【IT168 图书推荐】 "云计算"自从2007年被提出后，逐渐引起了人们的关注和热捧，一时间风起云涌--不仅Google、Amazon等互联网公司大举开辟这一新的业务领域，推陈出新，抢占领先位置;IBM、Dell等传统的IT厂商也被迫转型，不断调整公司组织和产品体系、开展大量的市场并购和技术研发工作、进行商业模式的创新，以图保持在IT市场的地位，抵御互联网公司的进攻;AT&T、Verizon等电信运营商作为传统的IDC和电信服务提供商也看到了机遇，一方面积极应用新的技术改造成果、整合已有的IT基础设施并提升IT管理和运营能力，另一方面也在探索如何提供基于互联网的云计算新业务。

　　目前，云计算市场上已经基本形成互联网公司、IT厂商和电信运营商3支主要力量，它们分别基于自身的优势，或主攻公有云市场，或抢占私有云市场，并且形成了不同的技术流派。例如，互联网公司由于自身业务需求构建了基于分布式技术的可支撑海量数据信息处理和存储的统一IT基础设施;IT厂商考虑的则是如何保护企业已有的IT投资，主推虚拟化技术作为IT资源的整合手段，以帮助企业更平滑地过渡到云计算。不过，不论是分布式技术还是虚拟化技术，都只是云计算实现的基本技术手段，真正使云计算"落地"的核心技术还是如何实现虚拟化资源和分布式集群规模化及统一管理，以形成具备良好的弹性和可扩展性的资源池(计算和存储云)，同时将应用基于互联网交付给用户(交付云)。这就像程控交换技术和软交换技术，它们都是实现电话业务的技术，在设备技术成熟后，更重要的是要通过部署和组网形成一张规模较大的交换网，并实现全网统一管理和运营，才能真正提供优质的语音业务。因此，"云计算中没有新技术"的观点是有失偏颇的，只能说，在虚拟化、分布式技术基本成熟的环境下，云计算当前的关键技术已经聚焦到如何实现规模化运营上，这涉及对大量分布式资源的统一管理、调度、监控，以及运营所需的计费、网络管理、互连和业务开通等方方面面的技术。

　　虽然云计算进入国内要晚一些，但这并不妨碍云计算成为近两年国内IT领域最热门的方向之一--从一开始大家都在质疑云计算的发展，甚至有人认为这是国外的"阴谋"，到如今每个公司都争先恐后地把"云计算"的标签贴到自己的品牌和产品上;各类云计算研讨会、展会、基地、中心、联盟如雨后春笋般在全国各地出现;同时，市面上也出现了很多介绍云计算的概念、关键技术、典型服务、产业转型趋势的书籍，可以说是一派繁荣。但令人遗憾的是，国内目前还是说得比做得多--真正能够理解云计算的技术本质并勇于投入资源研发相关产品和平台的国内公司凤毛麟角，真正能够理解云计算的业务和市场本质并积极开展业务运营的服务提供商更是屈指可数。可以说，大部分人仍然在观望。他们希望看透云计算的本质，对云计算有更全面的认识，通过对更多国外成功案例的模仿和学习了解开展云计算业务运营的一些关键要素，用更多的积累和储备迎接国内云计算黄金时代的到来。

　　鉴于目前国内正处于云计算破茧而出的前夜，人们对云计算的概念已经接受，并且在技术、产品等方面也都加深了理解，但对云计算的总体架构、业务和技术的关系及云计算运营中的若干关键技术和影响因素则可能了解得比较少，国内也鲜有这些方面的令人满意的资料可以参考，因此，我们编写了这本《云计算解码》，试图拨"云"见日，从操作系统的视角全面解读云计算，让读者认识到云计算不是简单的技术应用，而是新的IT软件架构技术，同时明确云计算真正的技术创新在于IT服务化和规模化服务运营。通过阅读这本书，我们期待读者既能从宏观的角度更全面地认识云计算，同时也能从微观的业务实现角度去接触云计算，更多地了解云计算的应用与运营方面的内涵。

　　本书的主要内容包括云计算的背景和基本知识、云计算操作系统(技术和业务体系架构)、三类主流服务类型及其关键实现技术、影响云计算成功运营的关键要素、对网络的要求和影响及产业展望等。

　　第1章通过探寻IT的发展轨迹引出"云计算是第三次IT革命"这一观念，并通过对云计算的主要特征、业务类型及云计算可能对信息产业产生的影响等方面的介绍，让读者对云计算有一个初步的认识。

　　第2章介绍云计算的架构，从操作系统的视角去剖析云计算，并结合对IaaS、PaaS和SaaS的业务架构分析，让读者对云计算的总体技术和业务架构有一个清晰的认识。

　　第3章～第5章则分别从IaaS、PaaS和SaaS这3种业务类型及其关键实现技术的角度深入浅出地介绍相关业务的实现、部署和运营技术，并结合对典型厂商的典型业务产品案例的介绍，揭开云计算技术的神秘面纱，让读者不仅能对云计算的具体业务有更明确的了解，同时也能对业务的相关技术实现有更深入的理解。

　　第6章阐述云计算对产业的影响，希望通过对云计算发展驱动因素的梳理，让读者了解云计算是技术发展、商业模式创新、运营组织调整等因素共同促进的结果，而这也决定了云计算将成为破坏性的创新，对IT、互联网和电信行业都会产生深刻的影响，也将随之出现不同的产业竞争力量、技术流派和主流市场。

　　第7章是对云计算发展的展望，主要探讨了云计算的技术和产业发展趋势(即随着云计算技术的发展，人们将可以像使用水和电一样通过互联网使用计算和存储，在这个过程中，计算和存储服务将实现标准化)，并对如何推进产业的发展提出了建设性的建议。

　　第8章着重从电信运营商的视角解析云计算，基于规模经济性原理提出云计算规模化运营的必要性，并通过云计算产业链分析了云计算发展的现状，全面介绍了云计算给运营商带来的挑战、冲击与机遇，给出运营商在云计算产业链中的定位。

