云计算白皮书概要.docx
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云计算白皮书概要
中国电子学会云计算专家委员会
云计算白皮书
2010年4月21日
目录
前言1
一、云计算的兴起3
1.1从图灵计算到网络计算3
1.2社会与经济发展催生云计算4
1.3云计算的若干雏形5
1.3.1邮件服务5
1.3.2搜索服务5
1.3.3网上开店5
1.3.4网络相册5
1.3.5维基百科5
二、云计算的任务6
2.1服务计算6
2.1.1计算资源以服务形式提供6
2.1.2服务按需即取6
2.1.3云计算服务的“生态循环”7
2.2变粒度计算7
2.2.1信息资源及其需求是多粒度的7
2.2.2服务是多粒度和变粒度的7
2.2.3适应多粒度和可变粒度的编程模式8
2.2.4多粒度和可变粒度的资源管理和动态扩展8
2.3软计算8
2.3.1基于自然语言理解的计算形式8
2.3.2语构、语义和语境理解9
2.3.3多媒体信息理解10
2.4不确定性计算10
2.4.1计算任务描述的不确定性10
2.4.2计算数据的不确定性10
2.4.3计算方法和结果的不确定性11
2.4.4计算结果评价的不确定性11
2.5人参与的计算11
2.5.1人机交互11
2.5.2机人交互12
2.5.3人人交互12
2.5.4群体智能12
三、云计算平台的构建14
3.1从一个绕口令谈起14
3.2云计算平台的基本要素14
3.3搭建云计算平台的关键技术14
3.4典型云计算平台的构建16
3.4.1电子邮箱服务平台的构建16
3.4.2搜索服务平台的构建16
3.4.3视频服务平台的构建16
3.4.4计算能力服务平台的构建16
四、云计算热点分析17
4.1云计算与网格计算差别在哪里？
17
4.2云计算中心就是超算中心吗？
17
4.3云存储与传统网络存储有什么不同？
17
4.4人们对云安全的要求是什么？
18
4.5实现云计算的标准化工作重点在哪里？
18
4.5.1对云计算标准的理解18
4.5.2服务的互操作标准19
五、云计算对信息产业的影响及云计算的价值20
5.1云计算对信息产业的影响20
5.1.1信息产业面临重新洗牌20
5.1.2软件产业结构面临调整20
5.1.3软件生产组织方式面临变革20
5.1.4端设备产业加速变革21
5.2云计算的价值21
5.2.1互联网成为感知、认知的工具21
5.2.2云计算是物联网的基石21
5.2.3云计算促进绿色计算21
5.2.4网络智能加速人类文明的进步22
六、云计算在中国23
6.1云计算科研实践24
6.2云计算商业实践24
6.3软件作为服务的实践24
6.4平台作为服务的实践24
6.5基础设施作为服务的实践24
6.6云计算的教育培训实践24
前言
任何划时代的技术本身都有着强烈的时代印记，云计算（CloudComputing）也不例外。
18世纪中叶，以蒸汽机的发明和广泛应用为标志的第一次技术革命，突破了自然动力的局限性，实现了大生产和机械化，开启了人类工业文明时代；19世纪30年代以电力技术为标志的第二次技术革命，使人类社会进入了电气时代；20世纪40年代以来，以电子、通信、计算机和网络技术为标志的第三次技术革命，又将我们带入信息时代。
第一台电子计算机的成功研制、个人电脑的诞生以及互联网的出现，极大地推动着人类社会网络化、信息化的进程。
而云计算作为一种将计算变为人们梦寐以求的公用设施的一种技术手段和实现模式，无疑将对经济、社会产生深刻影响，加速人类社会整体步入到全球化、知识化、智慧化的新时代。
云计算是信息技术发展和信息社会需求到达一定阶段的必然结果。
一方面，微电子技术、图灵计算模式、冯•诺依曼计算机、光通信和移动通信技术，以及网络科学的快速发展，为人类社会迈向信息社会奠定了科学技术基础；而另外一方面，无论何时、何地、何人、何物，人类社会期待实现互联互通、知识共享、协同工作的新需求，加速了信息社会的进程。
