张悠慧：迎接云计算时代顺水鱼财经

在今年10月份举办的中国国际信息" 通信展中，云计算的身影可谓无处不在，而一些全新的云计算应用也在展会中悄然落地。无怪乎有人惊呼，云计算时代已然来临。

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在今年10月份举办的中国国际信息通信展中，云计算的身影可谓无处不在，而一些全新的云计算应用也在展会中悄然落地。无怪乎有人惊呼，云计算时代已然来临。

目前国内" 业界对于云计算存在两类不同的观点，一类观点认为云计算这一概念炒作的成分多于实质，另一类观点则认为云计算是未来信息产业发展的战略增长点。任何创新最终成为产业都要经历曲折发展的过程，因此这些观点仍然需要时间来进行检验。但是对云计算的认识和其产业前景的判断，不应停留在概念的层面，而应该回到云计算本身。云计算不是来自于实验室的概念，而是来自于产业发展的内在创新，其兴起和发展本身就说明了它重要的现实意义。

何为云计算？

在早先的文档图示中，互联网一般以一朵云来表示，云计算就是一种通过互联网提供IT资源的模式，云计算、互联网应用与用户的关系见图1。按照加州大学伯克利分校的定义，云计算包含了两个方面的含义：一方面是通过Internet提供的各类应用服务；另一方面是提供这些Internet服务的大型数据中心内的软硬件基础设施。前者通常被称为“软件即服务”(Software as Services, SaaS)，这里的软件指的是广义上的通过软件提供的应用，而后者所提及的软硬件基础设施则被称为“云”。

云计算的核心理念，就是像提供公用基础设施一样（如水、电），提供各类IT资源——做一个简单的比喻，如果有十万台计算机，分别分配给十万个人独自管理与使用（就如同目前的主流使用模式一样），那么从整体上看，这些IT资源的利用率是很低且不均衡的，而且相互之间无法共享；如果这十万台机器由专业的服务提供者统一管理起来，按照实际需求，通过网络提供给用户使用，那么由于大量的使用者对于不同IT资源类型在不同时刻的差异性需求，可以在整体上形成很高的且平衡的资源使用率。这种集中管理、网络提供、按需使用、以及下文提到的“细粒度资源使用与计费”是云计算模式的主要特征。

以随用随付费模式（pay-as-you-go）开放给公众使用的“云”被称为“公有云”，与之相对的，只对特定企业或者组织开放的“云”被称为“私有云”。本文主要探讨的对象是前者。

云计算模式对于应用用户与提供者来说都有重要价值：从用户角度来看，这一提供模式免去了其在本地计算机上安装、维护、应用的麻烦，能够在任何时候任何地点通过网络使用这些应用，并能够更好的与他人共享数据与合作；对应用提供者来说，能够集中管理软件，大大降低了安装、维护、升级的成本，应用提供者不需要建立或者维护自己的数据中心，能够按需进行服务能力与资源的扩展，进而可以有效降低IT固定资产投入与维护成本；更重要的是，当其资源需求是一个随着时间变化的函数时，或者存在很多不确定因素时，这一模式可以将使用者的成本风险转嫁到云计算服务提供商那儿。

用IT术语来讲，“云计算”提供了一种“弹性”的IT资源使用模式——按需进行动态地、快速地资源部署（provision）、配置（configuration），重新配置（reconfigure）以及取消（deprovision）。从使用“云计算”的互联网应用提供者来看，“云计算”具有如下特点：

第一，可以按照需求能提供近乎无限量的IT资源，“云计算”提供者往往拥有超大规模的数据中心（拥有数万台、数十万台服务器甚至更多），并通过大规模系统软件（包括系统虚拟化软件、分布式文件系统、分布式存储等）将其有效的管理起来，在用户提出资源扩展需求时能够满足其请求。

第二，可以按照需求快速的部署IT资源。用户可以尽量降低其在先期IT基础设施上的投入，转而通过“云计算”模式获得所需的资源。对于那些处于起步阶段的公司而言，因其前景存在着不确定性，这种快速按需扩展的模式尤其适合。

第三，可以对按需提供的IT资源进行细粒度的使用计费。用户可以按照使用的处理器时间（可以以小时计）、存储容量与时间（按天或者月）、网络传输量等来进行付费。而一旦这些资源不被使用，就会被“云计算”提供者回收。