　　本书部分内容和案例来自于作者的实践经验和研究成果。同时，本书的写作得到了中国电信集团公司和中国电信北京研究院的支持，并参考了大量的业界研究成果和相关技术材料，在此一并表示感谢。

　　云计算作为一个新的技术和产业，涵盖的知识范围较广，同时仍在快速发展和演进的过程中。由于作者水平有限，书中难免存在谬误，欢迎读者批评、指正。

　　目录

　　第 1章 云计算的基本概念 1

　　1.1 云计算：第三次IT革命 2

　　1.2 云计算的特征 4

　　1.3 云计算服务 6

　　1.4 云计算的类型 8

　　1.5 云计算对信息产业的影响 9

　　第 2章 云计算的整体架构 12

　　2.1 云计算的系统架构 13

　　2.1.1 传统的PC系统架构 13

　　2.1.2 云计算的系统架构 15

　　2.2 云计算的分层体系 18

　　2.2.1 IaaS服务及其实现体系 19

　　2.2.2 PaaS服务及其实现体系 22

　　2.2.3 SaaS服务及其实现体系 24

　　2.2.4 云计算分层体系综述 26

　　第 3章 基础设施即服务(IaaS)及其关键实现技术 28

　　3.1 IaaS概述 29

　　3.2 IaaS关键实现技术之服务器虚拟化 30

　　3.2.1 服务器虚拟化概述 31

　　3.2.2 CPU虚拟化 33

　　3.2.3 内存虚拟化 37

　　3.2.4 I/O虚拟化 39

　　3.3 IaaS关键实现技术之存储虚拟化 40

　　3.3.1 存储系统概述 40

　　3.3.2 存储设备层的存储虚拟化 42

　　3.3.3 块聚合层的存储虚拟化 43

　　3.3.4 文件/记录层的存储虚拟化 47

　　3.4 IaaS关键实现技术之网络虚拟化 48

　　3.4.1 网络虚拟化概述 48

　　3.4.2 传统的网络虚拟化技术 50

　　3.4.3 主机网络虚拟化技术 51

　　3.4.4 网络设备虚拟化的实现 55

　　3.4.5 运营服务中的网络虚拟化关键技术 58

　　3.5 IaaS关键实现技术之云计算管理平台 63

　　3.5.1 自动化部署技术 65

　　3.5.2 弹性能力提供技术 67

　　3.5.3 资源监控 68

　　3.5.4 资源调度 71

　　3.5.5 业务服务管理和计费度量管理 73

　　3.6 典型的IaaS提供商--Amazon 75

　　3.6.1 Amazon云计算服务简介 75

　　3.6.2 弹性云计算 76

　　第 4章 平台即服务(PaaS)及其关键实现技术 81

　　4.1 PaaS概述 82

　　4.1.1 PaaS系统架构 83

　　4.1.2 Google PaaS系统概述 86

　　4.2 PaaS应用运行托管平台 88

　　4.2.1 典型的PaaS应用运行托管平台--App Engine 89

　　4.2.2 PaaS应用运行托管平台的关键技术 102

　　4.3 基于分布式计算的PaaS基础设施 111

　　4.3.1 分布式计算技术及实现原则 112

　　4.3.2 PaaS关键技术之分布式文件系统 118

　　4.3.3 PaaS关键技术之分布式数据库 126

　　4.3.4 PaaS关键技术之MapReduce计算模型 132

　　4.3.5 PaaS关键技术之分布式协同管理技术 135

　　4.3.6 PaaS关键技术之集群和平台管理 139

　　4.4 主流PaaS平台及流派分析 147

　　4.4.1 IaaS衍生型 149

　　4.4.2 传统生态延伸型 150

　　4.4.3 SaaS拓展型 150

　　4.4.4 革新生态型 151

　　第 5章 软件即服务(SaaS)及其关键实现技术 153

　　5.1 SaaS概述 154

　　5.2 呈现层技术 159

　　5.2.1 为什么Web呈现层技术对SaaS如此重要 159

　　5.2.2 基于浏览器的Web呈现技术 162

　　5.2.3 基于插件方式的Web呈现技术 167

　　5.2.4 HTML5和Flash技术路线的比较 168

　　5.3 调度层技术 169

　　5.3.1 基于DNS的调度 170

　　5.3.2 基于虚拟IP的调度 170

　　5.3.3 基于链路聚合的调度 171

　　5.3.4 基于应用的调度 172

　　5.3.5 调度策略 172

　　5.4 业务层 174

　　5.5 数据层 175

　　5.6 用户管理和配置管理 177

　　5.6.1 用户管理 177

　　5.6.2 个性化配置 181

　　5.7 典型的SaaS服务提供商 187

　　5.7.1 Salesforce服务简介 187

　　5.7.2 Sales Cloud CRM服务及特征 190

　　第 6章 云计算对产业的影响 197

　　6.1 云计算发展的驱动因素 198

　　6.2 云计算是一种破坏性创新 201

　　6.3 两大产业阵营--互联网云和IT云 203

　　6.3.1 以Google为典型代表的互联网云计算 203

　　6.3.2 以IBM为代表的IT云计算 207

　　6.4 两大技术流派--分布式架构和虚拟化架构 212

　　6.4.1 分布式架构 213

　　6.4.2 虚拟化架构 215

　　6.5 两大主流市场--公有云和私有云 218

　　第 7章 云计算发展展望 221

　　7.1 云计算发展展望 222

　　7.1.1 云计算与移动互联网的关系 224

　　7.1.2 云计算与物联网、"智慧地球"的关系 226

　　7.2 云计算的研究热点和焦点 228

　　7.2.1 云操作系统 228

