[科学技术]云计算——提供强大而安全的“计算力”

多年来，中国非常重视新一代信息产业的发展。国务院发布《关于推进云计算创新发展培育信息产业新业态的意见》，工业和信息化部制定云计算十三五规划，科技部部署国家重点研发计划“云计算与大数据”重点项目，为云计算发展提供顶层设计。

其实云计算并不是一个全新的概念，它的发展历史可以追溯到1956年虚拟化技术的正式提出。云计算在中国的发展大致经历了三个阶段:2010年之前的准备阶段；2011-2013年，是稳步增长的阶段；2014年以来，中国云计算产业进入快速发展阶段。目前，云计算正在从一种新的格式向常规格式转变，并与传统行业深度融合。据中国信息通信研究院统计，全球云计算市场普遍稳步增长，未来几年市场平均增长率在20%左右。预计到2022年，全球市场将超过2700亿美元，中国云计算市场将达到1731亿人民币。

要支持的四种技术

云计算是一种什么样的技术？

云计算通过高速网络连接大量独立的计算单元，提供可扩展的高性能计算能力。它的主要特点是:资源虚拟化、按需服务、无处不在的访问、可扩展的部署和收费使用。

简单来说，用户的计算需求不需要在本地计算机上实现，只需要交给“云平台”就可以了，云平台把海量的数据分解成无数个小任务，分配给无数个服务器，最后汇总计算结果返回给用户。比如，你不用造船，不用织网，不用出海，不用自己做鱼，只需要向酒店下订单，就能准时为很多客户服务。随着用户越来越多，程序越来越复杂，对计算能力和安全性的要求也越来越高。在不断增长的需求驱动下，云计算技术不断升级，应用越来越普及。

云计算主要由数据访问和处理、资源分配和共享、系统安全和服务灵活应用四个功能领域组成。这四大功能领域有四大技术支撑:数据中心技术、软件定义技术、云安全技术、移动云技术。

数据中心主要是硬件设备，负责组织、处理、存储和传输数据。根据用户在数据中心中的角色，可以分为三类:平台提供商、服务提供商和最终用户。其中，平台提供商为数据中心提供软硬件基础设施(如阿里巴巴云)；服务商提供网站、移动应用等各种应用；最终用户是数据中心服务的主要目标。我们常见的微信、微博等社交软件的用户都是终端用户。

软件定义技术的核心是“资源虚拟化”和“功能可编程”，其主要任务是将工作“分配”给硬件，并负责组织、协调和协调。就像拥有一台性能良好的服务器，通过资源虚拟化实现“一次两地”，承担多台服务器的工作，从而保证云计算的基本需求。通过这些技术，软件定义可以支持计算资源池的无限扩展，解决存储分配不均的问题，提高云平台的网络吞吐量。

数据交给云处理会不会泄露？云计算越普及，信息安全问题就越紧迫。信息安全的关键是加密和隐私保护，网络安全的关键是防止非法访问和恶意代码，云安全的核心是共享技术的安全使用。具体来说，云安全技术包括数据安全、访问控制和身份认证、共享技术问题、系统安全漏洞、内部威胁等。由于云安全复杂多变，云服务提供商应承担更多的安全责任，不断推进云计算安全生态的建设和完善。

在过去的10年里，我相信人们有一个共同的感受:手机变得越来越智能，越来越无处不在。很多以前只能在电脑、电视上进行的办公、娱乐活动，现在都可以用手机来完成，有些功能在手机上更得心应手。这背后的重要技术支持之一是移动云技术。在云计算的四大支柱技术中，这项技术最接近普通人:它将云计算的计算和存储优势应用于移动终端，从而突破了移动终端的资源限制，提高了用户体验。

不断升级更“好用”

随着互联网的快速发展，用户数量不断增加，业务类型不断涌现。在此期间，难以准确预测业务负载和技术需求的“双11”购物节等典型情况时有发生，对现有云计算技术体系提出了挑战。物联网时代，如何为用户提供更加灵活便捷的信息服务？如何为服务承载者提供更简单、可定制和可管理的技术架构？新的问题和需求层出不穷，都在推动云计算技术的迭代。

经过多年的发展，云计算掌握了哪些“新技能”？云计算的技术前沿主要包括混合云技术、超融合技术、边缘计算技术等。

超融合技术是为了解决传统存储设备的容量、性能和计算能力不匹配的问题而开发的。超融合架构意味着同一套单元设备不仅拥有计算、网络、存储等计算资源和技术，还包括缓存加速、重复数据删除、在线数据压缩等存储相关技术。一般来说，为了建立一个数据中心，需要分别购买一批服务器、交换机、存储和相关软件。现在只需要购买一批同构超融合一体机:通过网络可以实现模块化、无缝的横向扩展，形成统一的资源库。

边缘计算是一种新的计算模式，有助于解决中心容量不足、网络延迟长、传输能耗高、隐私保护差等问题。举两个生活中的例子:我们常用的视频会议和云存储，都是边缘计算技术的产物。今天，视频会议已经成为许多人的正常工作。视频会议中，语音延迟、视频质量差、冻屏分享并不少见。广泛使用的云存储(如百度云)有时速度很慢，甚至无法访问。边缘计算技术可以有效缓解这些问题。

广泛使用的接地气体

只有应用好了，云计算的技术价值才能实现。目前，云计算通过信息产业市场深入到我们的日常工作和生活中。政府云、金融云、工业互联网、工业云等技术不仅给我们带来了极大的便利，也为中国经济发展注入了活力。

电子政务云由政府部门牵头，专业信息企业实施。电子政务云利用云计算技术对政府电子政务系统的管理和服务进行精简、优化和整合，为政府部门提供基础设施、支撑软件、应用服务、信息资源、运行保障和信息安全等云服务。

金融云在保证金融机构信息安全、监管合规、数据隔离等要求的同时，为金融企业应对突发业务需求、快速在线部署业务、实现业务创新和改革提供有力支持。我们生活中经常使用的支付工具，比如支付宝、微信支付，就是典型的金融云服务。

工业云通过网络为制造企业提供灵活、可共享的资源，根据用户需求提供优质、及时、低成本的服务，实现制造需求与社会化制造资源的优质、高效对接。工业云还可以为中小企业提供难以自主开发的云托管租赁服务和智能办公系统。与传统云计算相比，工业云可以促进工业资源和业务能力的共享和供需对接，为R&D及设计、制造、营销服务、管理等制造环节提供应用服务。

如今，云计算已经成为关系国计民生的重要产业，并以各种应用形式进入普通百姓的家中。可以预见，随着“新基础设施”布局的逐步深入，以云计算为代表的数字技术产业发展潜力巨大，将成为我国转变经济发展方式、实现数字经济高质量发展的重要着力点之一。

(作者是北京理工大学教授)