
赛迪顾问预测未来3年，云计算应用将以政府、电信、教育、医疗、金融、石油石化和电力等行业为重点，在中国市场逐步被越来越多的企业和机构采用，市场规模也将从2009年的92.23亿元增长到2012年的606.78亿元，年均复合增长率达87.4% [20] 。中国云计算产业分为准备阶段、起飞阶段和成熟阶段（图1-8）。当前，中国云计算产业尚处于导入和准备阶段，处在大规模爆发的前夜。云服务提供商的先行者如图1-9所示。
图1-8 中国云计算产业发展阶段分析
图1-9 云服务提供商的先行者 [16]
云的宏观特征千姿百态，形成的物理过程略有差异，但都有其共同的特点。气象工作者依据其共性，并结合观测和天气预报的需要，按云的底部距地面的高度将云分为低、中、高三类。
借鉴气象专家对大自然云的分类，业界对云计算主要有以下两种分类方式：按服务类型分类和按服务方式分类。其中按服务类型分类与大自然云的分类方式（低、中、高）非常类似。
1.按服务类型分类
目前业界普遍认为，云计算可以按照服务类型自下向上分为以下几种（表1-1）。
表1-1 按服务类型划分云计算 [9]
①基础设施云（Infrastructure as a Service in Cloud）：直接提供基础设施包括物理和虚拟服务器、存储和网络带宽服务等给用户。用户依据自己的实际应用再进行设计与实现。例如Amazon EC2 （亚马逊弹性云计算）。
②平台服务云（Platform as a Service in Cloud）：提供一种托管云平台，用户可以将他们开发和运营的应用托管到云平台中。应用的开发和部署必须遵守该平台特定的规则和限制，如编程语言、编程框架、数据存储模型等。例如，Google App Engine （GAE）主要为Web应用提供运行环境，一旦客户应用开发部署完成，所涉及的其他管理工作如动态资源管理等都将由该平台负责。
③应用软件云（Application as a Service in Cloud）：提供用户直接可以使用的应用软件，多是基于浏览器的，针对某一项特定的功能，如Salesforce.com提供的CRM（客户关系管理系统）。应用软件云容易被用户使用，但是其灵活性较低，一般针对某种特定应用。
2.按服务方式分类
云计算作为一种革新性的计算模式，虽然具有许多现有模式所不具备的优势（云计算带来的优势将在后面具体分析），但是也不可否认地带来了一系列挑战，不论是从商业模式上还是从技术上。首先就是安全问题，对于那些对数据安全要求很高的企业（如银行、保险、贸易、军事等）来说，客户信息是最宝贵的财富，一旦被人窃取或损坏，后果将不堪设想。其次就是可靠性的问题。例如，银行希望其每一笔交易都能快速、准确地完成，因为准确的数据记录和可靠的信息传输是让用户满意的必要条件。还有监管问题，有的企业希望自己的IT部门完全被公司所掌握，不受外界的干扰和控制。虽然云计算可以通过系统隔离和安全保护措施为用户提供有保障的数据安全，通过服务质量管理来为用户提供可靠的服务，但是仍有可能不能满足用户的所有需求。
针对这一系列问题，业界按照云计算提供者与使用者的关系，将云计算分为三类，即公有云、私有云和混合云，如图1-10所示。用户可以根据其需求，选择适合自己的云计算模式。
图1-10 按提供者与使用者的关系划分云计算
①公有云：由若干企业和用户共享使用的云环境。在公有云中，用户所需的服务由一个独立的第三方云提供商提供。该云提供商也同时为其他用户服务，这些用户共享这个云提供商所拥有的资源。
②私有云：私有云是为企业或组织所专有的云计算环境。在私有云中，用户是这个企业或组织的内部成员，这些成员共享着该云计算环境所提供的所有资源，公司或组织以外的用户无法访问这个云计算环境提供的服务。
③混合云：指公有云与私有云的混合。