云计算作为“新基建”技术支撑与数字化基础设施,将更为深入、更大规模地赋能行业,迎来推进产业智能化、现代化发展的新阶段。
《云计算及商务应用》从商务的视角出发,共11章,介绍了4个方面的内容,首先介绍云计算产生的背景、定义、关键技术、部署模式、服务模式等基本概念,以及云计算与物联网、大数据、人工智能、商务智能等技术的关系;其次从商务的视角介绍云计算的商业模式、云计算的经济分析、云计算的商业影响及价值;再次介绍企业实施云计算的策略和方法;最后介绍云计算的发展趋势。
第1章 云计算概述
1.1 云计算产生的背景
云计算不仅是一种技术趋势、一种计算机体系架构,也是一种在新业务策略引导下产生的全新的信息系统(information system,IS)交付方式。它是一种由技术变革驱动的业务策略方向的转变,可以帮助企业实现快速的业务创新。云计算可通过诸多技术得以实现,但比这些技术更重要的是:云计算成为一种新型的交付信息系统和信息技术的方式。希望在未来竞争中胜出的企业将云计算作为至关重要的战略举措,予以关注和重视。本书将从技术的演进及业务策略的视角介绍云计算的产生和兴起。
1.1.1 技术视角的演进
云计算是一种业务模式,或者是一种全新的交付信息系统和信息技术的方式。为了理解信息技术是如何进化到云计算这个阶段的,我们回顾一下这些基础技术的演进历程。认识这段历史可以使我们避开各种误区,并在坚实的基础上展望未来策略。同样,回顾这段历史还有助于我们理解云计算如何对业务策略产生影响。在演化历程的介绍中会特别提到服务器导向的体系架构与这种架构的成因,以及虚拟化技术何以如此重要。这些内容都是理解云计算如何帮助企业实现战略定位的基础。
1. 计算机硬件
计算机硬件的改变是信息系统和信息技术交付方式发生转变的重要驱动因素。在早期的计算机时代,大型主机广泛采用“幕后计算处理”的方式,用户并不会直接接触到后台的主机。而在今天,用户可以在他们的办公桌前直接使用比早期大型主机更加强大的处理资源。
在20世纪50~60年代,大型企业通常采用大型主机来处理日常数据。1958年,杰克 基尔比(Jack Kilby)和罗伯特 诺伊斯(Robert Noyce)发明了集成电路(integrated circuit,IC)。随后数年间,集成电路在体积和成本上逐步缩减,这种持续的技术发展最终产生了微型计算机和小型计算机。在集成电路之前,分立式晶体管是大型主机的构成单位。那时没有商务智能(business intelligence,BI)或大数据(big data)之类的名词术语或者可以支持这种应用的技术条件。大型主机的作用只是帮助大型企业处理日常数据。
以今天的标准来看,这种早期的系统易用性不强。它们根本没有直观的人工界面(如显示终端或键盘),而是通过硬接线、穿孔卡片或者纸带进行数据交互和程序编写。
1964年4月7日,国际商业机器公司(International Business Machines Corporation,IBM)第一台大型机System/360(简称S/360)诞生。S/360以取一圈360°之意,即为满足每个用户的需要而设计。它可以让低端计算机连接大型主机,上传和下载程序或资料,将电子数据处理的“松散终端”连接起来。大型主机的性能优势如可用性、可扩展性、安全性、分区和负载能力是其他类型服务器所不及的。大型主机处理复杂多任务时具有超强的能力,宕机时间远远低于其他类型的服务器;大型主机输入/输出(input/output,I/O)能力强,擅长超大型资料库的访问;采取动态分区管理,根据不同套用负载量的大小灵活地分配系统资源;从底层防止入侵的设计策略使大型主机的安全性得到提高。
大型主机时至今日仍有应用,它们所提供的强劲的运算能力能够帮助企业处理海量数据。这些设备具有极高的运算性能,能够快速处理大批量的数据集合。大型主机的这种特性使它们尤其适合在后台的批量处理中使用,帮助政府快速处理纳税申报,或者帮助企业在资源管理系统中处理大量库存方面的计算。大型主机的强项在于将大批量的数据进行迁移和快速运算处理,这样其他用户和系统[如个人计算机(personal computer,PC)端的系统]就可以进一步处理信息。今天,大型主机仍在其适合的位置上施展拳脚。这实质上是技术和架构领域的分工:个人计算机使用高端显卡,适合显示图片、影像和流媒体,而大型主机则在处理交易事务型的数据方面具有强大的能力。