　　7.2.2 云安全 231

　　7.2.3 节能减排技术 234

　　7.3 云计算成功的关键因素 238

　　7.3.1 技术是云计算成功的基础 238

　　7.3.2 商业模式是云计算成功的关键 241

　　7.3.3 运营能力是云计算成功的必要条件 243

　　7.4 对云计算产业发展的建议 244

　　第 8章 电信运营商与云计算 247

　　8.1 云计算的基本经济规律及产业链分析 248

　　8.1.1 互联网的本质和基本经济规律 249

　　8.1.2 云计算产业链分析 254

　　8.2 电信运营商在云计算时代面临的机遇和挑战 258

　　8.2.1 云计算给电信运营商带来的机遇 258

　　8.2.2 云计算时代电信运营商面临的新挑战 260

　　8.3 电信运营商发展云计算的优势及其产业角色分析 263

　　8.3.1 电信运营商发展云计算的优势 263

　　8.3.2 电信运营商在云计算产业链中的定位 266

　　8.4 国内外电信运营商在云计算方面的实践和探索 268

　　8.4.1 AT&T的云计算服务 269

　　8.4.2 Verizon的Computing as a Service服务 271

　　8.4.3 法国电信的Flexible 4 Business 273

　　8.4.4 英国电信的Virtual Data Center服务 274

　　8.4.5 中国电信的综合信息服务云 275

　　8.4.6 中国移动的BigCloud系统 276

　　8.4.7 中国联通的互联云 277

　　8.4.8 电信运营商发展云计算的现状综述 278

　　参考文献 279

　　第3章 基础设施即服务(IaaS)及其关键实现技术

　　3.1 IaaS概述

　　IaaS(Infrastructure as a Service，基础设施即服务)指将IT基础设施能力(如服务器、存储、计算能力等)通过互联网提供给用户使用，并根据用户对资源的实际使用量或占用量进行计费的一种服务。

　　通俗地说，IaaS服务看起来和普通的网站一样，也可以通过浏览器访问。但是与一般的信息类网站不一样的是，用户获得的不是信息，而是服务器、存储、计算能力等;与电子商务网站不一样的是，并不会有人将这台服务器送到用户家里(办公室)，而是直接给用户一个IP地址和访问服务器的口令(或密钥)，让用户通过互联网直接控制和使用这台服务器，这个过程往往只有几分钟，省去了用户采购、配置服务器，进行服务器托管、上架及分配IP地址等一系列烦琐的过程，使服务器的运维工作量大大减少--这就是一个典型的IaaS应用场景。

　　当然，IaaS 中提供给用户的服务器不是真正的物理服务器，而是虚拟服务器，我们称其为虚拟机。虚拟机其实是通过软件模拟出来的，但是对用户来说，它所表现出来的行为却与物理服务器一模一样，因此用户完全可以把它当作一台普通的服务器来对待。

　　回到上述的IaaS定义。在上述定义中有两个关键点。第一个是"I"，也就是说，IaaS提供的应该是"基础设施"，通俗地说就是传统的计算和存储设备。当然，这种设备可以是用软件虚拟出来的设备，提供商也可能将其与软件捆绑在一起提供给用户。但是，IaaS的本质是提供设备(能力)。其次是"S"，也就是说，这是一种服务。在这里，"服务"包括两个方面：从商业模式方面来说，IaaS 应该根据用户的实际使用量来收费，而不是传统的包月形式;从技术上来说，IaaS 应该向用户提供富有弹性的资源，用户需要则立即提供，用户释放则立即收回。

　　具体来说，IaaS应该有如下特征和优势。

　　更低的使用门槛：用户可以以低成本租用的方式获得可用的计算资源，而不需要进行大量的硬件和软件采购。

　　更好的可扩展性：用户可以根据需要动态增加或减少资源，而不必关心资源位于何处或者是否够用。

　　更方便的管理：资源可直接通过互联网管理，不需要到资源所在机房实地操作，降低了管理成本。

　　更灵活的使用：用户获得完全独立的服务器，并拥有管理员权限，因此用户可以不受限制地进行任何操作。

　　更灵活的资费：所有的资源可以随时开始或停止使用，用户只需为自己使用的资源付费。

　　从IaaS的建设角度上看，构建一个面向公众用户的IaaS不仅要使用Web技术，更多的是要应用虚拟化技术，例如服务器虚拟化技术、存储虚拟化技术、网络虚拟化技术、虚拟化管理平台(即将这些技术整合在一起，并根据业务需要为用户提供服务的平台)技术。下面将着重对这些技术进行阐述。

　　3.2 IaaS关键实现技术之服务器虚拟化

　　服务器虚拟化技术是指能够在一台物理服务器上运行多台虚拟服务器的技术，并且上述虚拟服务器在用户、应用软件甚至操作系统看来，几乎与物理服务器没有区别，用户可以在虚拟服务器上灵活地安装任何软件。除此以外，服务器虚拟化技术还应该确保上述多个虚拟服务器之间的数据是隔离的，虚拟服务器对资源的占用是可控的。

　　3.2.1 服务器虚拟化概述

　　在服务器虚拟化技术中，被虚拟出来的服务器称为虚拟机(Virtual Machine，VM)。运行在虚拟机里的操作系统称为客户操作系统，即Guest OS。负责管理虚拟机的软件称为虚拟机管理器，缩写为VMM，也称为Hypervisor。

　　服务器虚拟化通常有两种架构，分别是寄生架构(Hosted)与裸金属架构(Bare-metal)。

　　(1)寄生架构。

　　一般而言，在使用计算机之前，首先要安装操作系统，该操作系统称为宿主操作系统，即Host OS。如果采用虚拟机技术，则需要在操作系统之上再安装一个VMM，然后利用这个VMM创建并管理虚拟机。这种后装模式称为寄生架构，因为VMM看起来像是"寄生"在操作系统上的。例如，Oracle公司的VirtualBox就是一种寄生架构。

