作者：王庆喜,陈小明,王丁磊
出版社：中国铁道出版社有限公司
格式: AZW3, DOCX, EPUB, MOBI, PDF, TXT
云计算导论试读：
前言
当前，云计算、大数据和人工智能技术对人们的生活带来了深远的影响，近年来，云计算在很多行业和领域逐渐取代传统技术，传统技术人才需求被大大压缩，同时云计算的相关工作岗位大量增加。在此背景下，编写了本书。
本书共分8章，主要内容如下：
第1章云计算概述，主要介绍云计算概念与特征、发展现状、商业发展模式以及云计算整体架构和组织。
第2章云服务，主要讲述云服务以及云服务的类型和应用。
第3章云计算的数据处理，主要讲解分布式数据存储、并行编程模式和海量数据管理
第4章虚拟化，包括虚拟化和虚拟化技术的概念、发展、作用和分类等，并重点讲解了虚拟化技术的常用解决方案。
第5章云计算管理平台，包括云管理平台概念、作用和特点以及管理技术，如Libvirt和QEMU等，并介绍了常见的云管理平台。
第6章云计算解决方案，从IaaS、PaaS和SaaS不同架构分别讲解每种解决方案涉及的核心技术。最后介绍了国内著名的云计算公司、技术、解决方案和应用案例。
第7章讲解云计算开发，介绍了云计算开发概念，以OpenStack为例讲解了云计算的开发，以VMware的解决方案vSphere和Horizon为例介绍了虚拟云的开发，并介绍了云计算应用软件的开发。
第8章云计算的应用，主要从云计算的应用领域和应用案例两个方面进行介绍。
本书主要讲解云计算的相关概念和技术发展的过去、现在和将来，因此理解云计算的相关概念和行业发展是本书的核心。
本书配备完善的教学资源，包括教学课件、电子教案、教学大纲、教学计划、实验指导书、习题参考答案等，可在www.tdpress.com/51eds中下载。在教与学的过程中遇到任何问题，欢迎来信交流，联系电子邮箱：qingxiwang1111@163.com。
本书由王庆喜、陈小明、王丁磊任主编，韩毅任副主编。全书由王庆喜统稿。
本书由徐洁磐教授主审，同时也得到了领导、同事和有关学生的热情帮助和支持，在此向他们表示衷心的感谢。
由于时间仓促，加之编者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，敬请读者批评指正。编者2017年12月第1章云计算概述
云计算一出现就受到Amazon、Google、IBM、阿里巴巴等互联网巨头的热捧，本章重点介绍云计算的由来、商业发展模式及整体架构，以帮助读者对云计算形成一个初步认识。1.1云计算的由来
米兰·昆德拉曾说：生命是一棵长满可能的树。几百年前的人们一定想不到人类居然可以上天再平安归来，他们也一定想不到未来人类不再需要厚厚的文件包、几十平方米的资料库、相片册甚至是纸和笔。随着时间的推移，我们的存储设备外形越来越小，内存却越来越大，而这种“无限小”和“无限大”的趋势也将继续向它的极值飞跃，2006年，“云”应运而生。
之所以称为“云”，是因为云计算（Cloud Computing）在某些方面具有现实中云的特征：云一般都较大；云的规模可以动态伸缩，它的边界是模糊的；云在空中飘忽不定，无法也无须确定它的具体位置，但它确实存在于某处。
在云计算概念诞生之前，很多公司已经能通过互联网提供诸多服务，如订票、地图搜索以及其他硬件租赁业务，随着服务内容和用户规模的不断增加，对于服务的可靠性、可用性的要求急剧增加，这种需求变化通过集群等方式很难满足要求，于是各公司通过在各地建设数据中心来达成。对于像Google和Amazon这样有实力的大公司来说，有能力建设分散于全球各地的数据中心来满足各自业务发展的需求，并且有富余的可用资源，于是Google、Amazon等就将自己的基础设施能力作为服务提供给相关的用户，这就是云计算的由来。
早在20世纪60年代，麦卡锡（John McCarthy）就提出了把计算能力作为一种像水和电一样的公共事业提供给用户。云计算的第一个里程碑是1999年Salesforce.com提出的通过一个网站向企业提供企业级应用的概念；另一个重要进展是2002年亚马逊提供一组包括存储空间、计算能力甚至人力智能等资源服务的Web Service；2005年亚马逊又提出了弹性计算云（Elastic Compute Cloud），也称亚马逊EC2的Web Service，允许小企业和私人租用亚马逊的计算机来运行它们自己的应用。到2008年，几乎所有的主流IT厂商开始谈论云计算，这里既包括硬件厂商（IBM、HP、Intel、思科、SUN等）、软件厂商（微软、Oracle、VMware等），也包括互联网服务提供商（Google、亚马逊、Salesforce等）和电信运营商（中国移动、中国电信、AT＆T等），还有一些小的IT企业也将云计算作为企业发展战略。这些企业覆盖了整个IT产业链，也构成了完整的云计算生态系统。1.1.1 演化进程
云计算是使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将与互联网更相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统，好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式。它意味着计算能力也可作为一种商品进行流通，就像煤气、水、电一样，取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。
云计算主要经历了4个阶段才发展到如今比较成熟的水平，这4个阶段按照时间顺序依次是电厂模式、效用计算、网格计算和云计算。
1.电厂模式
由于IT行业是一个相对新兴的行业，所以从其他行业取经是其发展不可或缺的一步，例如从建筑行业引入“模式”这个概念。虽然在IT界，电厂这个概念不像“模式”那样炙手可热，但其影响是深远的，而且有许许多多的IT人在不断地实践着这个理念。电厂模式的意思是利用电厂的规模效应来降低电力的价格，并让用户使用起来更方便，且无须维护和购买任何发电设备。
2.效用计算