云计算——技术创新v. s.应用模式创新

从技术上看，云计算实现了对计算机领域相对成熟的各类技术的整合，包含了虚拟化技术、大规模分布式文件系统、大规模分布式存储、海量数据处理，以及高速发展的互联网基础建设等技术要素。因此“云计算”的基础并不是计算机单一技术的创新，我们不能只是简单地将之界定为技术创新，其实质是一种应用模式的创新。实际上，IT业发展到今天，应用模式或者说商业模式的创新已经成为行业发展的关键推动力。

互联网应用模式的转变为“云计算”的飞速发展提供了应用基础——与以前的应用模式相比，目前的互联网应用呈现“少接触、低利润、弱承诺”的特点，从而带来了更多的应用种类与可能性。

以网络支付为例，在Web1.0时代，进行网络支付无论对于服务提供者还是使用者而言，都需要较高的门槛：一般只能通过信用卡进行网络支付，这对于个人服务者或者小型互联网业务提供商而言，是较为不便的。而在Web 2.0时代，随着支付宝（相应的，国外有PayPal等）等的兴起，其提供了网上转账、网上支付、在线销售收款等网络银行相关的服务，使得普通用户也可以在互联网上即时支付和收取交易款项，在款项支付过程中买卖双方可以避免直接接触，从而大大降低了交易成本，提高了效率。

另一个应用实例是互联网广告——目前流行的Google AdSense广告服务让一般使用者可自行注册受播广告，定期结清广告收入，不需与广告公司当面联络、结账。这使得Google AdSense大受一般非营利个人小站欢迎，抢占了大量以往DoubleClick（传统型的互联网广告公司，后被Google收购）无法进入的个人小站市场。

当然，应用模式的快速发展会反过来推动相关技术的进步。上述这些应用模式的变化，促进了大量以用户为中心的、强调信息共享与互动的互联网服务的产生，形成了“云计算”模式得以快速发展的基础。正是从这个意义上讲，云计算的出现与发展标志着IT业进入了应用模式创新时代。

云计算的先导者——亚马逊

可能出乎多数人的意料，云计算不像很多IT创新那样、是一个来源于实验室的概念。云计算最初的成功应用来自于大型互联网B2C公司亚马逊，实际上亚马逊也是最早提出这一概念的厂商。

亚马逊的管理人员发现，只有在圣诞节以及复活节等购物旺季前后，其拥有的大型数据中心的IT设备使用率才能达到70%左右。为了应付这些短暂的交易峰值时刻，亚马逊不得不购买与维护大量的IT设备，但是其平时的利用率只有10—20%。这当然是个很不划算的事情。因此亚马逊开始寻求运用自身在大型数据中心管理上的技术和经验优势，将这些平时空闲的IT资源作为一种打包产品卖出去为其他企业提供服务，从而使得闲置的IT设备创造价值。这就是亚马逊推出云计算服务的初衷。

亚马逊云计算服务成熟的标志是其在2006年推出的简单存储服务（Simple Storage Service，简称S3）和弹性计算云（Elastic Compute Cloud，简称EC2）。前者为用户提供了通过互联网进行数据存储的服务；这种存储服务以类似租金的形式进行服务费用收取，目前每个月每G字节存储需要0.15美元，同时用户还需要为相应的网络流量进行付费。后者则是用户通过互联网，向亚马逊租用其计算能力；计算能力以虚拟机形式提供给用户，并按使用小时收费，根据计算能力强弱的不同大致是0.085美元/小时到2美元/小时不等。瑞银投资咨询公司最新公布的报告显示，预计2010年亚马逊公司50%以上的收入将来自云计算。

目前，亚马逊的EC2平台已经成为许多互联网应用提供商的IT基础设施，其中较著名的两个是www.dropbox.com与www.twitter.com。前者为用户提供大规模网络数据存储的同步服务。而后者就是著名的" 微博客应用提供商，使得用户能够在网站上发表少量的消息数据，现在已经成为一个非常流行的网络信息发布平台。

这两个网络应用之所以能够取得如此快的发展速度，一个重要的原因就是构建在EC2平台之上。通过EC2平台，这两个网络应用能够在不购买新硬件的情况下，迅速进行规模扩张，从而满足用户日益增长的需求。与之形成鲜明对比的是，传统的网络应用提供商在进行扩展的时候，往往需要经过非常繁琐的程序，例如购买硬件，租用机房，租用带宽等，所消耗的时间非常长。而通过EC2平台，只需要几个小时就能够租用到规模非常庞大的计算资源，从而能够迅速扩张自己的业务平台，在规模增长的同时也能够节约费用。