　　(2)裸金属架构。

　　顾名思义，裸金属架构是指将VMM直接安装在物理服务器之上而无须先安装操作系统的预装模式。在安装了VMM之后，再在VMM上安装其他操作系统(如Windows、Linux等)。由于VMM"看起来"是直接安装在物理计算机上的，所以称为裸金属架构，例如KVM、Xen、VMware ESX。

　　目前，普遍认为裸金属架构的性能要比寄生架构高。很多资料都宣传说，裸金属架构是直接运行在物理硬件之上的，无须通过Host OS，所以性能更高。

　　图3-1为Xen的工作流程，其中有3个Domain。一开始，很多人会将Domain误认为是CPU的一种特殊状态，这是因为在很多文档里会用一些比较模糊的措辞，例如"此时，系统会进入Domain 0状态"，从而让人产生误解。其实，Domain在虚拟化技术里表示的不是CPU的状态，而是"域"，更通俗地说，就是一台虚拟机。

　　虽然从图3-1上看，Xen是运行在硬件之上的，但实际上，Xen严重依赖于一个特殊的Domain，那就是Domain 0。其实，Xen在发布其裸金属版本的时候，里面就包含了一个裁剪过的Linux内核，它为Xen提供了除CPU调度和内存管理之外的所有功能，包括硬件驱动、I/O、网络协议、文件系统、进程通信等所有其他操作系统所做的事情。这个Linux内核就运行在Domain 0 里面。这就是为什么当启动裸金属架构版的Xen时会自动启动Domain 0。因为没有这个Linux内核，Xen将无法工作。事实上，基于裸金属架构的VMM中往往包含了一个经过修改的Host OS。

▲图3-1 Xen的工作流程

　　因此，裸金属架构其实并不说明VMM能够抛开Host OS在硬件之上运行。如果我们把图3-1中的Domain 0放到与Xen Hypervisor平级的位置，或者放到Xen Hypervisor下面，Domain 0就与寄生架构没有区别了，如图3-2所示。而事实上，即使是寄生架构的产品，例如VirtualBox，在Host OS里面也会有一个运行于核心的驱动程序，它可以直接与物理设备打交道。

　　如果仔细看图3-2，会发现Domain 1和Domain 2与Domain 0之间还有一些通信。这与传统的寄生架构一样，Guest OS有时也是需要访问Host OS的。所以，裸金属架构本身不会给Guest OS的性能带来任何提升。

　　从目前的趋势来看，虚拟化将成为操作系统本身功能的一部分。例如，KVM就是Linux标准内核的一个模块，微软的Windows 2008也自带Hyper-V。

▲图3-2 寄生架构

　　下面将重点介绍服务器关键部件的虚拟化方法，包括CPU、内存、I/O的虚拟化。关于网卡的虚拟化方法详见第3.4节。

　　3.4 IaaS关键实现技术之网络虚拟化

　　在面向公众服务的IaaS中，网络虚拟化是必不可少的部分。IaaS网络虚拟化技术分为两类：一类是以VPN、VLAN等为代表的传统网络虚拟化技术，主要侧重于网络侧的虚拟化，例如将多个网络虚拟成一个大的网络(如VPN)，或者将一个大的网络虚拟成多个小的网络(如VLAN);另一类则是以虚拟网卡和虚拟网桥为代表的、随着云计算的兴起而发展的网络虚拟化技术，主要侧重于主机内部的网络虚拟化，例如将一块网卡虚拟成多块物理网卡。除此以外，随着云计算的兴起，网络设备厂商也推出了具备虚拟化功能的网络设备。

　　3.4.1 网络虚拟化概述

　　网络虚拟化是将多个硬件或软件网络资源及相关的网络功能集成到一个可用软件中统一管控的过程，并且对于网络应用而言，该网络环境的实现方式是透明的。该网络环境称为虚拟网络，形成该虚拟网络的过程称为网络虚拟化。更具体的，如果一个网络不能通过软件被统一管理，而需要通过改变物理组网结构才能完成网络环境的改变，则不能被称作虚拟网络。

　　在不同的应用场景下，虚拟网络的架构是多种多样的。例如，对于一个企业内部的私有云环境来说，虚拟机的用户一般是企业内部员工，可信度较高，因此对网络安全性的要求相对较低;同时，对虚拟机的访问往往是从企业内部网络发起的，虚拟机也不需要为公网用户提供服务，因此网络架构的设计可以不考虑或较少考虑公网IP地址的管理问题。相反，如果是为公网用户提供数据中心业务，对这些问题都必须给予特别的重视。

　　不同的虚拟网络架构需要相应的技术作为支撑。当前，以VPN、VLAN等为代表的传统网络虚拟化技术已经非常成熟，而随着云计算的发展，很多新的问题不断涌现，对网络虚拟化提出了更大的挑战。对于IaaS服务而言，交付给用户的不再是物理机而是虚拟机。虚拟机的优势在于其更加灵活、可配置性更好，可以满足用户更加动态的需求。因此，网络虚拟化技术也必须跟随这一脚步，满足用户对更加灵活、更加动态的网络结构的需求，同时还必须保证这一灵活性的加入不会降低网络的安全性。

　　以一个实际应用场景为例：用户从"云"中租用了3台虚拟机，其中一台虚拟机作为前端Web服务器，另外两台虚拟机作为后端数据库服务器;前端Web服务器拥有两个IP地址，分别是用于被公网访客访问的公网IP地址和用于与后端数据库服务器通信的内网IP地址。因为虚拟机所在物理机的物理网络配置是相对固定的，所以如何根据用户需求在这3台虚拟机之间构建灵活的虚拟局域网是一个关键问题。另外，这3台虚拟机可能会和其他虚拟机共同部署在同一物理机上，如何保证数据不被窃听、不被伪造成为对网络虚拟化技术提出的新需求。

　　因此，在云计算环境下，网络虚拟化技术需要解决如下问题。

　　(1)如何实现物理机内部的虚拟网络?

　　(2)外部网络如何动态调整以适应虚拟机对网络不断变化的要求?