在1960年左右，当时计算设备的价格是非常高昂的，远非普通企业、学校和机构所能承受，所以很多人产生了共享计算资源的想法。特别是在1961年，人工智能之父麦肯锡在一次会议上提出了“效用计算”（Utility Computing）这个概念，其核心借鉴了电厂模式，具体目标是整合分散在各地的服务器、存储系统以及应用程序来共享多个用户，让用户能够像把灯泡插入灯座一样来使用计算机资源，并根据其所使用的量来付费。1966年，D.F.Parkhill在其经典著作《计算机效用事业的挑战》中也提出了类似的观点，但由于当时整个IT产业还处于发展初期，很多强大的技术还未诞生，直到Internet迅速发展和成熟后，才使效能计算成为可能，效能计算解决了传统计算机资源、网络以及应用程序的使用方法变得越来越复杂、管理成本变得越来越高的问题，效能计算按需分配的特点也为企业节省了大量的时间和设备成本，从而能够将更多的资源放在自身业务的发展上。
3.网格计算
网格计算是一种分布式计算模式。网格计算技术将分散在网络中的空闲服务器、存储系统和网络连接在一起，形成一个整合系统，为用户提供功能强大的计算机存储能力来处理特定的任务。对于使用网格的最终用户或应用程序来说，网格看起来就像是一个拥有超强性能的虚拟计算机。网格计算的本质在于以高效的方式来管理各种加入了该分布式系统的异构松耦合资源，并通过任务调度来协调这些资源合作完成一项特定的计算任务。网格计算中的网格，也就是“grid”，其英文原意并不是我们所认为的网格，而是电力的网格，所以其核心与效用计算非常接近，但是它的侧重点略有不同。网格计算主要研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些小的部分分配给许多低性能的计算机来处理，最后把这些计算结果综合起来攻克大问题。可惜的是，由于网格计算在商业模式、技术和安全性方面的不足，使得其并没有在工程界和商业界取得预期的成功。但在学术界，它还是有一定应用的，如用于寻找外星人的“SETI”计划等。
4.云计算
云计算的核心与效用计算和网格计算非常类似，也是希望IT技术能像使用电力那样方便，并且成本低廉。云计算基本继承了效用计算所提倡的资源按需供应和用户按使用量付费的理念。网格计算为云计算提供了基本的框架支持。云计算和网格计算都希望将本地计算机上的计算能力通过互联网转移到网络计算机。但与效用计算和网格计算不同的是，云计算在需求方面已经有了一定的规模，同时在技术方面也已经基本成熟。因此，与效用计算和网格计算相比，云计算的发展将更脚踏实地。1.1.2 技术支撑
如果没有强大的技术作为基础，云计算也只能是“空中楼阁”。云计算主要有五大类技术支持，分别为摩尔定律、网络设施、Web技术、系统虚拟化和移动设备。
1.摩尔定律
随着摩尔定律推动整个硬件产业的发展，芯片、内存和硬盘等硬件设备在性能和容量方面也得到了极大的提升。最明显的例子莫过于芯片，虽然在单线程性能方面它并没有像奔腾时代那样突飞猛进，但是已经非常强悍了。再加上多核配置，它的整体性能已达到前所未有的水平。比如，最新的x64芯片在性能上已经是40年前的8086的2000倍，即便现在用于手机等低能耗移动设备上的ARM芯片，在性能上也比过去的大型主机上的芯片要强大得多，同时这些硬件设备的价格也比过去更便宜。此外，诸如SSD和GPU等新兴技术的出现都极大地推动着IT产业的发展，可以说，摩尔定律为云计算提供了充足的“动力”。
2.网络设施
由于光纤入户的技术不断普及，逐渐实现了“光进铜退”，根据360《网速报告》，现在的网络带宽已经从过去平均的50kbit/s增长至平均3.2Mbit/s以上，其中上海地区更是达到了6.1Mbit/s，基本满足了大多数服务的需求，其中包括视频等多媒体服务。再加上无线网络和移动通信的不断发展，人们在任何时间、任何地点都能利用互联网，可以说互联网不再像过去那样是一种奢侈品，而是逐渐演变为社会的基础设施，并使得终端和云紧紧地连在一起。
3.Web技术
Web技术经过20世纪90年代的“混沌期”和21世纪初的“阵痛期”，已经进入“快速发展期”。随着HTML5、AJAX、jQuery、Flash、Silverlight等Web技术的不断发展，Chrome、Firefox和Safari等性能出色、功能强大的浏览器的不断涌现，Web已经不再是简单的页面。在用户体验方面，Web已经越来越接近桌面应用，这样用户只要通过互联网与云连接，就能通过浏览器使用各种功能强大的Web应用。
4.系统虚拟化
虽然x86芯片的性能已经非常强大，但每台x86服务器的利用率还非常低，可以说，在能源和购置成本等方面的浪费极大。但随着VMware、KVM和Xen等基于x86架构的系统虚拟化技术的发展，一台服务器能整合过去多台服务器的负载，从而有效地提升硬件的利用率，降低能源的浪费和硬件的购置成本。更重要的是，这些技术有效地提升了数据中心自动化管理的程度，极大地减少在管理方面的投入，使云计算中心的管理更智能。
5.移动设备
随着苹果iOS和Android等智能手机系统的不断发展和普及，诸如手机这样的移动设备已经不仅仅是一个移动电话而已，更是一个完善的信息终端，通过目前主流的第四代移动通信技术可以轻松访问互联网上的信息和应用。由于移动设备整体功能也越来越接近台式机，通过这些移动设备能够随时随地访问云中的服务。1.2云计算的概念与特征1.2.1 云计算的基本概念
云计算的定义有许多种说法，现阶段广为接受的是美国国家标准与技术研究院（NIST）的定义：云计算是一种按使用量付费的服务模式，这种模式能提供便捷的、按需的网络访问，能提供可配置的计算资源共享池，资源包括网络、服务器、存储、应用软件和服务等，这些资源只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互，就能够被快速提供。
可以说，云计算是一种新兴的商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。
