专注专心
分类： IT职场
2012-06-06 10:28:35
利用云技术优化企业信息基础设施服务
本文通过 “云”概念的定义，描述了云技术的主要特点，并通过对云技术应用现状的介绍，描述了云技术主要技术架构，最后从集团行业的角度，探讨云技术的应用价值，并给出企业当前阶段的实施内容和前景。
随着信息化的发展，企业信息基础设施规模越来越大，相互之间沟通需求明显，带来问题是管理难度加大，维护成本急剧上升。企业信息设施资源丰富后，出现的新问题、新矛盾需要新技术来解决，云技术应运而生。当前 “云技术”是继“网格计算、“按需计算”、“面向服务架构”、“软件即服务”、“平台即服务”之后，目前信息产业最热门的关键词之一。
通过文献检索会出现诸如网络云、桌面云、信息云、搜索云、用户云、手机云、安防视频监控云等等词汇；和一些人交流云技术，要么提云就晕、要么人云亦云、过后不知所云；在一些公司应用实践中也有一种腾云驾雾的感觉；云技术是过眼烟云还是会拨云见日，这阵风过后，是一地鸡毛还是春色满园，感到这是一个需要时间来回答的问题。
首先，我们暂且定义当前IT界的“云”概念为：大规模同性基本粒子有机会聚编织，产生新的巨大功效、效能的现象。我们企业认为云技术是一个技术群，核心概念是云计算、萌芽是数据中心，最大的应用域是云制造，这是网络技术向物联网发展后，在企业融合的必然选择和走向。从IT发展史看，信息技术中的分布式处理和并行计算是解决计算资源不足问题，云技术解决丰富资源的高效利用问题。
单就云技术中的云计算看，维基百科认为:云计算是一种基于互联网的计算新方式，通过互联网上异构、自治的服务为个人和企业用户提供按需即取的计算；云计算的资源是动态、易扩展、虚拟化的，通过互联网提供；终端用户不需要了解“云”中基础设施的细节，只关注自己真正需要什么样的资源以及如何通过网络来得到相应的服务。IBM公司认为云计算是高度虚拟化，“云”是一个虚拟化的计算机资源池，通过整合各种互联资源，诸如计算、存储、数据、应用等，实现多层次的虚拟化和抽象，以可靠服务的形式将大规模的计算资源提供给用户，进而将用户从复杂的底层硬件逻辑、网络协议、软件架构中解放出来。商界认为方便的用户体验和低廉的成本是目前采用云计算所追求的主要目标，人们能够以相对较低的成本，相对快捷而方便地完成信息服务搭建与使用，进而提出“超市”模式和“电厂”模式两种商业应用。学院派认为，云计算是效用计算、网格计算、分布式计算和并行计算的发展，是这些计算机科学概念的商业实现。技术层面上看分布、异构、协同、互操作、重用等性能的新型分布式模型服务平台是云计算的普遍特点，是深度融合虚拟化、普适计算和高性能计算等技术的结果。在此，我们所说的计算资源包括网络、服务器、存储、应用软件、服务等。通俗的说,云计算是服务器虚拟化技术和基础架构两者的结合，云服务是指通过云计算平台提供应用和解决方案的服务过程,诸如在线购物或者在线存储等。
一些专家学者也提出各自不同看法。约瑟夫认为云计算架构由云应用层、云软件环境层、云软件基础设施层、软件内核、固件和硬件的一种栈模式的结构。杨正洪认为云架构由硬件平台、云平台和云服务三层云计算模型组成。王鹏认为云计算是一种基于不可信节点的计算架构，并给出了从底层硬件到表层应用的9层模型。雷万云认为云计算是一种由物理资源到服务接口的六层模型体系架构。乔恩提出了通信即服务、技术设施即服务、检测即服务、平台即服务和软件即服务的系统架构。张良杰提出了一种遵循7个规范的一种开放式的云计算架构模型等等。也有许多学术文章指出计算云不仅能够向用户提供硬件服务HaaS、软件服务SaaS、数据资源服务DaaS，而且还能够向用户提供能够配置的平台服务PaaS。
云技术包含云计算、云存储、云应用、云桌面等，云技术主要有超大规模、虚拟化、高可靠性、高可扩展性、按需服务等技术特点，进而带来通用性，轻松共享数据，价格低廉，可能无限多等应用特点。
超大规模是指云平台一般都具有相当的规模。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”能综合现有庞大规模硬件资源，提供用户前所未有的计算能力。甚至在未来的世界里，所有接入因特网的计算机和设备都成为云的有机组成部分。
