第一节 云计算

云计算是一种基于互联网、通过虚拟化方式共享资源的计算模式，使计算、存储、网络、软件、数据等资源，按照用户的动态需要，以服务的方式提供。云计算是继个人电脑、互联网之后信息技术的重大革新，它将使现有的计算机处理器、存储器、服务器、终端、操作系统及应用软件得到深刻改变，并为电子信息业和传统产业的应用带来全新的发展机遇。

一、云计算简介

20世纪90年代中期互联网开始在全球普及之后，人们就一直在探索如何利用网络实现“计算能力”的资源共享。云计算不是什么新的概念，而是这种探索的继续和发展。

20世纪90年代中期互联网趋于普及时，SUN公司就提出了“网络计算机”的概念。从上网的前提出发，重新定义（即简化）“网机”的功能需求，通过尽量利用网上计算机资源来降低“网机”成本，以实现更大范围的计算机普及和联网。两年后“网机”逐渐销声匿迹。原因有两个：一是用户对计算机的功能需求越来越强，“网机”的思路与这个发展趋势背道而驰；二是使用“网机”后，通信网络负载大量增加，而通信费用则成为用户的巨大负担。“网机”的失败说明信息技术和应用的发展，并不简单地支持“简易终端”的概念。

21世纪初，随着P2P技术的发展，网格计算曾经一度被炒得很热。网格计算的主要目的是为了科学合作而共享资源；同时，可以根据科学计算的需求，扩大资源共享的规模。有人认为，网格计算是继互联网和Linux操作系统之后信息技术领域内最重要的发展，但是网格计算并没有如期蓬勃发展起来。网格计算不失为一个好的思路，确有发展空间，但信息处理固有的“个性”和“私密性”，使其在实践中遇到的阻力是不言而喻的。

在网格计算风靡之时，IBM网格计算的总经理霍克曾经提出了“算厂”的概念，即利用互联网，计算能力可以像电力一样通过网络来调度使用。用户不需要知道计算机能力来自何处，只要将计算终端插上电源即可。但“信息”作为一种资源，毕竟与电、水、煤气等有本质的不同。电、水、煤气是公用事业，计算机所处理的数据和信息毕竟不是“公用事业”，而是具有极其鲜明个性的。信息核心处理的技术具有很大的个性和私密性，未必都能储存于“算厂”。因此，关于“算厂”的概念最后也不了了之。

数据与信息的非公用性质是问题的本质。“算力”具有公用商品的特征，数据与信息则完全不具有这样的特征。信息技术的不断发展，使计算机的计算能力不断提高，价格不断降低。这种发展的基本目标其实是将信息处理的能力赋予每一个人，从而整体上增加社会处理信息的能力。任何限制这种目标的技术，都是与信息革命和信息技术发展的趋势不相容的，最后都会被用户抛弃。云计算的概念，与“网机”“网格计算”“算厂”等概念并没有本质上的差异之处。云计算是一种思想，是一种革新的IT运作模式，是将IT虚拟化后的资源做动态调配，并经由网络以服务的方式提供给用户的运作模式，而不是一种技术标准。在信息化的天空，云计算的“云”也不会只有“一块”，而是大大小小、时聚时散、根据应用需求而构造的并不雷同的多个“云”。

Google前全球副总裁李开复对云计算打了一个形象的比喻：钱庄。最早人们只是把钱放在枕头底下，后来有了钱庄，很安全，不过兑现起来比较麻烦。现在发展到可以在银行的任何一个网点取钱，甚至通过ATM，或者国外的渠道。就像用电不需要家家装备发电机，直接从电力公司购买一样。“云计算”带来的就是这样一种变革——由谷歌、IBM这样的专业网络公司或各国（地）政府来搭建计算机运算、存储中心，用户通过一根网线借助浏览器就可以很方便地访问，把“云”作为应用服务以及资料存储的中心。

云计算（cloud computing）是网格计算（grid computing）、分布式计算（distributed computing）、并行计算（parallel computing）、效用计算（utility computing）、网络存储技术（network storage technologies）、虚拟化（virtualization）、负载均衡（load balance）等传统计算机技术和网络技术发展融合的产物。它旨在通过网络把多个成本相对较低的计算实体整合成一个具有强大计算能力的完美系统，并借助SaaS（软件即服务）、PaaS（平台即服务）、IaaS（基础设施即服务）、MSP（管理服务提供商）等先进的商业模式把这强大的计算能力分布到终端用户手中。云计算的一个核心理念就是通过不断提高“云”的处理能力，进而减少用户终端的处理负担，最终使用户终端简化成一个单纯的输入输出设备，并能按需享受“云”的强大计算处理能力。