资源池通常是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源，通常为一些大型服务器集群，包括计算服务器、存储服务器、宽带资源等。云计算将所有的计算资源集中起来，并由软件实现自动管理，无须人为参与。这使得应用提供者无须为烦琐的细节而烦恼，能够更加专注于自己的业务，有利于创新和降低成本。
云计算分类如图1-1所示，按照是否公开发布服务可分为公有云（Public Clouds）、私有云（Private Clouds）和混合云（Mixed Clouds）。图1-1 云计算分类
1.公有云
公有云通常指第三方提供商为用户提供的云。公有云一般可通过Internet使用，可能是免费或成本低廉的。这种云有许多实例，可在开放的公有网络中提供服务。下面重点介绍公有云的特点。（1）数据安全
云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心，用户不必再担心数据丢失、病毒入侵等问题。
很多人觉得数据只有保存在自己看得见、摸得着的计算机才最安全，其实不然。个人计算机可能会因为自己不小心而被损坏；或者被病毒攻击，导致硬盘上的数据无法恢复……反之，当文档保存在类似Google Docs的网络服务上，把照片上传到类似Google Picasa Web的网络相册中，就再也不用担心数据的丢失或损坏。因为在“云”的另一端，有全世界最专业的团队来帮你管理信息，有全世界最先进的数据中心来帮你保存数据。同时，严格的权限管理策略可以帮助用户放心地与指定的人共享数据，不用花钱就可以享受到最好、最安全的服务。（2）便捷性
云计算对用户端的设备要求最低，使用起来也最方便。不必为了使用某个最新的操作系统，或使用某个软件的最新版本，而不断升级自己的计算机硬件；也不必为了打开某种格式的文档，而疯狂寻找并下载某个应用软件，等等。云计算给人们带来了最好选择，只要有一台可以上网的计算机，有一个喜欢的浏览器，在浏览器中键入URL，即可尽情享受云计算带来的无限乐趣。（3）数据共享
云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。一个最常见的情形是，手机中存储了几百个联系人的电话号码，个人计算机或笔记本式计算机中则存储了几百个电子邮件地址。为了方便出差时发邮件，不得不在个人计算机和笔记本式计算机之间定期同步联系人信息。买了新的手机后，不得不在旧手机和新手机之间同步电话号码。考虑到不同设备的数据同步方法种类繁多，操作复杂，要在许多不同的设备之间保存和维护最新的一份联系人信息，必须为此付出难以计数的时间和精力。这时，需要用云计算来让一切都变得更简单。在云计算的网络应用模式中，数据只有一份，保存在“云”的另一端，所有电子设备只需要连接互联网，就可以同时访问和使用同一份数据。假设离开了云计算仍然以联系人信息的管理为例，当使用网络服务来管理所有联系人的信息后，可以在任何地方用任何一台计算机找到某个朋友的电子邮件地址，可以在任何一部手机上直接拨通朋友的电话号码，也可以把某个联系人的电子名片快速分享给好几个朋友。当然，这一切都是在严格的安全管理机制下进行的，只有对数据拥有访问权限的人，才可以使用或与他人分享这份数据。（4）无限可能
云计算为人们使用网络提供了几乎无限多的可能，为存储和管理数据提供了无限多的空间，也为人们完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力。想象一下，驾车出游时，只要用手机连入网络，就可以看到自己所在地区的卫星地图和实时的交通状况，可以快速查询自己预设的行车路线，可以请网络上的好友推荐附近最好的景区和餐馆，也可以快速预订目的地的宾馆，还可以把刚刚拍摄的照片或视频剪辑分享给远方的亲友。互联网的精神实质是自由、平等和分享。作为一种最能体现互联网精神的计算模型，云计算必将在不远的将来展示出强大的生命力，并将从多个方面改变人们的工作和生活。
2.私有云
私有云是为一个客户单独使用而构建的，因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。部署私有云的公司拥有基础设施，并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式。私有云可部署在企业数据中心的防火墙内，也可以将它们部署在一个安全的主机托管场所，私有云的核心属性是专有资源。
私有云具有如下几个特点：（1）数据安全
虽然每个公有云的提供商都对外宣称，其服务在各方面都是非常安全的，特别是对数据的管理。但是对企业而言，特别是大型企业而言，和业务有关的数据是他们的生命线，不能受到任何形式的威胁，所以短期而言，大型企业是不会将其关键业务的应用放到公有云上运行的。而私有云在这方面非常有优势，因为它一般都构筑在防火墙后面。（2）更高的服务质量
因为私有云一般在防火墙之后，而不是在某一个遥远的数据中心，所以当公司员工访问那些基于私有云的应用时，它的服务质量会非常稳定，不会受到网络稳定与否的影响。（3）充分利用现有硬件资源和软件资源
私有云的一个主要特性是加入云时能保留公司自身的设备，因为将数据交付给第三方运营商意味着放弃对这些数据的控制权。虽然现在公共云服务中数据被窃取或服务不可用的现象已几乎绝迹，但在自己的设备上处理数据与其他人为自己处理这些数据的情况是不同的。私有云可以很好地适应本公司特有的数据要求，利用企业现有的硬件资源来构建云，这样也将极大降低企业的开销。（4）不影响现有IT管理的流程
对大型企业来说，企业管理的核心是流程，没有完善的流程，企业就像一盘散沙。不仅与业务有关的流程非常繁多，而且IT部门的流程也不少。私有云一般设置在防火墙内，所以对IT部门的流程冲击不大。
3.混合云
混合云融合了公有云和私有云，是近年来云计算的主要模式和发展方向。私有云主要是面向企业用户，出于安全考虑，企业更愿意将数据存放在私有云中，但是同时又希望可以获得公有云的计算资源，在这种情况下混合云被采用的机会越来越多，它将公有云和私有云进行混合和匹配，以获得最佳的效果，这种个性化的解决方案，达到了既省钱又安全的目的。
混合云在公有云和私有云的特点基础上，具有以下特点：（1）更完美