虚拟化是指云平台一般都通过使用虚拟化技术建立基础资源池，通过在一个服务器上部署多个虚拟机和应用，从而提高资源的利用率，当一个服务器过载或宕机时支持负载的自动迁移。在未来物联网的世界里，每一个“星”都具有智能和沟通能力，他们能组成星团，形成星云，那是一个未来人造的崭新宇宙。
高可靠性是由于云平台存储时使用了数据多副本容错、计算节点同构、可互换等措施来保障服务的高可靠性，比本地计算机应用更为可靠，那是一个一人有难，八方支援的社会。
高可扩展性来源于云平台的规模可以根据应用业务量的大小按需进行资源增加，而无需考虑承载业务系统，具有高扩展性，为IT系统的建设和发展提供了极大便利，那是一个安定有序、和谐发展的世界。
按需服务是云平台将计算、存储和网络资源进行综合，将这些硬件资源能力作为服务向外提供，用户可按需购买相应资源，可有效节约成本，形成独特的绿色、低碳IT环境。
当我们看到计算云、GOOGLE云时，这就是云技术的商业实现，当前云技术应用的进展主要由几家大的IT公司来推动和体现。
微软的“云端”有微软运营、伙伴运营、客户自建等三类：微软运营指微软自己构建及运营公共云的应用和服务,同时向个人消费者和企业客户提供云服务，如向最终使用者提供的OnlineServices和Windows Live等服务。伙伴运营指通过ISV/SI等各种合作伙伴可基于Windows Azure Platform开发ERP、CRM等各种云计算应用,并在Windows Azure Platform上为最终使用者提供服务；或者运营在自己的云计算平台中的Business Pro-ductivity Online Suite (BPOS)产品交由合作伙伴进行托管运营（BPOS主要包括Ex-change Online, SharePoint Online, Office Com-munications Online和LiveMeeting Online等服务）。客户自建指客户可以选择微软的云计算解决方案构建自己的云计算平台，微软可以为用户提供包括产品、技术、平台和运维管理在内的全面支持。重商主义的微软在云时代依然高唱流行歌曲。
“IBM的蓝云”计算平台的组成结构由一个数据中心、Tivoli部署管理软件、 Tivoli监控软件、WebSphere应用服务器、DB2数据库以及一些开源信息处理软件和开源虚拟化软件等组成。“蓝云”软件平台的特点主要体现在虚拟机以及对于大规模数据处理软件Apache Hadoop的使用上。2011，IBM又新推出了一个SmartCloud企业级云计算平台，能够让机构、机构的员工和合作伙伴得到自己需要的一切功能,如高级分析和商务应用以及像虚拟服务器和存储那样的IT基础设施或者使用测试软件代码的工具等。所有这一切都通过IBM的全球云数据中心网络安全地向用户提供。“蓝云”计划暴露出的信息界老霸主的新野心。
亚马逊(Amazon )公司是最早的云技术实践者之一。在构建自身零售平台时使用了云计算的方法，并将购物平台构建其上。亚马逊的云服务总称为Amazon WebServices( AWS)，它包括Simple Storage Service (S3一种简单的存储服务)、Elastic Compute Cloud(EC2弹性可扩展的云计算服务器)、 SimpleQueuing Service(一种简单的消息队列)、以及SimpleDB(简单的数据库管理) 等4种主要的服务，统称为“弹性计算云”服务。
Google的云平台原本为Google最重的搜索应用提供服务，如今这个服务已经扩展到其它应用程序。Google的云基础架构模式由Google File Systemt分布式文件系统、MapReduce编程模式、分布式的锁机制Chubby、大规模分布式数据库BigTable等4个相互独立又紧密结合在一起的系统组成。
Salesforce公司将传统客户关系管理系统(CRM)设计成一个独特的软件解决方案，放在主机托管模型上成为在线服务。机构用户(企业、政府、图书馆等)可以根据自己的业务需求定制并使用纯粹互联网架构的CRM系统。他在在线CRM服务上树立了云技术应用标竿。