　　(3)如何确保虚拟网络环境的安全性?如何对物理机内、外部的虚拟网络进行统一管理?

　　这些问题都是在云计算环境下产生的新问题，需要在主机网络虚拟化技术、网络交换设备虚拟化技术和IaaS服务实际运营等各个关键技术环节着手解决。

　　第6章 云计算对产业的影响

　　6.1 云计算发展的驱动因素

　　在第2章～第5章，我们对云计算的技术体系进行了全面的梳理和简要的剖析。从这些分析的结果来看，基本可以确认，云计算是一项里程碑式的技术，它翻开了IT和互联网发展历史上新的一页。从本质上说，云计算不仅是科学技术的创新，同时也是重大的社会知识创新。

　　很多人也许会说，云计算中的许多技术，如并行计算、分布式计算、虚拟化、数据集中存储访问等，在二三十年前就出现了，云计算只不过是IT概念的又一次炒作，是一种市场行为和宣传手段，用新瓶装旧酒。其实，这是一种片面的认识。根据彼得·德鲁克的创新理论，"以知识为基础的创新，需要很长的间隔时间，这一特征并不仅仅局限于科技知识的创新，也同样存在于那些基于非科学和非技术性知识的创新中。知识变成可应用的技术，进而开始被市场接受，所需要的间隔时间大约在25～35年之间。"托马斯·库恩在《科学革命的结构》(The Structure of Scientific Revolution，1962)一书中也提到，一个新的科学理论大约需要30 年时间才能转变为新的范式。"云"的基本理念和一些基础技术早已存在，但事物的发展都有其客观规律。

　　根据创新理论，"基于知识的创新几乎从不基于一个要素，相反，它们是多种不同知识的融合，而且这些知识并不局限于科学或技术知识。在所有必需的知识条件齐备之前，从事以知识为基础的创新在时间上尚未成熟。如果过早进行创新，势必遭遇失败。在大多数情况下，只有当各种要素都已经广为人知，同时可以获得，而且在某些地方已经被先行使用时，创新才会产生。"以计算机的诞生为例：二进制原理可以追溯到17世纪的一种数学理论，所有的数字可用0和1表示;19世纪上半叶，查尔斯·巴比奇将它应用到计算机器上;1890年，赫尔曼·霍利里发明了打孔机，使数字转化成"指令"成为可能;1906年，美国人李·得福斯特发明了三极管，并由此开创了电子学;1910年～1913年，在伯兰特·罗素与艾尔弗雷德·诺思·怀特黑德合著的《数学原理》一书中首次提出了符号逻辑，使人们能够用数字表示所有的逻辑概念;第一次世界大战期间，编程和信息反馈的概念问世，主要用在高射炮上;到了1918年，研制计算机所需的所有知识已一应俱全;1946年，第一台计算机才开始运转。总体来看，计算机的诞生需要5种知识，即三极管(一项重大的科学发明)、二进制理论(一项重大的数学发现)、一种新的逻辑(符号)、打孔机的设计、程序和信息反馈的概念，这些知识缺一不可。

　　云计算的出现和发展也是如此，这两年爆炸式的增长正是多方面知识和条件具备的结果。总的来说，云计算是技术、商业模式、运营组织架构3个要素共同发展驱动的结果。

　　1.技术条件

　　半导体、存储技术、网络技术的发展达到较高水平为云计算的发展提供了基础条件。硬件集成度和性能的提升遵循摩尔定律(网络带宽的提升超越摩尔定律)，价格却按指数下降，为大规模部署硬件基础设施奠定了基础。

　　并行计算、分布式计算、虚拟化等关键技术经过几十年的不断实践和完善，目前已经达到了新的高度，基本具备规模化商用条件。并行计算早在20世纪60年代初就出现了，分布式计算在20世纪80年代出现，虚拟化技术在20世纪60年代初出现，它们都经历了漫长的发展和应用过程。分布式计算目前的主要应用形式包括集群计算(紧耦合)、网格计算(松耦合)及正在发展的云计算(松、紧耦合相结合);而虚拟化技术从20世纪60年代IBM的大型机虚拟化发展到20世纪90年代末的x86虚拟化，并且不断完善，目前已基本成熟。分布式计算从以硬件为主转变到以软件为主(例如Google的分布式软件系统采用的是普通的、廉价的定制服务器，主要通过软件的方式来实现可用性、可靠性和可扩展能力);虚拟化技术则从软件发展到软、硬件配合，效率更高。

　　运维管理技术随着自动化管理、监控和集群调度技术的发展，目前已经可以管理规模庞大、遍布全球的基础设施。

　　软件开源社区的蓬勃发展，以及Linux、Apache(Tomcat)、MySQL等开源软件通过定制开发构成的云计算基础软件栈，都极大地降低了云计算部署的成本。

　　在互联网发展的过程中，计算架构也发生了巨大的变化，从早期的C/S(Client/Server，例如FTP、E-mail)，到后来的B/S(Browser/Server，以浏览器为主要客户端)，目前正在进入B/C(Browser/Cloud)阶段，浏览器的功能越来越强大，服务器也逐渐演进到大规模、分布式的服务器集群。

　　2.商业模式

　　互联网服务经过十几年的发展，已经渗透到人类社会的各个领域，从电子邮件、搜索、新媒体(如新闻、博客、微博、视频分享)、电子商务到行业信息化，都离不开互联网。从PC到笔记本电脑，再到目前正在兴起的智能手机、上网本和平板电脑，互联网终端也在发生巨大的变革，正处在从桌面互联网向移动互联网的跨越式发展中。互联网逐渐从提供内容和应用发展为能够提供软件、硬件和开发平台等传统的IT能力，从而使IT能力的提供从传统的产品模式转变为基于互联网的服务模式。