私有云的安全性是超越公有云的，而公有云的计算资源又是私有云无法企及的。在这种矛盾的情况下，混合云完美地解决了这个问题，它既可以利用私有云的安全，将内部重要数据保存在本地数据中心，同时也可以使用公有云的计算资源，更高效快捷地完成工作，相比私有云或是公有云都更完美。（2）可扩展
混合云突破了私有云的硬件限制，利用公有云的可扩展性，可以随时获取更高的计算能力。企业通过把非机密功能移动到公有云区域，可以降低对内部私有云的压力和需求。（3）更节省
混合云可以有效地降低成本。它既可以使用公有云，又可以使用私有云，企业可以将应用程序和数据放在最适合的平台上，获得最佳的利益组合。
另外，公有云、私有云和混合云在服务对象、提供商以及目标客户群等方面也有所区别，如表1-1所示。表1-1 几类云市场的比较1.2.2 云计算的基本特征
云计算有不同的定义，从不同的角度分析也有不同的特征，云计算的基本特征有如下几点。
1.超大规模“云”具有相当的规模，Google云计算已经拥有100多万台服务器，Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。
2.虚拟化
虚拟化是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机可运行不同的操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。
虚拟化使用软件技术重新定义划分IT资源，可以实现IT资源的动态分配、灵活调度、跨域共享，提高IT资源利用率，使IT资源能够真正成为社会基础设施，服务于各行各业中灵活多变的应用需求。
云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无须了解，也不用担心应用运行的具体位置，只需要一台笔记本或者一部手机，就可以通过网络服务来实现需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务。
云计算是通过提供虚拟化、容错和并行处理的软件将传统的计算、网络、存储资源转化成可以弹性伸缩的服务。云计算通过资源抽象特性（通常会采用相应的虚拟化技术）来实现云的灵活性和应用广泛支持性。使用者所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。云计算支持用户在任意位置使用各种终端获取应用服务，通常情况下，用户并不控制或了解这些资源池的准确划分，但可以知道这些资源池在哪个行政区域或数据中心。
3.高可靠性“云”使用了数据多副本容错、计算结点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。
4.高性价比
现在分布式系统具有比集中式系统更好的性价比，不到几十万美元就能获得高性能计算。在海量数据处理等场景中，云计算以PC集群分布式处理方式替代小型机加磁盘阵列的集中处理方式，可有效降低建设成本。
5.高扩展性“云”的规模可以动态伸缩，以满足应用和用户规模增长的需要。云计算提供的弹性可扩展资源，可以动态部署、动态调度、动态回收，以高效的方式满足业务发展和平时运行峰值的资源需求。我们都知道企业的规模是逐渐变大的，客户的数量是逐渐增多的，随着客户的增多，访问量的急剧膨胀，应用并没有变慢也不会“塞车”，这些都得归功于云服务商不断为其提供更多的存储空间、更快速的处理能力。
6.高利用率
云计算通过虚拟化技术能够提高设备利用率，整合现有应用部署，降低设备数量规模。一台云计算服务器通过虚拟化技术可以完成文档服务器、邮件服务器、照片处理服务器等需要多台服务器完成的任务，服务器的利用潜力得到了最大限度的挖掘。云计算和虚拟化结合，提高了设备利用率，节省了设备数量。
7.通用性
云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。
8.按需服务“云”是一个庞大的资源池，按需购买，云计算可以像自来水、电、煤气那样计费，用户按需购买，消费者无须同服务提供商交互就可以自动地得到自助的计算资源能力，如服务器的时间、网络存储等。服务使用者只需具备基本的IT常识，经过业务培训就可使用服务，无须经过专业的IT培训，自助服务的内容包括服务的申请、订购、使用、管理、注销等。
9.极其廉价
由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的结点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无须负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势。
10.应用分布性
云计算的多数应用本身就是分布式的，如工业企业应用，管理部门和现场不在同一个地方。云计算采用虚拟化技术使得跨系统的物理资源统一调配、集中运维成为可能。管理员只需通过一个界面就可以对虚拟化环境中的各台计算机的使用情况、性能等进行监控，发布一个命令就可以迅速操作所有的机器，而不需要在每台计算机上单独进行操作。而企业IT部门不再需要关心硬件技术细节，只需集中业务、流程设计即可。
11.环保
通过虚拟化、效用计算等技术，云计算大大提高了硬件的利用率，并可以均衡不同物理服务器的计算负载，减少能源浪费。通过云计算减少设备的数量，就会大大减少用电量，减少设备规模、关闭空闲资源等措施将促进数据中心的绿色节能。
云计算可以彻底改变人类未来的生活，但同时也要重视环境问题，这样才能真正为人类进步做贡献，而不是简单的技术提升。1.3云计算的发展现状1.3.1 市场规模分析
我国云计算市场总体保持快速发展态势。2015年我国云计算整体市场规模达378亿元，整体增速31.7％。其中专有云市场规模275.6亿元人民币，年增长率27.1％，2016年增速达到25.5％，市场规模达到346亿元人民币。
近几年，国家相关部门实施“云计算示范工程”，工程共支持项目20余个，通过工程实施，我国云计算服务能力明显提升，云计算将在重点领域得到深化应用，形成产业链较为健全，服务创新、技术创新和管理创新协同推进的云计算发展格局。
