基本介紹
- 中文名：雲計算作業系統
- 外文名：Cloud computing operating system
- 簡稱：雲系統，雲OS
- 實質：雲計算數據中心的整體管理運營
- 實體：發光二極體
- 性質：硬體
簡介,概述,發展,構成,作用,特點難點,實體,特點,難點,作業系統,能源來源,產生展望,產生,展望,套用案例,Windows Azure,VMware,
簡介
概述
IT基礎架構變得過於複雜和脆弱。目前，70%的IT投資主要用於維護，只用很少的時間去支持戰略性業務項目。隨著用戶要求的回響時間越來越短和管理成本越來越低，IT組織需要一種更好的策略。雲計算是一種能夠降低IT複雜性的新方法，它將按需提供的自助管理虛擬基礎架構匯集成高效池，以服務的形式提供計算。雲計算就是這種更佳策略的核心。
發展
以計算機，微電子和通信技術為主的信息技術革命成為社會信息化的動力源泉:它的發展已經經歷了兩個階段，目前正在進入第三階段。
第一階段是計算機的出現。計算機的產生是20世紀重大的科技成果之一，它的飛速發展大大促進了知識經濟的發展和社會信息化的進程，引起了社會的深刻變革。就計算方式而言，電子計算機經歷了集中計算、分散計算和網路計算三個階段。
1946年2月，世界上第一台電子計算機ENIAC在美國賓夕法尼亞大學研製成功，主要用於計算彈道和氫彈的研製。1952年IBM公司的第一台用於科學計算的大型機IBM7(I1問世。計算機在誕生後的20年內.以大型機為主，計算都是通過大型機集中運算來完成，由專門的程式設計師負責編程.有專門的錄人人員負責錄入與輸出。使用者通過只有一個螢幕、一個鍵盤和一根主機連線線的“啞終端’與主機的應用程式進行互動。因為終端沒有處理能力，所以任何事都需依靠主機來做，包括終端顯示。這一階段的運算特點是由大型機集中計算.主要用於大型科學機構。
1981年8月12日，IBM公司正式推出了全球第一台個人計算機-IBM PC,該機採用主頻4.77 MHz的Intel 8088微處理器，運行微軟公司專門為IBM PC開發的MS-DOS作業系統.從此人們可以使用自己的徽型計算機獨立計算。PC的出現，使計算機迅速套用於社會的各行各業。這一階段的特點是由PC機各自分散計算，但還多用於生產、科研，很少用於家庭生活。
此後，計算機的發展體積不斷縮小、性能不斷提升.先後經歷了電子管、電晶體、積體電路、大規模和超大規模積體電路幾個階段。1965年4月19日，時任仙童半導體公司研究開發實驗室主任的戈登·摩爾提出r著名的摩爾定律:IC上可容‘納的電晶體數目約每隔It.'個月便會翻一番，性能也將提升一倍，並且成本不變。據Intel公司公布的統計結果，單個晶片上的電晶體數目，從1971年40X”處理器上的2 300個，增長到1997年Pentium口處理器上的7. 5百萬個，26年內增加了3200倍。這個著名的定律創造了IT界的神話，主導了此後半個多世紀電子信息產業的發展。第一台釗一算機ENIAC每秒鐘內可以進行5 000次加毯運算和500次乘法運算，而我國2f1f19年自土研發的首欲個人高性能計算機曙光(PHPC100)，最高運算速度可以達到可秒鐘2500億次。
第二階段是網路的出現。網路的出現和PC技術的場速發展，使原本分散在世界各地的PC連線在一起，使計算機成為了信息獲取和交流的主要工具，使人類社會的齊個方面無一例外地都與網際網路息息相關:從金融、交通、通訊、電力、能源等國家重要基礎設施.到衛星、飛機、航母等關鍵軍用設施.再到與人民民眾生活密切相關的教育、商業、文化、衛生等公共設施，都越來越依賴網際網路。
