《云计算（第三版）》精华连载17：云计算的历史坐标与发展方向

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　　根据《中国高被引图书年报》，刘鹏教授所著《云计算》被引用量，名列中国所有自动化技术和计算机技术图书第一名。

　　云计算的兴起无疑是互联网发展史上最激动人心的事件之一。那么，云计算在互联网和信息社会的发展历程中究竟处于什么位置?云计算的发展方向是什么?本节将对这些问题进行分析。

　　1969年，为了能在核战争爆发时保障通信畅通，美国国防部启动了具有抗核打击能力的计算机网络ARPANET研究项目。ARPANET建立在分组交换技术之上，首批连接了美国四所大学

　　从20世纪70年代末开始，个人计算机兴起，各式各样的计算机网络应运而生，如MILNET、USENET、BITNET、CSNET等。由此产生了实现不同网络之间互联的需求，导致了TCP/IP协议的诞生。1982年，ARPANET开始使用IP协议。

　　1986年，美国国家科学基金会(NSF)资助建成了基于TCP/IP的主干网NSFNET，连接了主要的科研机构，第一代互联网由此诞生。

　　这个阶段只有极其少量的计算机实现了相互连通，可以进行数据通信，所能够支持的应用非常少，发挥的作用不大。然而，第一代互联网的意义却十分深远，它使人类社会初现信息社会的雏形，我们将其称为“信息社会0.1”。

　　1989年，Tim Berners-Lee提出万维网(的设想。他发明了超文本，使用超级链接将不同服务器上的网页互相链接起来，从而使人们很容易访问相互关联的信息。他将这项发明无偿提供给全世界使用。WWW的出现推动互联网用户数呈指数增长。从1995年到2002年，互联网用户数平均每半年翻一番。

　　2003年后，WWW从单纯通过浏览器浏览HTML网页的Web 1.0模式演化到方便大量用户共同参与互联网内容编织的Web 2.0阶段。新的应用应运而生，如博客(Blog)、社会关系网络(SNS)、维基百科(Wiki)、内容聚合(RSS)、混搭编程(Mashup)等。

　　在20年的时间里，WWW给全球信息交流和传播带来了性的变化，改变了商业运作模式，改变了人们的生活方式，改变了知识的获取和形成模式，缔造了许多优秀的IT公司，如Google、eBay、Amazon、Facebook、腾讯、阿里巴巴等。这个阶段，我们将其称为“信息社会1.0”。

　　第三代互联网的呼声开始于20世纪90年代末。当时以网格技术、Web Services、IPv6等为代表的新技术不断涌现，让人们看到了将网上所有信息资源融为一体的希望。然而，十多年的发展历程证明，人们对网络资源融合的预期过于乐观了。网络资源融合除了存在技术上的障碍外(例如互操作技术标准体系、信息安全等)，还受到许多非技术因素的影响(例如政策因素、商业模式、利益冲突等)。

　　但是，网络资源高度融合的这一天迟早会到来。云计算技术从2007年突然兴起，且迅速形成盈利模式，正式掀开了第三代互联网的面纱。看似突然，实际上是偶然中的必然——云计算只是众多下一代互联网技术中率先突围的一个。

　　我们认为，第三代互联网将实现信息节点之间的大协作，实现信息系统之间的互操作，实现信息平台一体化，从而构成紧密星球(Compact Planet)。第三代互联网的基础是无处不在的宽带网络，Internet 2和NGN将融为一体，Wifi、3G、LTE等的普及将导致终端泛化、全民上网。笔记本电脑、上网本、手机、PDA、摄像头、传感器、RFID、电视、冰箱、汽车等，都将与互联网相连，从而使得几乎每一个物体、每一个人都成为互联网的一部分。第三代互联网的信息将以富媒体(Rich Media)的形式存在。它是由各种方式产生的多种媒体的有机集成，支持非特定人员的动态参与和协作，并可自适应地呈现在各种终端上和各种应用系统中。人类的所有信息将朝着被有序管理的方向迈进。第三代互联网的时代，我们称为“信息社会2.0”。

　　在第一代互联网时期，网络缺乏与传统信息传播业竞争的实力，传统行业(如电信、电视、新闻、出版、广告等)占主导地位。在第二代互联网时期，网络提高了传统行业效率，开始与传统信息传播业分庭抗礼。数字出版第一次超过了传统出版，《读者文摘》破产就是一个典型的代表。几乎所有人类行为都将与网络关联，90%以上的物理能力和行为都将在网络中体现，人们在网络上开展业务运营、视频监控、电子商务、金融服务、通信联络等。

　　前两代互联网技术都是由美国引领的，第三代互联网也诞生在美国。究其原因，其科技创新模式和风险资本运作模式是一个重要因素。然而，我们相信，第三代互联网最终将由中国来引领。主要原因是：中国有无与匹敌的市场规模，有无与伦比的决策和执行效率(如收放自如的市场调控能力等)。目前，中国的科技创新体系已经初步形成，自主研发能力提升迅速，正依次在信息化程度越来越高的行业取得优势：从制造业(钢铁、轮船、集装箱、重型机械等)，到精密制造业(汽车、高速列车、飞机、电子产品等)，再到信息、服务业(电子商务、软件等)。根据世界知识产权组织(WIPO)公布的2013年国际专利申请状况，国内的中兴和华为均进入了前三。根据世界著名的消费市场研究机构Euromonitor在2009年12月发布的调查结果，海尔冰箱在全球市场占有率已经位列第一。根据Dell’Oro在2009年5月公布的统计数据，华为、中兴通讯在全球移动通讯设备市场的排名已经分列全球第三和第五。我国的电子商务交易2013年达到9.9万亿元，阿里巴巴已经在B2B领域保持国际领先。近期我们已经看到中国高速铁路技术已经开始引领世界，我们将看到中国在更多高技术领域领先，包括移动宽带、云计算、IPv6、物联网、大飞机等领域。