自《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》将云计算列为战略性新兴产业重点以来，我国政府制定了一系列指导及规划政策促进云计算发展，如表1-2所示。表1-2 国家一系列促进云计算发展的政策
在国家政策的扶持和技术发展的支持下，云计算市场规模仍保持着快速发展趋势，市场逐步从互联网向行业市场延伸。
国内专有云市场中硬件市场占主导。2015年专有云市场中硬件市场约200亿元，占比72.6％，软件市场约41.6亿元，服务市场约33.9亿元。据中国信息通信研究院调查统计，70％的企业采用硬件、软件整体解决方案部署专有云，少数企业单独采购和部署虚拟化软件，硬件厂商仍是私有云市场的主要服务者，其中国内设备厂商已占据半壁江山。从用户角度来看，企业选择专有云的首要原因是可控性强，安全性好，但大多数企业并没有把核心业务系统运行在专有云上，企业管理系统是专有云承载的主要应用。在使用专有云的企业中，70％以上的企业将企业管理系统承载在专有云上，只有约四分之一的企业选择将核心业务系统承载在专有云上，未来企业应用将加速向专有云迁移。
从用户应用来看，市场需求正从最初的搜索、地图引擎服务、Web服务逐渐向大数据分析、人工智能、安全监控等服务转变。1.3.2 云计算的发展趋势
中国目前云计算产业总体仍处于高速发展阶段，多种技术路线和标准共存，但尚未形成稳定的产业链分工，大规模商业应用模式也仍未形成，但由互联网服务商率先提出的云计算概念已被国内外IT企业迅速跟进，成为IT产业发展的新热点，同时许多风险投资基金、产业集团也正在密切关注云计算产业发展动态，掌握云计算核心技术的创新型企业已成为资本市场的关注热点。云计算已经成为继个人计算机、互联网之后世界范围内信息技术的新一轮重大革命。
从市场的渗透情况看，云计算在目前甚至未来几年内在我国仍是一门新兴产业，其未来的发展有赖于云计算知识的普及以及相关使用者对其的评价和反馈。而目前，各省市政府对云计算的政策支持和相关的示范性工程将给云计算的市场推广带来正面作用。根据《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中提及的战略新兴产业的未来预期，中国云计算市场未来五年内将会达到至少30％以上的增长水平。
前瞻产业研究院在《2016—2021年中国云计算软件行业市场前瞻与投资战略规划分析报告》中指出：从产业层面上看，由于涉及虚拟化、云平台、分布式资源管理、海量分布式存储、云安全等核心技术，云计算市场的发展将全面改变由CPU、存储、服务器、网络、运营商、终端、操作系统、应用软件及各种应用所构成的整条IT产业链，并深远地影响从生产到生活的信息化应用。可以预见，未来云计算将推动传统设备提供商进入服务领域，带动软件企业向服务化转型，催生跨行业融合的新型服务业态及新的商业模式，支撑物联网、智能电网等新兴产业发展，加速制造业、服务业的转型和提升。
从目前云计算的产业特点来看，全球划分为六大阵营：第一大阵营是互联网公司，提供大规模的云服务；第二大阵营是IT公司，提供企业私有云相关的解决方案；第三大阵营是电信运营商，主要提供IaaS、桌面云等基础设施服务；第四大阵营是软件公司，将软件变为服务，通过互联网提供产品及服务；第五大阵营是终端厂商，力争端和云的整体化控制；第六大阵营是电信设备商，着力于向IT领域渗透。
在国内，云计算产业发展呈现出四大趋势。
云计算发展趋势一：地方政府成为新一代云计算基础设施的主要推动者。
我国已有20多个地方公布了云计算产业发展规划，相继出台了产业发展规划、行动计划，鼓励建设示范试点工程，制定了土地、税收、资金等方面的优惠政策。政企联合、官产学研一体化运作，积极推进本地区IDC、灾备中心等云计算基础设施建设，已成为新一代云计算基础设施的主要推动者。
云计算发展趋势二：云计算产业链和生态系统正在加速形成和完善。
在云计算应用模式大发展的背景下，硬件、软件、集成、运营、内容服务等领域的主要厂商纷纷借势转型发展，基于已有的产品及技术优势，推出云计算服务及解决方案，这使云计算产业链得以构建，以基础设施服务商、平台服务商、应用软件服务商、云终端设备提供商、云内容提供商、云系统集成商为主要角色的云计算生态系统正在加速形成。
云计算发展趋势三：竞争聚焦点从“单一应用”转为“平台构建”。
云计算作为一个新兴应用，因此早期的应用案例多以小范围试用为主，而随着云计算应用的深入，越来越多的行业希望通过云计算平台的搭建，整合现有信息化应用系统，建设高效、动态、弹性的“灵动型”一体化云平台，以满足业务快速发展的需要。
云计算发展趋势四：行业组织和专业联盟成为推动产业发展的重要力量。
云计算产业的发展需要有效整合“官产学研用”各方资源，形成发展合力，推动政策与试点、技术与标准、研究与应用、基地与企业的无缝衔接和良性互动，行业组织和专业联盟在这一过程中正在发挥重要作用。1.4云计算的商业发展模式1.4.1 云计算的优势和带来的变化
信息技术是指支撑信息的产生、处理、存储、交换及传播的技术。传统的IT员工的主要工作是安装和维护机器和应用程序的正常运行。随着IT技术的不断发展，整个IT产业结构也在不断发生变化。在本世纪初期，IT业渐渐变成了所有商业运营的中心，但是传统IT的重要性却在日渐削弱。由云计算所带来的新的IT革命，将彻底改变人们获取信息、软件甚至硬件资源能力的方式，IT资源正在被嵌入到越来越多的产品和服务当中。云计算既是互联网发展的更高阶段，也意味着人类将进入一个崭新的IT时代，移动互联网、物联网等互联网的新形态都将依赖云计算的发展。
以云计算为代表的技术革命对现有的信息产业及应用模式产生了巨大的震动。微软以及传统的硬件厂商IBM、惠普、英特尔等都在云计算的浪潮下纷纷发布了其云计算商业和产品策略及规则，其他厂商更是趋之若鹜，纷纷把自己的核心产品冠以云计算的外衣，包装成SaaS（Software as a Service，软件即服务）或者PaaS（Platform as a Service，平台即服务）。借助这样的IT及信息产业的云时代的脱胎换骨，传统产业乃至人们的生活方式也必将发生极大的改变。