1969年.美國國防部高級研究計畫署ARPA資助建立了世界上第一個分組交換試驗網ARPANET,連線關國4個大學。1980年，TCP/IP協定研製成功。1986年夭國建成ra於‘1,cP/IP技術的主下網M1SFNET,連線美國的若干超級計算中心、主妥大學和研究移湘，世界上第一個網際網路產生，迅速連線到世界各地。20世紀90年代，隨著Web技術和相應的瀏覽器的出現，網際網路的發展和套用出現了新的飛躍。1995年，NSFNFT開始商業化運行。
網際網路使得信息的採集、傳播的速度和規模達到空前的水平，實現了個球的信息共享與互動.但與之俱來的問題是:信息爆炸、信息泛濫。近30年來，人類生產的信息已經超過過去，000年信息生產的總和。據美國的一份研究報告《經濟緊縮，數字宇宙膨脹》顯示，2008年全球所創造出的數字信息約等於3.9 x 1[)u比特.如果將其全部印成書籍並排列枯齊，‘已們的長度將是從地球到冥王星的距離的10倍。
1995年以來，隨著網路技術的不斷成熟、頻寬的不斷增大、網路服務的不斷增加，網際網路用戶數量呈指數增長趨勢。根據中國網際網路信息中心(CNNEC )發布的《第25次中國網際網路發展狀況統i1·報告)，截至2009年12月.我國網民規模已達3.84億，網際網路普及率達28.9%.QQ、聊天室BBS,E-mail、搜尋引擎、部落格、網路遊戲等成為人們生活中不可或缺的重要組成部分。值得一提的是網上購物，逐年呈現出節節攀升的趨勢，對人類的殉物商業模式產生了極為重要的影響。根據CNN IC發布的2009年中國網路購物市場研究報告顯示，截止2009年6月，我國網購用戶為8 788萬，同比增加2 459萬人，年增幅為8.9%。 2009年上半年.全國網路購物消費金額總計為1 195.2億元‘.網民在Cto C和Bto C殉物網站花費金額分別為1063.7億和131.5億，半年在C to C購物網站上的購物支出占網購總金額的89%。
此外，人們還通過手機等通訊工具上網獲取信息，根據《第25次中國網際網路發展狀祝統計報告》和(2009年中國移動網際網路與3G用戶調查報告》，截止到2009年12月我國手機網民數量迅速增長.規模已達2.33億人，占整體網民的60.8%，一年增加1.2億，手機上網已成為我國網際網路用戶的新增長點，並呈現穩定的上漲趨勢。網際網路隨身化，便攜化的趨勢口益明顯。手機新聞、手機聊天、手機搜尋口前排名前三.分別有90.8%,47.9%,46.9%的用戶使用。根據CDG和U11T5論壇的統計，截至2009年2月，全球3G用戶已經突破8.1億，這意味著全球3G的商用進人加速發展階段。2009年中國邁入了3C時代.國內運營商重組、3G牌照的發放、技術的不斷更新、頻寬的不斷增加，使得運營商間的競爭日益加劇。紛紛不斷推出種類豐富、功能強勁的終端產品和套用服務:如手機信箱、手機搜尋、手機定位.手機遊戲、手機音樂等業務，這使得許多原來基於PC的套用現在可以在移動終竣r.實現，極大地擴展人們的工作空間。
構成
雲系統的架構並不複雜，它主要由兩部分構成：雲計算和雲存儲。雲計算一般指分散式計算，通過各地的數據中心設定計算機伺服器集群，通過網路為用戶提供不同的套用；雲存儲亦然，將用戶數據存儲在雲端，避免使用本地資源存儲，達到異地使用和異地存儲的目的。
雲系統由軟體、硬體及安全組件構成，具有性價比高、安全穩定、壽命長、功能強、高可管及易維護的使用效果，可以幫助多機用戶以最低的投入實現最高效的計算機套用效果。
作用