云计算的经济意义

低成本、细粒度、可快速扩展的云计算资源提供模式可以有效降低使用者的IT固定资产投入与维护成本。在上文中已经提到，大规模数据中心的购置与运营的单位成本都低于中小型数据中心（包括普通企业的内部机房），因此对于一般的互联网应用提供者（也即潜在的云计算服务使用者）来说，依托云计算服务提供者提供的IT基础设施的代价，可能要低于建立与维护自己的IT基础设施的成本。

另一个重要因素就是，云计算服务使用者可以将自身业务发展的不确定性所带来的IT基础设施建设方面的风险转嫁给云计算服务提供者。上文中提到，云计算提供了“弹性”的IT资源使用模式——可以按照用户需求，快速的、细粒度的部署IT资源并进行收费；而在无需使用时，可以立即取消，这对于网络应用提供者而言是非常实用的。

比如，许多新兴企业或者网络业务的发展前景与速度是难以预料的，过高或者过低预计其IT服务需求量都会带来成本、运营乃至对企业未来发展的不利影响。前者会直接带来过度的IT基础设施投资，造成浪费；而后者则会使得企业跟不上需求的发展，从而制约其扩张，甚至因为用户体验差而最终丧失用户。一个实例就是2007年北京奥运订票系统在运行半小时后，因为访问量远高于设计预期而瘫痪，五天后才在改变售票策略的前提下重新上线。在传统的IT基础设施建设思路下，这是一个两难的问题——系统的业务量是很难预估准确的，如果设计时预估值过高，则会造成前期固定投入的极大浪费；如果偏低，就会出现此类困境。

又如，有些企业因为业务需要，可能在短时间内需要大量的IT资源来完成某个项目，而完成后又不再需要。为这些短期需求进行IT资源的购置是不合算的，“弹性”的IT资源使用适用于此类需求。

此外，云计算数据中心通常采用的虚拟化技术对于使用者的使用成本而言也是一个有利因素。一般的互联网应用对于各类IT资源（包括处理器、存储、网络等）的使用是不平衡的，举一个简单的例子：假设某个应用主要依赖于网络带宽，当网络利用率近乎百分之一百的时候，也就是成为性能提升瓶颈的时候，处理器的利用率只有40%。如果这个应用提供者使用的是自己的软硬件资源，那么他的购买、维护成本就与网络和处理器利用率都为100%的时候没有差别。反之，因为云计算服务提供者采用的是细粒度的分资源类型的计费方式（按照网络流量、处理器使用时间与性能等分别计费），该应用提供者只需为他用到的那些资源付费，这就节省了成本。而云计算提供者可以把剩余的处理器处理能力通过虚拟化技术再分配给他人，从而获得收益。

云计算提供商的盈利模式

规模经济是云计算服务提供商赖以生存的经济基础。在云计算模式下，大规模数据中心的集中采购能带来软硬件、电力、以及场地建设等方面的成本降低。从统计学的角度来看，大量的使用者对于不同类型IT资源在不同时刻的差异性需求，可以在整体上形成很高的且平衡的资源使用率。高使用率也即意味着相对成本的降低。具体而言，云计算服务提供者往往通过虚拟化技术将数据中心内的一台服务器分为多个可同时运行的虚拟实例（Virtual Instance，也被称为虚拟机），各个实例共享底层的同一套硬件资源，并被分配各不同的服务使用者。比方说，使用者A与B分别被分配了物理服务器X上的虚拟机Ax与Bx，因为A与B的业务类型不同，前者的业务主要集中在白天而后者晚上的处理量比较大，或者A的业务更多的依赖处理器的计算能力而B的磁盘读写量很大。这样，虽然两者被分配了同一台服务器，但是因为业务类型的差异，都不会感到自身的业务处理能力受到影响，且物理服务器的利用率将显著提高。明显的，使用者的数量与类型越多，数据中心规模越大，就越容易实现这种平衡。

当然，部署与运营大型数据中心投资巨大。但是21世纪初Web服务的惊人增长，使得许多大型互联网公司，包括亚马逊、谷歌、微软等，已经具备了投资云计算的资金和技术实力。并且，这些公司开发了相应的软件基础设施来管理这些大规模数据中心的IT资源，并建立了专业的数据中心安全方案。