下面从个人用户、企业机构用户、互联网领域、工业领域以及国家政府领域等几个方面来阐述云计算给人们生活的各个领域带来的变革和机遇，如图1-2所示。图1-2 云计算对不同角色带来的机遇与挑战
1.个人用户
云计算时代将产生越来越多的基于互联网的服务，这些服务丰富全面、功能强大、使用方便、付费灵活、安全可靠，个人用户将从主要使用软件者转变为主要使用服务者。在云计算中，服务运行在云端，用户不再需要购买昂贵的高性能的计算机来运行种类繁多的软件，也不需要对这些软件进行安装、维护和升级，这样可以有效减少用户端系统的成本与安全漏洞。更重要的是，与传统软件的使用方式相比，云计算能够更好地服务于用户。在传统方式中，一个人所能使用的软件仅为其个人计算机上的所有软件。而在云计算中，用户可以通过互联网随时访问不同种类和功能的服务。
云计算将数据放在云端的方式给很多人带来了安全顾虑，通常人们认为数据只有保存在自己看得见、摸得着的计算机里才最安全，其实不然。因为个人计算机可能会不小心被损坏、遭受到病毒攻击，导致硬盘上的数据无法恢复，数据也有可能被木马程序或者有机会接触到计算机的不法之徒窃取或删除，笔记本式计算机还存在丢失的风险。而在云环境里，有专业的团队来帮用户管理信息，有先进的数据中心帮助用户备份数据。同时，严格的权限管理策略可以帮助用户放心地与指定的人共享数据。这就如同把钱存到银行里比放在家里更安全一样。
2.企业机构用户
对于一个企业用户来说，云计算意味着很多。正如上文所述，企业不必再拥有自己的数据中心，大大降低了运营IT部门所需的各种成本。由于云所拥有的众多设备资源往往不是某一个企业所能拥有的，并且这些设备资源由更加专业的团队进行维护，因此企业的各种软件系统可以获得更高的性能和可靠性。另外，企业不需要为每个新业务重新开发新的系统，云中提供了大量的基础服务和丰富的上层应用，企业能够很好地基于这些已有的服务和应用，在更短时间内推出新业务。
也有很多争论说云计算并不适合所有的企业和机构，如对安全性、可靠性都要求极高的银行、金融企业，还有涉及国家机密的军事单位等，另外如何将现有的系统迁入到云中也是一个难题。尽管如此，很多普通制造业、零售业等类型的企业都是潜在的能够受益于云计算的企业。而且，那些对安全性和可靠性要求很高的企业和机构，也可以选择在云提供商的帮助下建立自己的私有云。随着云计算的发展，必将有更多的企业用户从不同方面受益于云计算。
3.互联网领域
在可以预见的未来，信息消费的模式将是这样的图景：通过宽带网连接的若干数据中心里运行着各种服务的“云”，它们不断将原来存储在PC、手机上的数据吸引到云中，提供用户以超乎想象的计算力，并具有巨大的成本优势。个人及企业用户将不需要学习客户端软件的操作，只需要根据提供的简洁的界面和窗口，访问给定站点即可得到服务。同时，网络化的应用软件能按需定制，收费灵活，并杜绝盗版。
只有云计算，才能在大规模用户聚集的情形下提供可用性的服务，而其较低的服务成本又能保持其竞争优势。这些优势使得云计算受到了互联网服务企业的普遍青睐。较大型的互联网企业，像Google、雅虎都是云计算平台服务商的先驱，而更多的大型互联网企业如搜狐、百度、腾讯、新浪都在试图从传统的IDC（Internet Data Center，互联网数据中心）架构向云计算平台转型。而对于那些每天都在诞生的小型互联网企业，他们看到云计算几乎可以提供无限的廉价存储和计算能力，也特别愿意采用像亚马逊这样的云计算架构服务商所提供的效能计算和存储，来快速搭建他们的互联网应用，从而也成为成功的云应用服务商。
4.工业领域
目前，大多数工业领域企业都在着手利用云计算整合其现有的数据中心，实现对既往投资的IT资源的充分利用。通过云计算来处理电信运营商所拥有的海量数据，以期降低IT系统的成本，提高IT系统的效率和性能，加强经营决策的实时程度，将是电信运营商使用云计算的一个重要领域。
以中国移动研究院在上海移动公司实施的基于云计算的数据挖掘的经营分析试验为例，该试验证明了相对于原先使用的UNIX小型机和国外数据挖掘软件，在采用了自主研发的基于16个结点的云计算构架的并行数据挖掘工具之后，完成同等规模的数据挖掘，包括用户偏好分析、业务关联分析等。试验结果表明，后者在时间性能上提高了7倍，而成本降低为原有的1/6。
随着信息通信技术的日益融合，电信运营商将推出基于云计算平台的互联网应用，并开放其云计算平台的API和开发环境，鼓励越来越多的开发者推出丰富的互联网应用，带动其业务的增长。
5.国家政府领域
云计算的特殊优势引起了各国政府的关注。2013年5月，日本内务府和通信监管机构建立了一个大规模的云计算基础设施，以支持所有政府运作所需的资讯科技系统，这一系统被命名为Kasumigaseki Cloud。新的基础设施在2015年完工，目标是提高运营效率和降低成本。美国国防部也与惠普达成了一项合作，后者将帮助其建立庞大的云计算基础设施。美国国防信息系统局称，基于网络的云计算模式可以让美国军事人员在24h内配置和使用国防信息系统局网络上的服务器。美国国家航空和宇宙航行局（NASA）已经建立了称作Nebula的云计算环境，开展相关试验。英国由国家CIO发布了数字英国报告，呼吁政府部门建立统一的政府云G-Cloud，以从云计算的易扩展、快速提供、灵活定价的好处中受益。1.4.2 云计算三大商业模式
云计算的一个典型特征就是IT服务化，也就是将传统的IT产品、能力通过互联网以服务的形式交付给用户，于是就形成了云计算的服务模式。云计算是一种全新的计算服务模式，其核心部分依然是数据中心，它使用的硬件设备主要是成千上万的工业标准服务器，它们由英特尔或AMD生产的处理器以及其他硬件厂商的产品组成。企业和个人用户通过高速互联网得到计算能力，从而避免了大量的硬件投资。
云计算的三大商业服务模式可以简单地划分成基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS），它们分别对应于传统IT中的“硬件”“平台”和“应用软件”。
1.IaaS