雲計算作業系統有以下幾個作用，一是治眾如治寡，能管理和驅動海量伺服器、存儲等基礎硬體，將一個數據中心的硬體資源邏輯上整合成一台伺服器；二是為雲套用軟體提供統一、標準的接口；三是管理海量的計算任務以及資源調配；雲計算作業系統是實現雲計算的關鍵一步，從前端看，雲計算用戶能夠通過網路按需獲取資源，並按使用量付費，如同打開電燈用電，打開水龍頭用水一樣，接入即用；從後台看，雲計算能夠實現對各類異構軟硬體基礎資源的兼容，更要實現資源的動態流轉，如西電東送，西氣東輸等。將靜態、固定的硬體資源進行調度，形成資源池，雲計算的兩大基本功能就是雲計算中心作業系統實現的，但是作業系統的重要作用遠不止於此。
特點難點
實體
目前是由一種叫做“發光二極體”的材料所實現的，而這種材料從合成、開發到套用的成本已經達到了民用級，這種材料和報紙很相似，可以摺疊，也可以貼到玻璃或固定板上；雲端的大小，是依據客戶的實際需要來制定的，大小不一。可以是20平方的落地窗大小，也可以是手機大小；雲端和雲伺服器的信息傳輸之一，4G無線網路覆蓋。雲伺服器通過這個無線網路區域，將用戶主動要求的、處理後的信息傳送到信息所需求的雲端上顯示給用戶。所以可以這么說，每個雲端其實都是雲伺服器的4G網路型顯示器。
特點
雲端信息的自由性很強，比如您在公司，可以隨時從其他雲端中拷貝數據，完成工作；您去商場，可以任意從商場的雲端中查詢最新的商品資料和打折活動。等等這一些功能，其實都是依靠雲伺服器系統的。
雲端的安全性很高，它包括區域雲端鎖定技術、公共區域指紋、虹膜等等。
難點
縱觀國內外IT廠商，除了浪潮、華為聲明要研發雲作業系統，以及VMware曾將其vSphere宣傳為雲作業系統外，絕大多數的廠商似乎無此雄心。但另一個有意思的現象是，無論是伺服器廠商，還是存儲廠商，或是網路廠商，近兩年紛紛推出以“雲基礎架構管理平台”、“雲管理平台”冠名的各種雲管理平台。而且，從宣傳上看，雲管理平台也能實現數據中心內各種資源的管理和調度，人們不禁要問，雲管理平台與雲作業系統之間的關係是什麼？
紅帽公司一不願意透露姓名的高級工程師表示，一些IT廠商所提出的“雲作業系統”、雲管理平台，往往只是一個“Hypervisor+虛擬資源”的管理工具，有些還會提供一定的API接口實現集中的管理，準確來說，應該是一個“可管理的虛擬化平台”。這離一個開放、通用的雲作業系統所需要實現的功能還差得遠，當然，開發雲作業系統的難度也要大得多。
提起研發上的難點，黨崇致認為主要有以下幾點。
一是大規模軟硬體資源管理。“這個資源，理論上應該包括計算、存儲、網路等數據中心的各種異構資源，但實際上能夠做到這一點的並不多。” 黨崇致說。
“因為這個資源的範圍其實非常廣泛。”黨崇致解釋說，“以計算資源為例，不僅應該包括虛機（虛擬伺服器），也應包括實機（未經虛擬化的伺服器）；從實機上講，不僅包括x86伺服器，也該包括IBM、惠普、甲骨文的小型機；從虛機上講不僅包括VMware的虛機，也該包括微軟、Xen等其它種類的虛機，而且還要能夠調度分散在不同地點的數據中心之間的資源。所以，很多廠商是不會把自己的產品叫做雲作業系統的，因為他們知道他們的產品沒有到達這個層面。”
黨崇致的此番觀點雖然略嫌刺耳，但也是實情。當前的一些雲管理平台，大多只支持同構環境，而且有的只能管理純虛擬環境。有的雖然好一些，能管理非虛擬環境，但依然有限制。例如，富士通中國首席技術官周一平曾坦率地承認，其ROR雲基礎架構管理平台雖然能夠管理“虛機和實機”，但這個“實機”僅限於富士通自己的物理伺服器。