　　在这个商业模式变革中，Salesforce、Amazon和Google等互联网巨头起到了关键的作用。Salesforce在业界首先通过SaaS模式发起对商业软件的挑战，2002年首度推出SaaS CRM软件服务，并于2007年再次首度推出PaaS模式的开发平台服务;Amazon是业界首先以IaaS模式提供服务器资源的互联网提供商;Google则将PaaS和SaaS推向高潮，导致微软等传统软件厂商的直接应对。

　　因此，在云计算真正被提出之前，IaaS、PaaS和SaaS就已经由若干互联网提供商尝试和实践。这种按需订购IT能力的服务模式经过了市场的检验，并获得了认可，从而为云计算的提出及被广泛接受打下了坚实的基础。不过，目前云计算商业模式的发展还处于初级阶段，仍有许多模式和细节需要逐步完善，从而最终形成被广泛认可的、标准化的模式且为大众所接受。

　　3.运营组织架构

　　生产关系要适应生产力的发展。对于一个企业来说，技术的发展和市场的变化将最终决定其组织架构。也只有找到了适合的运营组织架构，企业才能充分发挥新技术的优势，否则将面临落后的局面。

　　在云计算被提出之前，绝大部分互联网公司都已经实现了对IT基础设施的统一部署和管理，并能根据业务和应用的需求提供IT基础设施，而且随着业务和应用的扩张，IT基础设施能够实现快速的规模化扩展。大量的应用和用户共享基础设施极大地提升了资源共享率，降低了成本;同时，通过集中的监控、维护和简单的维护界面实现了高效的运营能力，极大地降低了运维成本。互联网的这种基础设施分布化、共享式按需资源提供模式及集中运营管理的IT运营架构和管理组织模式，为云计算的低成本、易扩展及海量存储和大规模并发计算提供了运营和组织上的保证。

　　正是由于以上3个方面因素的成熟，才最终迎来了云计算的创新时代。不过，目前云计算还处于1.0时代，就像20世纪50年代计算机刚刚产生时一样，还有很多不完善之处，只有少数公司掌握了其核心技术，并具备将其转化为服务和产品的能力。对整个产业界来说，云计算在技术、商业模式和运营组织架构方面的研究和实践仍处于起步阶段，还需要进一步的完善和发展。而对于任何一个公司或组织，不论是希望掌握和使用云计算技术，还是希望推出基于云计算的技术和产品，都需要具备这3个方面的能力，才能顺应产业的发展，跟上时代的潮流。

　　6.2 云计算是一种破坏性创新

　　由于核心技术、商业模式和运营组织三大要素的发展、成熟，云计算瓜熟蒂落，并给整个互联网和IT业界带来了一次新的破坏性创新。这种破坏性创新主要表现在以下3个方面。

　　由于云计算技术和服务模式的应用，使IT应用、产品或服务的获取和使用变得更为简便。在云计算的应用环境下，用户只需要有浏览器，能够连上网络，即可使用云计算服务，计算资源、开发平台及软件应用的获取和使用等都变得简单了。

　　由于云计算技术的引入，使IT应用、产品或服务的成本显著降低。虽然云计算暂时难以保证本地计算模式的稳定性、时效性及私密性，但是它依靠在成本上的优势已经吸引了大量的中小型企业及部分大型企业的关注，逐渐扩大了其影响力，并为市场所接受。

　　云计算对市场现存者(传统IT产业链)产生了破坏性的冲击。云计算使IT产业格局发生了变化。一方面，云计算导致旧的IT产业链整合加速;另一方面，云计算给传统IT产业链的企业带来了颠覆性的挑战，也吸引了新的重量级参与者加入产业链。

　　根据破坏性创新理论，云计算利用技术进步效应，从IT产业不断增高的投入和运营成本的薄弱环节切入，重构传统的IT市场结构，创新或优化IT产品和服务，被认为将成为IT产业的第三次革命。哈佛大学的Clayton Christensen的理论研究表明，在如今迅猛演变的商业世界里，通过破坏性创新创建的新业务的成功概率要比通过传统的维持性创新创建的新业务的成功概率高10倍以上。换句话说，云计算已不仅局限于技术革命，它在未来10年将颠覆现有的产业格局，创造新的产业链和更大的产业体系，不断开创新的商业模式，并革新传统的IT运营体系。如果想在今后的IT产业竞争中占据一席之地，甚至成为产业链新的主导者和价值分享者，就需要一方面顺应IT和互联网融合的大趋势，另一方面主动在核心技术能力的储备和提升、对商业模式的摸索与创新及对运营组织的调整等方面进行持续的推进，以适应整个产业和技术的快速发展和转变。同时，掌握核心技术、具备商业模式创新能力及采用适应云计算的运营组织这3个方面也是一个企业能否在云计算时代取得成功甚至引领风骚的关键因素。

　　虽然云计算对整个IT产业的影响将十分深远，但新的产业链和经济生态系统的完全形成仍然可能需要15～20年甚至更长的时间。在这一演进过程中，将始终伴随着激烈的竞争和冲突，最为关键的争夺将主要围绕以下主线展开。

　　两大产业阵营--互联网云和IT云。

　　两大技术流派--分布式架构和虚拟化架构。

　　两大主流市场--公有云和私有云。

　　第8章 电信运营商与云计算

　　作为传统的通信和信息服务提供商，电信运营商在提供大规模、标准化的云计算服务方面具有天然的优势，并与IT厂商、互联网公司共同构成了云计算产业的3股核心势力。本章首先对云计算和互联网的经济规律进行探讨，对云计算产业链进行更深入的剖析;然后，通过分析电信运营商在云计算时代面临的的机遇和挑战，给出其在产业链中的定位;最后，收集、整理了国内外电信运营商在云计算方面的应用和案例供读者参考。