CA 的AppLogic云平台能够帮助客户迅速创建可升级的高可用性私有云和公共云环境，提供与众不同的独特服务。通过直观的视觉界面，用户只需使用浏览器即可定义基础设施、条款、部署和管理应用，还可监控云平台的运行。它提供给客户一个包括底层虚拟化在内的一体化云平台，以图形界面拖拽操作构建应用，这个革命性的平台可以让客户节省大量时间及资源，在数小时内从无到有构建出云平台的应用。
开源云计算平台主要供学术研究和教学实验，针对云技术的新理念和局部技术创新的原型产品研发。其中红帽开源API(Deltacloud)的主要作用是将基于云计算的工作负载在不同的IaaS供应商之间迁移，如Amazon和Rackspace。Abiquo开源云平台(AbiCloud)能够以快速、简单和可扩展的方式创建和管理大型、复杂的IT基础设施(包括虚拟服务器、网络、应用、存储设备等)。Cloud Ocean云平台(Fan)使IDC机房能够以快速、简单和可扩展的方式创建和管理大型、复杂的IT基础设施(包括虚拟服务器、网络、应用、存储设备等)。 Eucalyptus Systems云平台(Eucalyp-tus)是一种开源的软件基础结构,用来通过计算集群或工作站群实现弹性的、实用的云计算。Cittio公司Zeppelin云平台是第一款开源的云计算管理和监控客户端。Zeppelin云平台的目标是向IT商店提供一系列的工具，以便IT商店可以更好地将应用程序与云计算相结合，这项新技术可以让大型IT商店更多的采用云计算。OpenNebula云平台是开放原始码的虚拟基础设备引擎，它用来动态布署虚拟机器在一群实体资源上，OpenNebula最大的特色在于将虚拟平台从单一实体机器到一群实体资源。OpenNebula是Reservoir Project的一项技术,是欧洲研究学会发起的虚拟基础设备和云端运算的计划。此外，惠普、英特尔、雅虎共建的云计算实验平台，这个开源软件计划是一种互联网整合，旨在整合全球各地的数据中心，消除数据密集型的研究计算以及互联网规模的商业计算的各种障碍，在生产行业、学术研究机构和政府部门间推广开放式的协作。
从互联网时代国家提出金关、金卫、金卡工程和地方政府提出的数字城市、数字港口、智能工厂到今日物联网时代的漫天飞云，面对云模型、用户云、服务云、网络云、计算云、存储云、云管理、云应用、云建设等诸多名词概念，企业不必惊慌失措。正如一滴雨二滴雨N滴雨形成云，一块硬盘二块硬盘n块硬盘形成存储云，一台服务器二台服务器组成计算云，一套计量设备二套计量设备组成计量云，一套化验分析仪器二套化验分析仪器组成化验分析云，一台数字机床二台数字机床组成机床云，面对IT界的一种具有规模效应的群众运动现象，是IT服务从单兵作战到排兵布阵的一场正常变革。从并行计算、分布式处理、虚拟技术、网格计算等技术演变而来的云技术在人口信息、水文气象信息、地理信息上的导航、地震监测等应用确实正悄然改变着我们的生活、我们的社会。
用户云带来眼球经济、网站云引发知识爆炸、视频云织就安防天网顺应潮流做时代弄潮儿。
在集团企业环境中应用云技术，我们认为其体系架构主要分为基础设施服务层、平台服务层、软件服务层、平台管理系统等四个部分。
基础设施服务层主要包括计算资源和存储资源，整个基础设施也可以作为一种服务向用户提供，即IaaS。IaaS向用户提供的不仅包括虚拟化的计算资源、存储，同时还要保证用户访问时的网络带宽等。
平台服务层建立在基础设施之上，主要包括并行程序设计和开发环境以及实现云技术的其他系统管理工具，如云系统中资源的部署、分配、监控管理、安全管理、分布式并发控制等。平台即服务（PaaS）主要是向应用程序开发者提供平台应用开发接口。
软件服务层通过终端访问云软件，软件即服务（SaaS）使得用户可以通过瘦终端访问平台获取高强度计算量任务的结果。
平台管理系统是为横向的三层服务的，并给这三层提供多种管理和维护等方面的技术，主要内容包括用户管理、服务管理、安全管理、运维管理、SLA（Service Level Agreement）监控等。