除了计算处理能力，“云”的另外一个特征就是强大的存储功能。目前，PC依然是我们日常工作生活中的核心工具，我们用PC处理文档和存储资料，通过电子邮件或U盘与他人分享信息。如果PC硬盘坏了，我们会因为资料丢失而束手无策。而在“云计算”时代，“云”会替我们做存储工作。“云”就是计算机群，每一群包括几十万台，甚至上百万台计算机，因此“云”的存储能力甚至可以认为是无限的。届时用户只需要一台能上网的电脑，不需关心存储或计算发生在哪朵“云”上，一旦有需要，用户可以在任何地点用任何设备，如电脑、手机等，快速地计算和找到这些资料，再也不用担心资料丢失。

二、云计算的原理

在典型的云计算模式中，用户通过终端接入网络，向“云”提出需求，“云”接受请求后组织资源，通过网络为“端”提供服务。用户终端的功能可以大大简化，诸多复杂的计算与处理过程都将转移到终端背后的“云”上去完成。用户所需要的应用程序并不需要运行在用户电脑、手机等终端设备上，而是运行在互联网的大规模服务器集群中。用户所处理的数据也无须存储在本地，而是保存在互联网上的数据中心里。

这是一种革命性的举措，打个比方，这就好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式。它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水、电一样取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。

云计算的蓝图已经展现在我们的面前，在未来，只需要一台笔记本或者一个手机就可以通过网络服务来实现我们需要的一切，甚至包括超级计算这样的任务，从这个角度而言，最终用户才是云计算的真正拥有者。云计算的应用包含这样的一种思想，把力量联合起来，给其中的每一个成员使用。

三、云计算的优势

云计算应用主要具有以下三大突出优势。

1．高可靠性

云计算的文件系统使用了数据多副本容错机制、计算节点同构可互换等措施，这些措施保障了服务的高可靠性，主要体现在分布式计算和分布式存储中。分布式计算体现在新计算资源加入时依据策略自动分配计算节点，某节点故障时自动将计算任务转移到其他节点上。分布式存储主要体现在数据自动切分，冗余分布存储在储存资源池中，储存单元故障时自动从其他单元保存备份。

2．快速部署，弹性扩容

云计算的规模可以动态伸缩，服务提供商根据用户增长的规模，适时增加服务器节点来提高云计算服务的计算能力，这对服务提供商和用户来说是一种双赢，用户不必为服务商的过量投资承担成本，服务商也不必担心服务能力不足而损失客户。弹性资源调度是云计算的核心，实现资源的按需分配，按需获取。这就意味着，“云”几乎就像生物一样能自由生长和适应环境。

3．按需服务

由于云计算的计算和服务能力对于所有用户来说是一个巨大的共享池，用户可以按照自己的需要选择不同的模块，这样就不会占用不必要的资源，所以用户只对自己选择的模块所占的资源付费。当不需要相关服务的时候，用户可以方便地将占用的资源归还到资源池。云计算提高资源利用率的两种手段分别是空分共享和时分共享。相关数据表明，云计算空分共享虚拟化前，服务器利用率通常仅为5%～10%，虚拟化后，虚拟服务器的整合比常为1∶5～1∶10，服务器利用率提升到60%以上。

四、云计算的分类

云计算按照服务类型，也就是用户需要获取的IT资源可以分为三类：一是基础设施云，即用户能够获取的是硬件资源，包括服务器提供的计算能力和存储提供的存储能力。用户可以在这些硬件资源上自行设定任务。二是平台云，即建设在基础设施云之上，利用服务提供商提供的托管平台，用户可以将开发的应用托管到这个和其他单位共享的平台之上。因为平台云是一个共享的资源，用户需要遵守平台云的提供者制定的应用开发规则。同时，在不同平台云上运作的应用，将受到平台限制。三是应用云，这是云计算的最高境界，建设在基础设施和平台云之上。应用云为用户提供应用服务，用户经由网络和浏览器使用这些应用服务。