　　8.1 云计算的基本经济规律及产业链分析

　　从IT产业的发展历史来看，每一次新的产业革命都是由技术驱动的，技术的发展会带来新需求，新需求的出现又会促进技术的发展，形成一个正反馈过程，然后开始形成技术的事实标准，并随着服务规模的扩大，最终形成了业务产品的服务规范和基本的商业模式。第6章曾讨论过当前云计算的两大产业阵营--互联网云和IT云。这与前几次IT革命类似：首先，获益或占据先发优势的必定是技术提供者;在云计算产业逐步走向成熟的过程中，电信运营商将发挥越来越重要的作用，并形成整个产业发展的第三极力量。

　　电信运营商是最靠近用户的服务提供商，在将云计算转化为大规模、标准化服务方面有着无可替代的优势和地位。同时，电信运营商也是云计算技术最大的用户，在促进云计算的技术标准化和产品标准化方面，也会起到重要的引导和推动作用。对电信运营商来说，云计算为其今后的发展提供了难得的历史机遇。如何把握住这次变革的浪潮，从容应对新的IT变革带来的各种挑战，是电信运营商成功实现产业服务升级和战略转型的关键。

　　云计算的出现最终将促使整个互联网成为一台巨大的计算机。云计算与互联网密不可分，它们遵循相同的经济规律和生态发展方式。两者之间又是相互促进的：互联网的发展将促进云计算的进一步发展;同时，云计算的发展也将改变现有的互联网生态系统。要想更好地认识和理解云计算产业的发展趋势，就必须结合对互联网的认识来进行。

　　为此，本节首先对互联网的经济本质进行分析，澄清几个容易混淆的概念，指出互联网经济的基本规律，然后对整个云计算产业链进行系统性的阐述。

　　8.1.1 互联网的本质和基本经济规律

　　目前人们所说的"互联网"通常是广义的互联网，它由两层组成，即以TCP/IP为核心的狭义互联网(Internet)和以万维网(World Wide Web，WWW)为代表的应用层。

　　1.第一层：以TCP/IP为核心的狭义的互联网

　　这一层的主要作用是通过计算机之间的电缆互连，将信息包以极低的成本传输。它的作用类似于铁路轨道和信号系统，俗称"管道"，是整个互联网系统中的基础设施和信息物流系统。现在，互联网已成为全球信息沟通中使用最普遍的一种低成本工具。

　　互联网的哲学是：网络是中立和无控制的，任何人都没有决定权;网络是应用无关的，它的任务就是如何更好地传输数据包。要深入探究这一点，就要从互联网最初的设计出发。20世纪70年代创建互联网的时候，带队设计师文特·瑟夫(Vint Cerf)和鲍伯·卡恩(Robert Kahn)面对的困难有两个，即如何设计一个可以无缝连接到其他网络的系统，以及如何设计一个面向未来的网络。他们给出的答案简单得惊人，基于两个公理：首先，不应该存在拥有者或控制中心，没有任何机构能决定谁可以加入网络或者网络的用途;第二，网络不应该只被优化为任何特定的应用。这就形成了一个简单网络的想法，它只有一件事情可做--在网络的一端获取数据包，并尽量完整地将其递送到目的端。网络对于这些数据包的内容始终保持中立态度，它们可能是电子邮件片段、视频、语音、图片……网络不在乎它们是什么，并对它们一视同仁。这就是目前互联网的基石--TCP/IP协议，并通过它建立了全球性的互联网，开辟了一个全新的时代。在这个网络世界中，如果你有一个想法可以用数据包实现，那么网络会帮你完成，为你而做，而你也无须得到谁的许可。

　　对网络来说，其价值体现出了很强的使用外部性(Adoption Externality)特征，即用户不仅能从自己的使用中获益，还能从其他人的使用中获益。假定每个人都因网络系统中增加了一个连接电话网或电子邮件系统的用户而增加了1元的价值，那么如图8-1所示：在用户a、b、c、d加入网络后，如果用户e加入网络，他会从用户a、b、c、d那里得到4元的价值，而其他4个用户都会因为用户e的加入而获得额外的1元价值，这样，入网外部性共有4元的额外外部价值。

▲图8-1 网络价值性分析

　　正是价值的外部性特征导致了网络的规模经济效应，即其发展规模越大，经济价值也随之增大，形成一个"胜者全得"的市场(Winner-Take-all-Market)。因此，对互联网接入服务提供商来说，网络规模和用户规模就是其核心竞争力，这也体现出"强者恒强"的马太效应。由于这种市场的惯性往往很大，因此一旦一种产品成为市场主导，其他产品想要追赶将非常困难，这要求企业在早期就应企图普遍超出对手。

　　那么，在互联网接入服务市场，电信运营商的利润空间又是如何确定的呢?这取决于网络的建设成本和同类公司的竞争定价。电信运营商主要提供的是互联网基础设施，包括由其建设的整个基础网络和各种终端设备。其中，基础网络包括接入网、承载网、传输、交换、数据、基站等，终端包括PC、手机、PDA、Kindle、平板电脑等。互联网的单位成本遵从摩尔定律。摩尔定律反映了计算机实物载体价格的变化，随着互联网的发展，有3种技术的应用将像电能的应用一样广泛。

　　计算机处理器：升级速度最慢。

　　数字化存储装置：每1.5年容量提高1倍。

　　带宽：每隔9个月光纤的数据传输速率提高1倍。

　　物理学决定了晶体管某一天会降价到(趋近于)零，但需要的晶体管数量则趋向于无穷大，具有物理属性的互联网基础设施最终将稳定在一个恒定的价值范围内，并具有一定的低利润范围，主要靠规模效应实现其盈利和发展。

　　图8-2所示的经济模型体现了互联网基础设施层面随着时间推进的发展趋势。

▲图8-2 互联网基础设施层面的经济模型

　　人均带宽K1 = 网络带宽/用户总数：人均带宽不断提高，呈指数性增长。

　　带宽单价K2 = 网络总收入/网络带宽：带宽单价不断下降，趋向于一个较低的稳定价格。

　　每用户的网络接入价格 = K1 K2，保持基本恒定。

　　用户数：受人口数量限制，用户总数具有上限。

　　基于以上模型，我们认为目前我国的人均接入带宽还比较低，用户渗透率有很大的提升空间，因此电信运营商还有一定的发展空间。但当人均带宽接近欧美等发达国家时，市场会基本饱和，这时就需要依靠云计算、物联网等新的产业拉动因素带来新的增长点。例如，IDC业务在提供传统网络接入服务的同时，向计算、存储等IT能力拓展，向"信息电厂"的目标努力，扩展业务范围，将带来新的收入增长。