其中，基础设施服务层的技术体系结构可细分为物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA（Service-Oriented Architecture）构建层四层。物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件等；资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，如计算资源池、数据资源池等（构建资源池更多的是物理资源的集成和管理工作，例如研究在一个标准集装箱的空间如何装下2000个服务器、解决散热和故障）；SOA构建层将云计算能力封装成标准的Web Services服务，并纳入到网络已聚合了各种计算资源、数据资源、软件资源以及服务资源等，但存在总量丰富但资源利用率低的矛盾。云资源管理系统应提供如资源发现、资源分发、资源存储和资源调度等4种基本服务。
也可以将云技术可分为基础架构（包括硬件、服务器等物理资源）和中间的软件平台及最上面的应用和服务三层架构。可以看出，设计基于云技术的服务平台需要解决一系列关键技术，如可视化技术、普适化技术、分布交互技术、基于语义的模型资源发现技术、资源服务调度技术、资源服务自动组合技术和系统容错迁移技术等；综合运用上下文感知、智能Agent,SGRML(Simulation GridReference Markup Language)、服务语义匹配等技术，构成蕴涵式服务访问框架，实现服务访问过程的智能化、自动化管理。
云技术的核心技术之一虚拟化技术是指把一个物理单元虚拟成多个逻辑单元，供多个应用一起使用，包括内存虚拟化、存储虚拟化、硬件虚拟化、软件虚拟化等各项技术。虚拟化服务器抽象了硬件资源，包括虚拟BIOS、虚拟CPU、虚拟内存、虚拟设备和虚拟IO.虚拟服务器提供了良好的隔离性和安全性。
进一步，云平台主要包含基础设施层和应用层两个层面的含义。
我国信息化起步较迟，云技术作为新一代信息技术还未充分成熟，市场也未被跨国公司垄断，有利于推广国产云产品和解决方案。
云技术对企业信息化建设的价值影响主要有：第一能大大提高IT资源利用率和节约能耗，一般数据中心的CPU利用率只有5%左右，而云计算中心的CPU利用率可达60%、PUE达1.1左右，符合建设资源节约型、环境友好型社会和绿色IT的要求。第二可实现无IT基础设施的信息化，从云计算服务提供者那里可按需获取各种服务，而不需要在一开始就花费大量的投资来购买、部署计算机软硬件设备和聘用IT人员。第三不仅能大大节约信息化成本，而且能够很快地部署计算资源，实现按需分配、按需计费，它是一种灵活的IT服务交付模式，便于发展新业务，从而能提高企业的生产效率和管理效率。第四使物理上分布于广阔地域的计算资源成为一种虚拟的、可整合的计算资源，而且可以根据需要动态调整，使用者不需顾及资源具体的物理实质和管理细节，便于运营维护。第五云中心可以建在能源便宜、气候寒冷的地区，进一步降低信息化建设和运维的成本。谷歌的数据中心的能耗相当于一个小型城市的总能耗。第五有利于采用只有显示和交互功能的瘦客户端，与PC作为信息终端相比，它更安全、更便于管理。第六能支持丰富的云端设备，如智能手机，有利于移动办公等新业务的开展。最后，为保障信息安全，可采取私有云提供云服务，由于云技术能高度整合资源，集中进行管理，最终将有利于信息安全。
云技术的应用可以以资源整合和节约成本为切入点，建设虚拟化、自动化的移动大云平台，也可以继承网格计算的网络协作、充分利用闲散资源的解决方案。
集团企业以云制造为导引，树立平台观、应用观、服务观，将云技术作为企业信息化的优选技术路线和方案，从而使企业信息化工作从技术角度可以分解为诸如桌面云化，服务器云化，应用云化等几个云化的过程。云化可以充分利用现有资源编织云，并将新软件开发纳入云规范（可部署性）。