　　通过本书前面章节的学习，我们发现，云计算的规模可以动态扩展，处理能力超强，存储空间海量，高度可靠，资源利用率很高，通用性很强而且成本极低。这些特性决定了云计算正在以前所未有的速度迅速扩张，使得传统IT企业纷纷转型[15]。目前，硅谷已经涌现出上百家新型云计算创新企业，颇有20世纪90年代互联网刚刚兴起时的势头。

　　云计算无疑是迄今最为成功的商业计算模型，但它并不是完美无缺的，它的一些缺陷却是网格技术所擅长的。具体说来体现在以下五个方面。

　　(1)从平台统一角度看，目前云计算还没有统一的标准，不同厂商的解决方案风格迥异、互不兼容，未来一定会朝着形成统一平台的方向发展;而网格技术生来就是为了解决跨平台、跨系统、跨地域的异构资源动态集成与共享的，而且国际网格界已经形成了统一的标准体系和成功应用。网格技术能够帮助完成在云计算平台之间的互操作，从而实现云计算设施的一体化，使得未来的云计算不再是以厂商为单位提供服务，而是以构成的一个统一的虚拟平台提供服务。因而，可以预见，云和云之间的协同共享离不开网格的支持。

　　(2)从计算角度看，云计算管理的是由廉价PC和服务器构成的计算资源池，主要针对的是松耦合型的数据处理应用，对于不容易分解成众多相互独立子任务的紧耦合型计算任务来说，采用云计算模式处理数据的效率会很低(因为节点之间存在频繁的通信);网格技术能够将分布在不同机构的高性能计算机集成在一起，处理云计算不擅长的紧耦合型应用(如数值天气预报、汽车模拟碰撞试验、高楼受力分析等)。如果云计算与网格技术能够一体化，则可以充分发挥各自特点。

　　(3)从数据角度看，云计算主要管理和分析商业数据;网格技术已经集成了极其海量的科学数据，如物种基因数据、天文观测数据、地球遥感数据、气象数据、海洋数据、药物数据、人口统计数据等。如果将云计算与网格技术集成在一起，则可以大大扩大云计算的应用范围。目前亚马逊在不断征集供公众共享使用的数据集，包括人类基因数据、化学数据、经济数据、交通数据等，这充分说明可以利用云计算处理这些数据集，同时也反映出这种征集数据的方法过于原始。

　　(4)从资源集成角度看，使用云计算，就必须将各种数据、系统、应用集中到云计算数据中心，如果改变很多现有信息系统的运行模式，把他们迁移到云计算平台上，将面临难度和成本的双重挑战。特别是，有些系统的数据源距离数据中心可能较远，且数据源的数据是不断更新的(物联网就具有此种特性)，若要求随时随刻将这些数据传送到云计算中心，则会消耗大量的网络带宽。因此，会有大量的应用系统处于分散运转状态，而不会集中到云计算平台上去;而网格技术可以在现有资源上实现集成，达到“物理分散、逻辑集中”的效果，巧妙地解决这方面的问题。

　　(5)从信息安全角度看，许多用户担心将自己宝贵的数据托管到云计算中心，就相当于丧失了对数据的绝对控制权，存在被第三方窥看、非法利用或丢失的可能，从而不敢采用云计算技术;而在网格环境中，数据可以仍然保存在原来的数据中心，仍然由其所有者管控，对外界提供数据访问服务，只是一种“可以用，但不能全部拿走”的模式，不会丧失数据的所有权，但数据资源的使用范围扩大了、利用率提高了。由于数据源头分别由不同所有者控制，所有者可以决定是否共享数据，以及在什么范围共享，避免了敏感数据的扩散，比把所有数据都放进云计算数据中心进行共享更安全。

　　因此，云计算与网格技术之间是互补关系，而不是取代关系。网格技术主要解决分布在不同机构的各种信息资源的共享问题，而云计算主要解决计算力和存储空间的集享使用问题。可以预见，云计算与网格技术终将融为一体，这就是云计算的明天，作者给它取了个名字，叫云格(Gloud)，即Gloud=Grid+Cloud。

　　云计算与网格技术结合的基准将是面向服务的体系结构SOA(Service Oriented Architecture)。SOA最早由Gartner公司于1996年正式提出。SOA架构模型的本质是业务建模——将一切信息资源封装成服务，以服务形式来解决业务间的互操作问题。目前，无论是网格技术，还是云计算，基本上都符合Web Services规范。Web Services是SOA的实现机制之一。Web Services是由URI(Uniform Resource Identifier)标识的软件应用。该应用的接口和绑定可通过基于XML的语言进行定义、描述和发现。同时，该应用可通过基于互联网的XML消息协议与其他软件应用直接交互。Web Services是简单的、标准的、跨平台的且与厂商无关的，可以大幅度降低构架耦合度，提供服务层次的集成。

　　在SOA框架下，无论是网格服务，还是云计算服务，或其他的Web Services服务，都能够非常容易地共存、共用、互操作。在这样的环境中，用户不必分清楚哪些部分是传统的Web Services，哪些是云计算，哪些是网格技术，只要关心自己需要哪些服务(数据处理服务、高性能计算服务，企业管理服务、电子商务服务，等等)，如何获取服务即可，如图12-3所示。

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