二是基於分散式結構。通過全分散式的結構，才能實現從幾千台伺服器到上百萬台伺服器之間的擴展，從而構建出海量的計算能力，同時也構建出海量的存儲能力。並且使得單個節點的故障並不影響系統的可靠性。
此外，浪潮和華為也特彆強調分散式存儲，因為傳統基於虛擬化技術的“雲計算”平台雖然可以實現虛擬機的遷移、容錯等功能，但普遍依賴於共享存儲。這樣，就存在一個致命的隱患，即：共享存儲一旦宕機，所有構建於共享存儲之上的虛擬機都會宕機。為了解決這一問題，需要將雲計算平台建構於分散式存儲系統之上，實現數據的冗餘。而基於塊設備的分散式檔案系統，也就成為構建雲作業系統的基礎。
儘管由於一些技術或商業上的難點，真正意義上的雲作業系統尚未面世，但一個開放、通用的雲作業系統應該是雲計算的重要基石，也是未來的技術發展方向。
作業系統
傳統的 IT 將緊密耦合的軟硬體堆積在一起，無法有效地滿足客戶的需求。IT 部門充滿了壓力，他們必須適應業務需求的快速變化、滿足對全天候業務彈性的需求，還要大幅降低成本。但另一方面，他們也有機會利用 x86 硬體和日益成熟的虛擬化技術帶來的強大功能和顯著的經濟性。他們的應用程式體系結構選擇範圍更廣，而且各種新興的雲環境也能提供便宜且隨時可供訪問的計算能力。
雲作業系統簡化了計算
雲作業系統允許 IT 專業人員：
通過為所有應用程式提供內置的可用性、安全性和性能保證，從而按照預定義的 SLA 自動管理應用程式。
在由可輕鬆更換的行業標準組件構成的高度統一、可靠、高效的基礎架構上運行應用程式。
跨內部或外部計算雲移動應用程式並保持相同的服務級別預期，以實現最低的總體擁有成本和最高的運營效益。
雲作業系統可實現極為簡化和更加高效的計算模型。在此新模型中，客戶定義所需的結果，計算基礎架構則準確地保證能夠獲得這些結果。IT專業人員可以部署應用程式，例如指定服務級別、回響時間、安全策略和可用性，雲作業系統則以最低的成本實現這些規範，並將維護降至最低限度。
能源來源
雲端的能源來自3大方面，截止目前已知的有：自身充電面板（接觸式充電），太陽能（貼在玻璃上的有機發光二極體即雲端材料），人體熱能和微電能（不可能嗎？20平方米落地窗大小的有機發光二極體，在強色調的顯示前提下，24小時所需的總電量為五節5號電池，假設它貼在陽光照射區，幾乎不費電，這種技術來的太晚了。。。。）
產生展望
產生
傳統的IT將緊密耦合的軟硬體堆積在一起，無法有效地滿足客戶的需求。IT 部門充滿了壓力，他們必須適應業務需求的快速變化、滿足對全天候業務彈性的需求，還要大幅降低成本。但另一方面，他們也有機會利用 x86 硬體和日益成熟的虛擬化技術帶來的強大功能和顯著的經濟性。他們的應用程式體系結構選擇範圍更廣，而且各種新興的雲環境也能提供便宜且隨時可供訪問的計算能力。
展望
雲系統將成為未來的主流。“不惑之年”的傳統系統老態龍鐘，優勢正在逐漸消失。20年前先知先覺的Sun創始人麥克里尼提出了“網路就是計算機”的理念，今天的網際網路已經滲透到PC套用的每一個角落和細節，硬體配置、產品形態都已不再重要，誰掌控了網路，誰就能主宰PC市場。
用戶只需要通過瀏覽器登錄雲平台，便可以藉由網路實現任何一種傳統系統中的基本套用，因此，雲系統的形態就是一個瀏覽器視窗。在瘦客戶機風行，信奉輕裝上陣、高效管理的企業市場，雲系統似乎更具備生存土壤——有比一個瀏覽器更簡單易用、更便於管理的系統嗎？