IaaS是指消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务。IaaS主要包括计算机服务器、通信设备、存储设备等，能够按需向用户提供的计算能力、存储能力或网络能力等IT基础设施类服务，也就是能在基础设施层面提供的服务。IaaS能够得到成熟应用的核心在于虚拟化技术，通过虚拟化技术可以将形形色色的计算设备统一虚拟化为虚拟资源池中的计算资源，将存储设备统一虚拟化为虚拟资源池中的存储资源，将网络设备统一虚拟化为虚拟资源池中的网络资源。当用户订购这些资源时，数据中心管理者直接将订购的份额打包提供给用户，从而实现了IaaS。
2.PaaS
如果以传统计算机架构中“硬件＋操作系统／开发工具＋应用软件”的观点来看待，那么云计算的平台层应该提供类似操作系统和开发工具的功能。实际上也的确如此，PaaS定位于通过互联网为用户提供一整套开发、运行和运营应用软件的支撑平台。就像在个人计算机软件开发模式下，程序员可能会在一台装有Windows或Linux操作系统的计算机上使用开发工具开发并部署应用软件一样。微软公司的Windows Azure和谷歌公司的GAE，可以算是目前PaaS平台中最知名的两个产品。Google的云计算平台支持很强的容灾性，支持应用的快速自动部署和任务调度，能提供多并发用户的高性能感受。
PaaS实际上是指将软件研发的平台作为一种服务，以SaaS的模式提交给用户。因此，PaaS也是SaaS模式的一种应用。而且，PaaS的出现可以加快SaaS的发展，尤其是加快SaaS应用的开发速度。
3.SaaS
简单地说，SaaS就是一种通过互联网提供软件服务的软件应用模式。在这种模式下，用户不需要再花费大量投资用于硬件、软件和开发团队的建设，只需要支付一定的租赁费用，就可以通过互联网享受到相应的服务，而且整个系统的维护也由厂商负责。
SaaS是一种通过Internet提供软件的模式，用户无须购买软件，而是向提供商租用基于Web的软件，来管理企业经营活动。
在云计算技术的驱动下，运算服务正从传统的“高接触、高成本、低承诺”的服务配置向“低基础、低成本、高承诺”转变。如今，包括IaaS、PssS、SaaS等模式的云计算凭借其优势获得了在全球市场的广泛认可。企业、政府、军队等各种重要部门都正在全力研发和部署云计算相关的软件和服务，云计算已进入国计民生的重要行业。IBM和Google开始与一些大学合作进行大规模云计算理论研究项目，政府和军队的“私有云”正在悄然建设，许多新兴的初创公司和大型企业正在全力研发和部署云计算相关的软件和服务，与此同时，风险投资和技术买家的兴趣也正在迅速升温。1.4.3 云计算商业发展模式
云服务是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。云服务指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关，也可以是其他服务。它意味着计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。
如果云服务也是一种商品，也要进行流通，就说明其有特定的价值。作为一个提供云服务的企业，其商业模式就显得至关重要，因为这决定着企业的发展。在国内外，提供云服务的企业不胜枚举，每一个生存下来并发展壮大的云服务企业都有其独特的商业模式或客户群体。
通过对国内外云计算大型公司的研究，给出以下云计算商业模式的探讨。每种云计算商业模式都有其特点和独有的方向，云服务的商业价值和商业模式的探讨也不会终结，但是技术的发展让我们有理由相信，云计算的商业发展模式也会越来越好。
1.基础通信资源云服务商业模式
基础通信服务商在IDC领域和终端软件领域具有得天独厚的优势，依托IDC云平台支撑，通过与平台提供商合作或独立建设PasS云服务平台，为开发、测试提供应用环境。继续发挥现有服务终端软件的优势，提供SaaS云服务。通过PaaS带动IaaS和SaaS的整合，提供端到端的云计算服务。
其商业模式采取了“三朵云”的发展思路：第一，构建“IT支撑云”，满足自身在经营分析、资料备份等方面的巨大云计算需求，降低IT经营成本；第二，构建“业务云”，实现已有电信业务的云化，支撑自身的电信业务和多媒体业务发展；第三，开发基础设施资源，提供“公众服务云”，构建IaaS、PaaS、SaaS平台，为企业和个人客户提供云服务。
基础通信资源云服务商业模式的盈利手段为：
①通过一次付费、包月，按需求、按年等向用户提供云计算服务。例如，CRM（Customer Relationship Management客户关系管理）、ERP（Enterprise Resource Planning企业资源计划）、杀毒等应用服务以及IM（Instant Message，即时通信）、网游、搜索、地图等无线应用。
②通过测试环境、开发环境等平台云服务，减少云软件供应商的设备成本、维护成本、软件版权的费用，带动软件开发者开发应用，带动SaaS业务的发展。
③通过基础设备虚拟化资源租用，如存储、服务资源减少终端用户IT投入和维护成本。
④提供孵化服务、安全服务、管理服务等按服务水平级别收费的人工服务，拓宽服务的范围。
2.软件资源云服务商业模式
软件资源云服务商业模式是指，软硬件厂商与云应用服务提供商合作提供面向企业的服务或企业个人的通用服务，使用户享受到相应的硬件、软件和维护服务，享用软件的使用权和升级服务。该合作可以是简单的集成，形成统一的渠道销售；也可以是多租户隔离的模式，即通过提供SaaS平台的SDK（Software Development Kit，软件开发工具包），通过孵化的模式让软件开发商的应用程序的一个实例可以处理多个客户的要求，数据存储在共享数据库中，但每个客户只能访问到自己的信息。该业务模式主要是基于其他领域已经有很好的厂商提供服务的基础上，从终端用户的角度布局云计算产业链。
其商业模式是以产品销售作为稳定的盈利来源向客户提供基于IaaS、PaaS、SaaS三个层面的云计算整体解决方案，提供运营托管服务。
软件资源云服务商业模式的盈利模式为：
①向第三方开放环境、开发接口、SaaS部署、运营服务和用户推广带来的收益。
②收取平台租用费、收入分成或者入股的方式从第三方SaaS开发商获得收益。