需要注意一点,不要将大型主机和超级计算机混为一谈。两者都适合快速处理大批量的数据,然而它们有不同的应用领域。超级计算机在科学数据运算方面表现卓越;大型主机则适合大批量的数据迁移,并快速处理业务交易型的数据。随着云计算的兴起,多台服务器通过并发协调可以实现甚至超越大型主机的处理性能,当然这一过程中还需同时兼顾体系架构、成本和业务收益等方面。
20世纪60年代中期,一种被称为小型计算机的计算设备遍地开花。1970年,《纽约时报》(New York Times)提议将小型计算机定义为成本低于25 000美元、配置至少4KB内存,并且能够运行Fortran或Basic等编程语言的设备。小型计算机的架构与大型主机截然不同,而且能让那些没有足够经费购置庞大的大型主机但却同样需要人力无法企及的处理能力的小型企业用上计算设备。这种设备通常不会为企业内的每位雇员配备输入输出设备,而主要用于批量处理。后来,随着小型计算机和应用软件的不断衍生以及集成电路技术的发展,设备访问变得更为简便,部分小型和中型企业开始能够为每位雇员配置独立的小型计算机终端,但这仍然代价高昂,成本效益极为低下。
随着大型主机和小型计算机的运用日益普及,人们越来越感觉到需要有种设备来处理他们自身的信息—尤其是在工作中,他们有大量的数据需要进行有效处理。大型主机不可能开放给企业中的每一位普通员工使用,同时也难以操作,而要让每个人都拥有一台小型计算机也是昂贵且难以企及的。这时,集成电路和其他技术的发展及价格趋势已经使个人计算机进入了人们日常使用的范畴,并使小型的可扩展式服务器成为现实。首批个人计算机在20世纪70年代由克莱科(Coleco)、美国无线电(Radio Shack)、康懋达(Commodore)和雅达利(Atari)等制造商推出。在几年间,这些厂商所制造的个人计算机被人们视为“业余爱好者”计算机。与此同时,处理器芯片的晶体管数量以大约每两年翻倍的趋势增长,这推动了处理器性能的不断提升—这就是人们熟知的摩尔定律。
在20世纪70年代末期,每位企业雇员都需要访问计算机的观点已经成为共识。1981年,IBM推出了个人计算机,同一年,微软与IBM签署协议,发布了微软磁盘操作系统(Microsoft disk operating system,MS-DOS)。有关MS-DOS的诞生,业内众说纷纭,有人认为是早期“快速而肮脏的操作系统”(quick and dirty operating system,QDOS)的衍生版本,也有人认为其复制了加里 基尔代尔(Gary Kildall)的微处理器或微机控制程序(control program/microprocessor or microcomputer,CP/M)操作系统。不管怎样,微软创始人比尔 盖茨(Bill Gates)说服了IBM,微软保留了在市场上销售MS-DOS的权利,使MS-DOS可用在IBM个人计算机以外的设备上。随后,微软在1985年推出了第一版Windows操作系统。在此之前,史蒂夫 乔布斯(Steve Jobs)在1984年推出了苹果计算机,该产品也经过了多个软、硬件版本的升级。这一系列事件最终推动了桌面计算机的革命。
2. 网络与HTML
伴随着大型主机、小型计算机以及个人计算机的流行,业内出现了另一种现象:人们开始寻找各种途径连接不同的计算设备,从而在彼此之间传输信息。1969年,阿帕网诞生了(有人称它为互联网的鼻祖)。阿帕网是美国国防部高级研究计划局(Defense Advanced Research Projects Agency,DARPA)的网络系统,它隶属于美国联邦政府,旨在“通过资助革命性的、高回报的科研项目,弥补和缩短现有技术和军方实际需求之间的差距,从而保持美国军方在科学技术领域的领先地位,防止意外和突发事件对本土安全的侵害”。阿帕网最初的建设目的只是让千里之外的研究人员能够从工作地点快速而简便地访问大型主机。它是第一个可以大规模扩展并基于封包模式进行数据交换的网络,它最终让位于传输控制协议/网际协议(transmission control protocol/internet protocol,TCP/IP)和今天的互联网。