云计算还可以按服务提供方式进行分类，这种分类清晰地指出服务提供商和用户之间的关系。具体可以分为三类：一是公有云，是由一个云计算服务提供商建设、运维和管理，但多个单位和用户共享的云计算环境。这些用户根据各自需求，使用整个云计算环境中的部分资源，并按使用的资源付费。二是私有云，是由单位独立建设和使用的云计算环境，只是提供给该单位内部员工或下属单位使用，不对外部单位营业。一般而言，大部分私有云都是由大型银行，保险、证券和基金公司，大型制造业或零售业企业及政府机构建设和运维管理。一般这些单位或机构IT环境的可用性、可靠性和安全性要求比较高。三是混合云，是公有云和私有云的混合。一般单位都能够选用混合云，将一些安全性和可靠性较低的应用部署在混合云上，以减轻IT的负担。

五、云计算在智慧旅游中的应用

计算技术应用于旅游业，实现旅游信息资源的最大节约化，通过建设一个大的“云池”将众多的旅游信息集合在一个平台上，实现“谁利用谁付费”和充分利用闲置资源。在保证信息安全的前提下，一方面实现旅游信息资源利用的最大化；另一方面方便各旅游市场主体之间的交流，实现资源的共享模式。云计算包括云计算平台与云计算应用，云计算在智慧旅游中主要是用于各类旅游信息的整合和储存，涉及的云计算应用包括研究如何将海量的旅游信息进行整合并储存，可以称之为旅游云。

旅游云计算的部署方式可分为公共云、私有云和混合云三种类型。公共云提供的信息是无偿的，并且面向所有信息需求者；私有云包括企业内部信息（财务、管理、人事等信息）、旅游者私人拥有且需要保密的信息、旅游管理部门的内部信息等，私有云的信息大部分需要付费，如语音导游的购买等；混合云结合了私有云和公有云。云计算在智慧旅游中的应用主要表现在旅游云数据中心、旅游行业信息云、旅游软件应用云、旅游电子商务云、云计算呼叫中心等。旅游云计算可以实现的功能主要分为三个层次，即旅游基础架构服务层（T-IaaS）、旅游平台服务层（T-PaaS）、旅游软件系统服务层（T-SaaS）。

旅游基础架构服务层（T-IaaS）可以帮助政府和有关企业建设IT系统，此外还提供通信基础架构服务，以方便相关企业开展旅游服务。例如，可以提供定位服务、短信服务、彩信服务，还有旅游天气预报、交通信息等基础数据服务，从而提高用户的旅游综合体验。

在旅游平台服务层（T-PaaS），云计算能够为旅游信息服务系统设计基础模块，具体包含信息发布、票务管理、支付管理和流程管理等，这样可以为有能力建设个性化系统的企业提供便利。

在旅游软件系统服务层（T-SaaS），云计算为旅游者、政府和旅游企业提供系统软件服务。其中，为旅游者提供以社区为主的软件服务，在提供相互交流、沟通、反馈、评价和投诉平台的同时也包含一些移动智能终端的应用。面向政府和企业的软件服务系统主要包括各种内部管理应用、旅游门户系统和评价系统等。云平台上的旅游攻略将会更为完善，从网页上可以更加全面地了解到旅游信息，包括景点的详细介绍、附近酒店的客房3D实景，甚至某个小饭店的特色菜等。这些信息都是来源于大众，气候、交通、商业等部门的信息也会汇集到这个云平台上，从而使未来的出游更加完美；对于政府而言，可以直观地判断哪些旅游景点可以投资开发，哪些景点可以实施免费开放政策，从而更科学地规划与开发旅游商业。

从某种程度上讲，应用实践的研究表明，云计算技术与旅游业的深度融合通过平台机制来实现，旅游企业通过云平台的租用来开展应用，在智慧旅游中体现的是利用云平台实现资源与信息共享、资源优化的集约性智慧。在现阶段，云计算技术与旅游业深度融合的路径都是通过企业自建的应用系统，如管理平台、服务平台，并通过云计算科学构建可供旅游者、旅游企业、旅游管理部门等获取、存储、处理、交换、查询、分析、利用的各种旅游应用（信息查询、网上预订、支付等），从而形成云架构的智慧应用体系。