资源云化是社会高度信息化，IT资源规模化后的必然选择，是企业从ERP到云制造的自然选择，是治理企业IT系统散乱差的利器，是提升集团IT治理能力的技术选择，她需要集中统一规划、分步分头推进，改造更新双行，服务应用并重的发展策略。
未来的集团企业将会象淘宝网、阿里巴巴网络商城一样是一个云制造服务系统，它是构建于云制造服务平台之上的,支持云企业构建及云企业的运营,将人与组织、软资源(程序、文件、过程等)、硬资源(生产设备、服务器等)等服务要素组织起来,以云服务模式为客户提供制造服务的一个系统。
虽然云技术在全球和国家层面能获得最大的效益、云技术应用的最佳起点是行业和集团，但企业是云的基本组成部分。为此，企业在今后的信息化建设中应顺应这一时代技术潮流，在规划上要符合云技术架构，在设计上要顺应云平台应用环境，通过建设服务器云、桌面云、应用系统云三大云设施，初步提供基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)和软件即服务(SaaS)等三大IT云服务。
结合网络区域中心建设，调整优化信息基础设施结构，打造安全、可靠、多协议的网络通讯平台，提供统一的网络接入服务、通讯服务；结合数据中心建设，探索出一个应用系统软件的统一的集成运行环境和规范的技术标准，为信息系统软件的规划设计、原型建模、开发测试、应用管理、运行维护等提供平台，结合应用系统建设，开发部署一个普遍接入，集成服务的个性化业务工作台，信息工作台。
服务器云是云计算平台的最核心部分，可通过改造和新建的方法来实现。例如，服务器云可以由硬件服务器HP、IBM、DELL和Red Hat Enterprise Linux Server操作系统和Virtualization Hyper visor(KVM)组成。通过Red Hat云计算平台管理软件，实现所有服务器整合为一个统一的云计算服务器平台，抽象出统一的硬件资源，包括CPU资源池、内存资源池、网络资源池和存储资源池，任意云都可以按需在统一资源池中获得硬件资源并运行。
桌面云以PC机、智能终端、手机、智能仪表、DCS工作站等为客户对象，按应用角色构建桌面，提供接入即就绪的应用服务，实现免安装、免维护的最终用户体验。
应用系统云是云计算的最终形态， 诸如WEB计算云、搜索云、FTP存储云等通用云应用，诸如人力资源管理应用云、CRM云、SCM云，培训云、期刊图书云、DCS云、ERP云、MES云、LIMS云、计量云等等。
此外，企业可以通过提供普遍的电邮和IM 短消息等应用形成用户云，构筑企业的沟通交流协作平台。
以数字工厂，智能工厂为远景，以制造云为长远目标，聚焦物联网实施，以应用和服务为抓手，持续完善企业云平台，优化企业生产经营管理的IT环境。
此外，云技术小而纯的组成要素，大而强的呈现效应也是今后信息化工作的重要指导思想。
云技术被称为是继大型计算机、个人计算机、互联网之后的第4次IT产业革命,也是未来3 ~5年全球范围内最值得期待的技术革命。
云技术催生物联网，物联网推动云制造，云制造改变了未来企业的生存形态，引发企业从关注产品到关注服务的变革。
云技术切合好大喜功的人类心理特征，他规模巨大，要素简单，能充分满足人们追求资源丰富，充分共享的心理需求。
在传统IT界，“云”是指计算机团群，每一个团群包括几十万台甚至上百万台计算机,“云计算”属于网络应用模式，是网格计算、分布式计算、并行计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。
正如雨云、用户云、服务云、期刊图书云、档案云等等，X聚集到一定程度产生效能，称为X云，如桌面云、手机云。一个显著特点是大量个体之间存在联系协同作用，发挥新功能。技术上，云可以分基于开放协议的端到端无核云和基于目录发现和管理发布方法的有核云。
面对散乱热高的云，起步时可以认为云是集中集成的方法和技术路线，是实现服务器动态漂移的方案，是通过统一网络用云计算加云存储来构建出的新型虚拟数据中心，是资源组织管理的一种方法论，是端到端应用和普遍资源普遍共享的共产主义思想的一个专业领域实验场。
本文参考引用网络期刊上的大量文献资料，在此不能一一列举，一并对作者表示诚挚感谢。