　　2.第二层：以万维网为代表的应用层

　　这一层包括含万维网在内的多种类型的流量和应用，构成了人们常说的互联网业务和信息经济。目前普遍存在的认识误区是将互联网和万维网混作一谈。

　　我们把互联网看成所有东西都在它上面运行的铁路轨道和信号系统。在铁路网络中，不同类型的交通工具在这些设施上运行，可能有高速特快列车、慢停列车、通勤列车、货运列车和专业维修列车(有时)。在互联网上，万维网仅是其上运行的虚拟轨道的流量来源之一。其他类型的流量，包括通过对等网络或从iTunes商店传输音乐文件、通过BT下载电影文件、软件更新、电子邮件、即时信息、通过Skype和其他VoIP(互联网电话)服务进行交谈、流媒体视频和音频及其他的各种私有协议承载的信息。万维网是巨大的和非常重要的，但它仅仅是在互联网上运行的许多事物之一。互联网是非常巨大的，远远超过运行在它上面的什么东西。了解这些区别，是理解整个互联网经济的关键和基础。

　　下面对信息经济进行深入讨论。

　　首先来看信息的成本构成。摩尔定律反映了计算机实物载体的价格变化，而信息则是建立在这种载体上的无重量的商品。字节(信息)的价格有升有降，商品化的信息(人人都能得到同样的版本)想要变得免费，而客户定制(用户得到对他而言独特的、有意义内容)的信息则想要变得昂贵。换句话说，充足的信息想要变成免费的，而稀缺的信息想要变得昂贵，这符合传统经济学中的供需决定价格及稀缺性的原则。

　　其次，在信息经济中，信息流的方向就是金钱流动的方向。在这里需要特别关注两个非货币因素，分别是注意力经济和声誉经济。在信息经济时代，由于信息充裕，被信息消耗的任何事物都处于稀缺状态中。人的注意力是最容易被消耗的，因此它变得稀缺，变得有价值。在信息中，另外一个稀缺资源就是声誉。在万维网上，衡量声誉的方法就是超链接。一个超链接被引用得越多，就代表它的声誉值越高，会带来更多的点击和流量。互联网信息经济模式的核心就是如何将声誉经济转化为注意力经济，再转化为货币。这方面最成功的案例就是Google的AdSense，它通过PageRank(网页排名)来衡量每一个超链接的经济价值(将声誉转化为注意力)，再依据与网页内容匹配的关键字推送广告，使用户通过广告的点击付费获取收益(将注意力转化为货币)。在其他成功的互联网服务提供商提供的服务中都可以看到类似的商业模式，如Facebook和MySpace通过朋友之间的人际关系、eBay通过买家和卖家的评级标准、Twitter通过追随者数量建立从声誉(相互推荐内容等)到注意力的转化，并进而形成到货币的转换。

　　最后，再来看看信息经济的市场结构。传统市场是买卖双方相匹配的系统和买卖分立的单层结构，产品的供需双方基本上都是以货币方式进行结算的。而互联网信息经济市场则是一个多方共存的生态系统，只在某些方面直接进行现金交易。这一市场是统分结合的双层结构："统"的一层是基础业务平台，是免费生态系统;"分"的一层是多元增值业务，直接进行现金交易。网络游戏就是信息经济的典型案例，目前普遍采用了"游戏免费+道具收费"的商业模式。大部分玩家通过玩游戏获取虚拟货币和虚拟装备，他们提供的是注意力;而少部分高端玩家不想付出时间(注意力)，所以用现金方式购买虚拟货币和虚拟装备。这两类玩家之间也可以发生交易，即现金与注意力的转化。

　　总而言之，人们常说的广义的互联网其实是由互联网基础设施承载层和信息应用服务层构成的，它们都遵循网络经济的一些基本规律，都是"胜者全赢"的市场。因此不论是定位在哪一层的企业，都要力争占据先发优势，尽快取得规模效应，实现对市场的有效垄断。但是，这两层在其经济本质上有很多不同的运行规律。

　　对于互联网承载层，由于受到物理设施和成本的制约，经济规模总量有限，从长期来看很难获得高利润，其增长在于如何有效地发展用户和开拓业务范围，提高业务渗透率，或从网络接入服务向其他领域渗透。在信息应用层，关键是要找到将声誉、注意力等非货币因素向货币因素转化的商业模式，其前提是如何向用户提供他们感兴趣的应用和服务，以及如何有效地聚合流量，开展流量经营。

　　云计算本质上也遵循互联网经济的基本规律，同样是"胜者全赢"的市场，具有技术优势的企业会具备先发优势，并能够形成规模优势，后进入者则主要依靠成本及新的产品和服务形式或创新的商业模式来颠覆和抢占市场。与互联网类似，也可以将云计算区分为云计算基础设施层和云信息服务层。云计算基础设施层提供的是虚拟化后的计算、存储、网络资源服务，即电信运营商在提供传统网络带宽服务基础上的升级服务，其成本符合摩尔定律，价格和利润取决于市场竞争条件。与互联网承载层不同的是，由于承载的信息成指数增长，其整体的资源需求会长期保持较快的增长速度。在云信息服务层，企业可通过云计算这一新的技术手段为用户提供更好的产品和服务体验，获得新的收入。从长远来看，最后的竞争将集中在信息及应用的汇聚、整合和二次的组织呈现，对开发者和用户注意力的争夺，以及将信息和注意力转化为金钱的商业模式上。