在这一进程中，迫切需要普惠、可靠、低成本、高效能的技术手段和实现模式，催生了云计算。
关于云计算的定义，众说纷纭。
中国电子学会云计算专家委员会认为，云计算是一种基于互联网的、大众参与的计算模式，其计算资源（计算能力、存储能力、交互能力）是动态、可伸缩、且被虚拟化的，以服务的方式提供。
这种新型的计算资源组织、分配和使用模式，有利于合理配置计算资源并提高其利用率，促进节能减排，实现绿色计算。
云计算作为一种技术手段和实现模式，使得计算资源成为向大众提供服务的社会基础设施，将对信息技术本身及其应用产生深刻影响。
软件工程方法、网络和端设备的资源配置、获取信息和知识的方式等等，无不因云计算而产生重要变化，改变着信息产业现有业态，催生新型的产业和服务。
云计算带给社会计算资源利用率的提高和计算资源获得的便利性，推动以互联网为基础的传感网和物联网的迅速发展，将更加有效地提升人类精准地感知世界、认识世界的能力，影响着经济发展和社会进步。
在过去三年里，云计算核心技术及其应用得到了各国政府、科研机构、业界厂商的高度重视。
欧美等发达国家政府把云计算视为发展、升级信息产业，促进信息社会发展的重要契机，跨国电子信息企业也把云计算作为未来技术创新的重要方向，并不惜投入巨资进行研发，力图取得主导权和竞争优势。
我国也迫切需要掌握和发展云计算的核心技术，推动云计算的应用。
中国电子学会在2008年11月及时成立了中国电子学会云计算专家委员会。
专委会组织了国内主要大学、科研院所以及云计算领域主流厂商的专家多次讨论了云计算，撰写了这本《云计算白皮书》，以期这个在过去三年中被业界广泛关注和讨论的话题能引起更多人的关注。
由于我们掌握的信息不够全面，认识水平有限，再加上云计算的相关技术和概念也在不断发展变化，其中的观点和认识可能存在错误，希望广大读者批评指正。
一、云计算的兴起
1.1从图灵计算到网络计算
云计算实际是在电子、通信、计算机与网络技术的共同作用下，从图灵计算逐渐向网络计算演化的一个必然阶段。
相对于摩尔速度带来的微电子产业的高速发展，是通信带宽的更快增长。
通信网络的本质是交互。
图灵机模型没有考虑交互在计算中的作用，而今天网络中的交换、路由设备成为计算不可或缺的重要组成部分。
……交互式计算技术深刻地改变了信息时代的人类生活。
1989年，以超链接、超文本传输协议为代表的万维网，将互联网的应用推广到普通大众用户。
……其后的Web2.0则是信息社会发展的一个历史性阶段，即由单向的信息传递发展成一个多向沟通的社会网络体系，交互、分享、参与、群体智能、分众分类、长尾效应等是这一阶段的特点，代表了互联网的社会化和个性化趋向。
……在40多年的时间里，软件工程发生了从面向过程、面向对象、面向构件、面向领域等变化，积累了许多有成效的工程化方法和大量的可重用资源，云计算正是在这些长期积累的基础上产生的技术进步。
……互联网不会等于一台虚拟的图灵机模型，传统的基于图灵机的计算理论框架已不能有效地针对互联网计算。
……新兴的网络科学恰逢其时地推动了互联网的基础理论框架的发展。
互联网这一技术网络正是一个典型的复杂网络，它的发展是一个逐渐演化的过程，不存在顶层设计。
虽然在互联网发展史的任一时刻，都有协议和规范来定义它的架构，可是这一架构从来没有完整的规划。
正因为这种演化特征，给互联网的发展带来了勃勃生机，显示了互联网适应（甚至激励）技术和应用转变的巨大能力。
1.2社会与经济发展催生云计算
当今，人类已经进入了以信息和信息技术来精确调控物质和能量的网络时代，云计算的广泛应用一方面将更好地满足信息社会中人的高层次需求，另一方面也通过技术进步提高各种生产要素的利用率，适应经济持续健康地发展的需求。
（1）互联网的发展刺激了大众对信息需求的欲望