③提供孵化服务按照远程孵化、深度孵化进行收费。
④软件升级和维护提供的收益。
3.互联网资源云服务商业模式
互联网企业基于多元化的互联网业务，致力于创造便捷的沟通和交易渠道。互联网企业拥有大量服务器资源，确保数据安全。为了节能降耗、降低成本，互联网企业自身对云计算技术具有强烈的需求，因而互联网企业云业务的发展具有必然性。而引导用户习惯性行为的特点就要求互联网企业云服务要处于研发的最前沿。
其商业模式基于互联网企业云计算平台，联合合作伙伴整合更多一站式服务，推动传统软件销售向软件服务业务转型，帮助合作伙伴从传统模式转向云计算模式。针对用户和客户需求开发针对性云服务产品。
互联网资源云服务商业模式的盈利模式为：
①租赁服务，按时间租赁服务器计算资源的使用来收费。
②工具租用服务，开发一些平台衍生工具（定制服务），如远程管理、远程办公、协同科研等私有云的工具，也可以向客户提供工具的租用来收费。
③提供定制型服务，为各类用户提供各种定制型服务，按需收费。
④存储资源云服务商业模式。
云存储将大量不同类型的存储设备通过软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储服务。云存储服务对传统存储技术在数据安全性、可靠性、易管理性等方面提出新的挑战。云存储不仅仅是一个硬件，而是一个网络设备、存储设备、服务器、应用软件、公用访问接口、接入网和客户端程序等多个部分组成的系统。
其商业模式以免费模式、免费＋收费结合模式、附加服务模式为云存储商业模式的主流模式，通过这3种模式向用户提供云服务存储业务。而业务模式的趋同目前已成云存储服务亟待解决的重要问题之一。
存储资源云服务商业模式的盈利模式为：
①对于普通用户，基础功能免费，增值功能收费（以国外居多数），也就是基础免费加扩容收费。
②提供文件恢复、文件备份、云端分享等服务进行收费。
③个人免费，企业收费（部分存储公司）。
4.即时通信云服务商业模式
即时通信软件发展至今，在互联网中已经发挥着重要的作用，它使人们的交流更加密切、方便。使用者可以通过安装了即时通信的终端机进行两人或多人之间的实时沟通。交流内容包括文字、界面、语音、视频及文件互发等。目前，即时通信云服务提供商分为两种：一种通过提供简单的API调用就能零门槛获得成熟的运营级移动IM技术；另一种则提供成熟的即时通信工具，由服务企业来整合云功能。即时通信的云服务基于云端技术，保证系统弹性计算能力，可根据开发者需求随时自动完成扩容。其具有独特的融合架构设计，提供快速开发能力，不需要API改变原有系统结构，不需要用户信息和好友关系，近一步降低接入门槛，直接提供面向场景的解决方案，如客服平台。即时通信云服务拥有高度可定制的界面结构和扩展能力，如界面、各种入口、行为、消息内容、消息展现方式、表情体系均可自定义。
其商业模式分为免费和收费两种模式，收费模式是目前即时通信云服务的主要方式，而免费则是大势所趋。
即时通信云服务商业模式的盈利模式为：
①按用户数量级别收费，超过既定数量级按阶梯收费。
②按日活用户数收费，超过既定数量级按阶梯收费。
③按用户离线存储空间收费。
④对于提供成熟即时通信工具的用户来说，则以即时通信为端口推送其他业务进行收费。
5.安全云服务商业模式
安全云服务是网络时代信息安全的最新体现，它融合了并行处理、网络计算、未知病毒行为判断等新兴技术和概念，通过网状的大量客户端对网络中软件行为的异常监测，获取互联网中木马、恶意程序的最新信息，传送到服务器端进行自动分析和处理，再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。病毒特征库来自于云，只要把云安全集成到杀毒软件中，并充分利用云中的病毒特征库，可以达到及时更新、及时杀毒，保障了每个用户使用计算设备的信息安全。
其商业模式为，云安全防病毒模式中免费的网络应用和终端客户组成的庞大防病毒网络。通过“免费”的商业模式吸引用户，在提供个性化的服务、功能和诸多应用后实现公司的盈利。防病毒应用可与网络建设运营商、网络应用提供商等加强合作，建立可持续竞争优势联盟，可以最大限度地降低病毒、木马、流氓软件等网络威胁对信息安全造成的危害。
安全云服务商业模式的盈利模式为：（1）强化安全概念，以免费杀毒扩展其他集成云软件获得收益。（2）安全软件全套服务获得收益。1.5云计算整体架构和组成1.5.1 云计算体系结构
被广泛引用的云计算体系构架包含3个基本层次：基础设施层（Infrastructure Layer）、平台层（Platform Layer）和应用层（Application Layer）。该架构各个层次为用户提供各种级别的服务，即业界普遍认同的典型云计算服务体系——基础设施即服务、平台即服务和软件即服务。
某个云计算提供商所提供的云计算服务可能专注在云构架的某一层，而无须同时提供3个层次上的服务。位于云架构上层的云提供商在为用户提供该层的服务时，同时要实现该架构下层所必须具备的功能。事实上，上层服务的提供者可以利用那些位于下层的云计算服务来实现自己的云计算服务，而无须自己实现所有下层的架构和功能。
图1-3所示为逐层依赖的云架构，共分为服务和管理两大部分。
在服务方面，主要以提供用户基于云的各种服务为主，共包含3个层次：其一是软件即服务，该层的作用是将应用以基于Web的方式提供给客户；其二是平台即服务，该层的作用是将一个应用的开发和部署平台作为服务提供给用户；其三是基础架构即服务，该层的作用是将各种底层的计算（如虚拟机）和存储等资源作为服务提供给用户。图1-3 云架构层次示意图
从用户角度而言，这3层服务，它们之间的关系是独立的，因为它们提供的服务是完全不同的，而且面对的用户也不尽相同。但从技术角度而言，云服务这3层之间的关系并不是独立的，而是有一定依赖关系的，比如一个SaaS层的产品和服务不仅需要使用到SaaS层本身的技术，而且还依赖PaaS层所提供的开发和部署平台或者直接部署于IaaS层所提供的计算资源上。另外PaaS层的产品和服务也很有可能构建于IaaS层服务之上。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]