总结起来，成为一个成功“云计算”提供者的必要条件是拥有大规模的数据中心、配套的软件基础设施、运营方案和专业人员。除此之外，还有很多其他的重要影响因素，包括：

1）保持低成本优势。以亚马逊为例，每个小时每虚拟机收费8.5美分看起来并不高。据估计，大规模数据中心购买硬件、网络带宽等的价格要明显低于中型（数百或数千台电脑）数据中心的购买价格；此外，软件开发和部署的固定费用可以分摊到更多的服务器上。只有足够大的数据中心才可以利用其规模效应提供远低于中等规模中心的报价，并赚取丰厚利润。另外，云计算大型数据中心的选址也很有意思——Google在北卡罗莱纳州的数据中心以及在俄勒冈的数据中心都位于水库边上，那里的电费非常便宜，水库的水又可以引导到数据中心的冷却塔，就把冷却的问题也解决了。

2）充分利用现有投资。在现有数据中心的基础设施上提供云计算的成本是较低的。事实上，根据亚马逊首席技术官的说法，许多亚马逊提供的云计算网络服务技术，最初是应用于其内部业务发展的。

3）现有网络应用的平稳过渡。大型互联网公司原先就拥有大量的网络应用服务，因此他们有动力建立自己的云计算解决方案，从而完成传统网络应用到基于云计算应用的平稳过渡。

云计算发展的未来前景

在我国，云计算发展也非常迅猛。2008年5月10日，IBM在中国无锡太湖新城科教产业园建立的中国第一个云计算中心投入运营。中国移动研究院做云计算的探索起步较早，在2007年3月确定“大云”研究方向后，中国移动在2010年5月正式发布了“大云计划”1.0版本，利用开源Hadoop系统搭建起云计算的研究环境。据最新发布的《中国云计算调研报告》显示，88%的受访企业都表示有兴趣探索、试验或使用云计算技术和云服务。预计2010年中国云计算市场的增长速度将超过60%。随着云计算在中国市场的认知度和认可度逐步提升，各地方政府在不断加大本地的云计算平台的投入和建设，各运营商和互联网公司也在进行云计算的研发和业务试点，国外各大IT服务商更是纷纷明确提供了云计算业务的中国发展战略，云计算和互联网的移动化已经普遍被视为是未来信息产业的发展方向。

云计算时代的迅速来临，其动因不仅是前文所分析的经济价值。它之所以在当前成为焦点，而不是过去或者将来，还有一个非常关键的原因，即云计算对于低碳节能的意义十分重大。资料显示，美国数据中心的耗电量，2006年占到美国全年总耗电量的1.5%，且增长非常快，大概到2011年要翻一番。2007年，欧洲数据中心的耗电量比2006年增长了13%。从中国情况看，数据中心和IT产品的耗电量增长也非常迅速——据预测：从2007年到2012年期间，年增长率将达到88%左右。2007年IT产品总的耗电量已经超过300亿度电，大概是三峡电站年发电量的一半左右。相形之下，发达国家的大型数据中心的能源利用率较高，国内的则相对落后。评估大中型数据中心能源利用率的重要参数是空调等辅助设备上的能耗与服务器等计算设备能耗的比值，国内目前普遍在1左右，也就是在服务器等计算设备上耗1度电，在空调等辅助设备上也要消耗1度电。而Google公司在这方面做的最好，其部分数据中心的能效比达到了0.2。云计算的这种以公共服务形式提供IT资源的模式对于提高IT资源的能源利用效率是有利的——一个大型的集中管理的云计算数据中心的能源效率要高于分散的小型数据中心，或者说，其更具备提高的潜力。因此，大力发展云计算，打造“绿色”计算中心，对于提高我国信息技术业的能源利用水平是十分有利的。云计算无疑是低碳节能时代的又一利器，其增长潜力十分可观。

当然，云计算的未来发展也面临许多现实困难，其中一个突出的问题就是软件使用许可模式的转变。目前的软件许可证模式往往限制软件只能在指定的计算机上运行。用户需要支付软件购买费用，很多情况下还要支付以后每年的维护升级费用。因为该模式不适用于云计算，许多云计算提供商不得不依赖开源软件提供“软件即服务”应用模式。为适应云计算，商用软件可能需要改变他们的使用许可模式——目前，微软与亚马逊合作推出了软件的随用随付费模式，为EC2的用户提供Windows Server操作系统与SQL Server数据库软件，即用户按使用这些软件的时间来收费，具体价格比使用开源软件的贵了约5美分（按小时计）。

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