阿帕网初建时有四个接入位置,分别是:①加利福尼亚大学洛杉矶分校(University of California,Los Angeles,UCLA);②斯坦福大学研究中心;③加利福尼亚大学圣巴巴拉分校;④犹他大学。阿帕网在1969年10月29日从加利福尼亚大学洛杉矶分校向斯坦福大学研究中心传输了有史以来的第一条信息。随着阿帕网的不断拓展,到1970年它已延伸接入东海岸节点,将博尔特(Bolt)、贝拉尼克(Beranek)和纽曼(Newman)组建的高科技企业囊括在内。截至1981年,阿帕网已经涵盖了213个地区,同时以大约每20天新增一个区域的速度发展。
同一时期(大约在1975年),一个横跨大西洋的卫星链路加入了阿帕网,从而使挪威地震台阵上线。阿帕网于1983年一分为二,军方控制其自有网络,称为军事通信网络,用于非保密通信。这种非保密的军事网络和民用传输的结合被称为国防数据网。
美国国家科学基金会(National Science Foundation,NSF)在1985年启动了一项计划,开始通过美国国家科学基金会网络(National Science Foundation Network,NSFNet)协调其各个项目。从1985年到1995年,NSFNet这个名词还代表着其他在此期间建成的美国全国范围内的网络。NSFNet最初的宗旨是使美国全国由NSF投资构建的超级计算机连接起来,但通过NSF和行业合作伙伴的协作,NSFNet逐渐成为互联网的主要组成部分。这一主干网络连接了多个区域性网络,并使各种小规模的网络和校园网通过NSFNet得以相互连接。
此时,为NSFNet拨款的美国联邦法律将商用网络视为非法。为了使那些NSFNet的连接者能够合法使用该网络,NSF发布了可接受使用策略(acceptable use policy,AUP),AUP限制了商业网络,即便那时已经有一些商用互联网服务供应商(internet service provider,ISP)连接到了NSFNet。于是,一些NSFNet早期的行业合作伙伴(尤其值得一提的是Merit、IBM和MCI)创建了商用互联网交换(commercial internet exchange),用于连接诸多私有ISP,从而减少了NSF所发布的AUP的限制和影响。于是,NSFNet成为阿帕网和我们今天所熟知的互联网之间的过渡。
与阿帕网、NSFNet以及互联网同时发展的还有局域网(local area network,LAN)。局域网可用来连接企业内的计算机系统,让彼此分享数据,同时连接打印机等设备。在20世纪70年代,局域网有许多种标准,彼此之间相互竞争(最著名的有以太网、令牌环和令牌总线等)。各种技术都有不少支持者,在市场上分庭抗礼。随着个人计算机的快速发展,操作系统越来越便于使用(相对于大型主机和小型计算机而言),如CP/M和MS-DOS使桌面系统也具备了计算能力,而用户同样产生了分享设备数据的需求,局域网的部署遍地开花。
施乐集团(Xerox)旗下的帕洛阿尔托研究中心(Palo Alto Research Center,PARC)将自己定位为技术平台的先驱者。罗伯特 梅特卡尔夫(Robert Metcalfe)和他在帕洛阿尔托研究中心的同僚于20世纪70年代早期推出了以太网,并在1975年获得专利。由于以太网适用于个人计算机市场及其相对较低的成本,它实质上变成了个人计算机和服务器之间的连接标准。以太网最终由电气和电子工程师协会802工作组确定了正式标准,并从最初时期缓慢的连接速度(以今天的标准来
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