只有信息需求才有信息服务，两者相辅相成。
网络技术的进步不断加深着互联网的渗透程度，互联网应用领域不断扩大，用户规模快速增长，影响力持续增强。
……大众信息需求需要云计算这样更强劲有力的技术手段。
（2）用户信息需求的激增又刺激了互联网更先进的计算
为满足用户层出不穷的个性化需求，必须采用云计算这样更灵活、更具适应性的网络计算模式。
（3）人作为生命体自身的感知和认知能力并没有急剧增长，迫切需要新技术实现对信息的加工
随着互联网向物联网、移动互联网的扩展，网络将连接更多的人和物，信息-物理-社会系统（CPS）会进一步融合，信息总量会呈几何级数爆炸式增长。
通过云计算，人的感知能力和认知能力将真正进入网络，挣脱了时间和距离的束缚，得到极大的延伸。
互联网也真正成为人与人之间沟通不可或缺的装备，使得人与人之间、人与社会之间沟通质量和效率得到极大的提升。
（4）信息服务必然走向社会化、集约化和专门化
社会化、集约化和专门化是社会化生产的必然结果，……随着社会和经济的发展，大众用户更全面的、个性化的、深层次的信息需求，需要通过云计算来提供更专业化的服务。
云计算使得互联网信息服务和物质、能量的工业化生产一样，走社会化、集约化和专门化的道路，从而降低全社会经济的总体运维成本，推动社会向“服务型”和“资源节约型”发展。
1.3云计算的若干雏形
1.3.1邮件服务
WebMail使用网页浏览器在互联网上来阅读或发送电子邮件、拥有海量的用户、整合多种服务等已具有鲜明的云计算特点。
1.3.2搜索服务
在应对海量信息处理和海量用户需求的挑战过程中，搜索引擎服务提供商在技术上和商业模式上都积累了大量宝贵的经验，从而成为云计算领域的先行者。
1.3.3网上开店
人们从对网络购物的新奇到自己尝试在网上开店，渐渐信任与习惯网络交易这种形式，也为基于互联网的云计算服务培养了用户习惯和群众基础。
1.3.4网络相册
网络相册（E-fileServicesPhoto）很好地解决了与朋友、家人们一起在网站、社区、讨论区分享照片的问题。
随着网络相册的前端影像终端和后台存储、处理、交流等服务完美结合，将形成针对图像服务的云计算平台。
1.3.5维基百科
维基百科的实质是一种网络化的群体智能。
基于互联网的多向交互性，维基百科为人们提供了一个巨大的群体智能的实现环境，也成为对云计算的大众参与特征的最好诠释。
二、云计算的任务
云计算作为一种基于互联网的、大众参与的、以服务方式提供的新型计算模式，其计算资源是动态、可伸缩、且被虚拟化的。
大量复杂的计算任务，如服务计算、变粒度计算、软计算、不确定计算以及人参与的计算是云计算所面临的任务。
完成这些任务需要解决一系列的挑战性问题，诸如如何提供便利的计算服务、如何应对计算过程中的适应性和不确定性问题、如何理解复杂信息的语义并完成智能交互、以及如何在大众参与情况下进行人网交互计算。
要解决这些问题，要求更加灵活、高效地组织、分配和使用计算资源，如计算能力、存储能力和交互能力。
本章讨论了云计算面临的任务，以及完成这些任务过程中的挑战性问题与相应对策。
2.1服务计算
服务计算的核心思想是，在互联网中，将服务作为向大众用户所提供的基本单位，通过匹配用户需求与服务本身的功能，对服务资源池中合适的服务进行重用、组合、验证，构成能随着大众需求而即时应变的松耦合的网络应用。
云计算首要的任务就是实现服务计算，进而促进软件业乃至整个IT行业的发展。
2.1.1计算资源以服务形式提供
信息资源也可以同其他生产和生活资源一样，采用服务的方式提供。
信息基础设施公用化之后产生的将是以“云”为载体集中供给的信息资源功能的云服务。
从用户所接触的计算环境来讲，“一切皆为服务”。
2.1.2服务按需即取
服务及其组合能
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