相比傳統的桌面系統，雲系統的另一個強大的優勢在於可以大幅削減企業的TCO（總所有成本），這才是決定企業選擇最關鍵的指標。由於多種套用可以藉由網路實現，搭載雲系統的瘦客戶機降低了對硬體配置的需求，初期便節省了IT設備採購資金；在後期的運維過程中，因為操作和存儲均基於雲端伺服器，降低了本地IT人員的工作負荷，減少了人力維護成本。基於這兩點不難推斷，傳統桌面系統在企業市場的生命周期不久可能結束，未來2~3年內，大中型企業多將部署雲系統+瘦客戶機，而小型企業可能還需要更長的時間去適應和調整。
目前360有加入雲計畫程式。
套用案例
一般來講，國內外大的網站，比如google、網易、騰訊等，都有該類產品，但由於該系統是各自的核心競爭力，都是自產自用，不對外發售；現在市面上可用的只有兩家，一是vmware的vsphere，不過該產品是虛擬化技術衍生出來的，管理的設備數量有限，目前還沒有分散式檔案系統；二是浪潮的雲海，浪潮雲海是第一款國產的雲計算中心作業系統，採用“linux+Xen”開放標準技術路線，支持分散式計算、分散式存儲等，性能和可用性更強、成本也相對低廉，但是要到2010年底才能發布。
Windows Azure
1、起源
2009年，微軟Windows就推出了Azure，但並沒有在企業級市場掀起多大波瀾。目前Windows Azure的客戶多為中小型企業。在這場下一代系統的競爭中，微軟的優勢很明顯：第一，雲系統採取瀏覽器視窗形態接入網路，微軟的IE瀏覽器在全球占有率接近60%，其強勢地位不用多說。同時，多年的IE運維管理經驗也讓微軟更了解用戶的需求，技術、市場優勢明顯；第二，雖然日漸式微，但Win-tel聯盟始終在PC市場擁有巨大的影響力和話語權，在一些瘦客戶機產品上預裝Windows Azure，對於微軟而言只是舉手之勞；第三，Windows Azure並不是孤軍奮戰——微軟不僅提供了開發者平台，為越來越多的技術人才開放許可權，還為Windows Azure裝備了“配套產品”——中間件AppFabric和資料庫AQL Azure；第四，微軟的品牌定位和技術積澱有很大的優勢，30年的系統研發經驗，可能是微軟最重要的一張“王牌”。
雲系統技術套用案例
雲系統技術套用案例2、前景
有關Windows Azure的信息比較有限——對於“拳頭”產品，微軟的保密工作一向做得很好，但我們可以期待Ray Ozzie的承諾——“Windows Azure，絕對不是說說而已”。 微軟的計畫中，Azure將成為Windows sener和System center的重要補充。
2010年被認為是雲計算和雲服務元年，也是雲系統戰爭拉開帷幕的重要時間節點。2010年4月30日，Ubuntu10.04版發布，其中集成的起點社交、線上服務、音樂庫等套用明顯偏重於雲服務；2010年年底，Chrome OS也會推出，藉助上網本搶占移動終端，不需要多少時日，雲系統便將呈現百花齊放的態勢。對於用戶而言，選擇也將更為廣泛。
Gleasy-雲服務平台
Gleasy是一款面向個人和企業用戶的雲服務平台，可通過網頁及客戶端兩種方式登錄，乍看之下和PC作業系統十分接近，其中包括即時通訊、信箱、OA、網盤、辦公協同等多款雲套用，用戶也可以通過套用商店安裝自己想要的雲套用。
Gleasy由杭州格暢科技開發，團隊認為現在的雲套用已十分普及，但始終無集中管理的平台。用戶、特別是企業用戶，需要一個一次登錄即可解決日常套用需求的環境。
VMware
VMware vSphere通過以下重要組件提供雲作業系統：
1、應用程式服務
為運行於雲作業系統上的所有應用程式提供內置的服務級別控制，而不管應用程式類型或作業系統是什麼。
2、基礎架構服務
對伺服器、存儲設備和網路資源進行虛擬化，聚合這些資源，並基於業務優先權將它們按需分配給應用程式。
