云计算(CloudComputing)是分布式计算(DistributedComputing)、并行计算(ParallelComputing)、效用计算(UtilityComputing)、网络存储(NetworkStorageTechnologies)、虚拟化(Virtualization)、负载均衡(LoadBalance)、热备份冗余(HighAvailable)等传统计算机和网络技术发展融合的产物。

美国国家标准与技术研究院(NTSI)定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池(资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务)，这些资源能够被快速提供，只需要投入管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。

我国云计算专家刘鹏将云计算定义为：云计算是将计算任务划分在大量计算机构成的资源池上，从而使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种相应的软件服务。

IBM公司认为：云计算是描述一种系统平台或者一类应用程序的，云计算平台可以按需进行动态地部署、配置、重新配置以及撤销资源。

另外有研究者认为云计算定义为一种新兴的商业计算模型，将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务。能够将企业从沉重复杂的IT架构中解放出来，实现按需灵活配臵，专注于创新和主业。

总体上来说，云计算是一个分布式虚拟化的复杂大系统，是一个具备高度扩展性和管理性并能够利用网络胜任终端用户应用软件计算或者存储基础架构的系统池。

(1)电厂模式阶段：电厂模式就好比是利用电厂的规模效应，来降低电力的价格，并让用户使用起来更方便，且无需维护和购买任何发电设备。云计算就是这样一种模式，将大量分散资源集中在一起，进行规模化管理，降低成本，方便用户的一种模式。

(2)效用计算阶段：在1960年左右，当时计算设备的价格是非常高昂的，远非普通企业、学校和机构所能承受，所以很多人产生了共享计算资源的想法。1961年，人工智能之父麦肯锡在一次会议上提出了“效用计算”这个概念，其核心借鉴了电厂模式，具体目标是整合分散在各地的服务器、存储系统以及应用程序来共享给多个用户，让用户能够像把灯泡插入灯座一样来使用计算机资源，并且根据其所使用的量来付费。

(3)网格计算阶段：网格计算研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多低性能的计算机来处理，最后把这些计算结果综合起来攻克大问题。可惜的是，由于网格计算在商业模式、技术和安全性方面的不足，使得其并没有在工程界和商业界取得预期的成功。

(4)云计算阶段：云计算的核心与效用计算和网格计算非常类似，也是希望IT技术能像使用电力那样方便，并且成本低廉。但与效用计算和网格计算不同的是，2014年在需求方面已经有了一定的规模，同时在技术方面也已经基本成熟了。

(1)超大规模。“云”具有相当的规模，Google云计算已经拥有100多万台服务器，Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。

(2)虚拟化。云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。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。

(3)高可靠性。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。

(4)通用性。云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。

(5)高可扩展性。“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。

(6)按需服务。“云”是一个庞大的资源池，你按需购买；云可以象自来水，电，煤气那样计费。

(7)极其廉价。由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。

(8)完善的运营机制：云服务提供商提供专业的运维团队帮助管理用户信息，按照严格的权限管理策略保护用户数据的安全，提供先进、庞大的数据中心保存用户的数据。

(9)自动化：对于云计算中的多种资源应用，大多都能够通过一定的方式实现远程自动化部署和管理，自动化的方式从很大程度上降低的运维的成本和复杂度。

云计算技术架构由云服务厂家从硬件供应商处采购计算机主机硬件设备、数据交互的网络硬件设备、存储设备等。通过将这些设备托管到第三方或自建的数据中心并部署云计算企业的云服务管理系统，对外提供诸如云软件、云平台、云基础设施的服务。因此，云计算整体架构主要包括数据中心和云计算服务使用者等五个部分组成。

(1)数据中心

云计算数据中心主要包括传统的数据中心，企业通过特定技术能力建设信息基础设施的数据中心，云计算企业和运营商合作租赁的数据中心和自建数据中心。不同企业使用不同类型的数据中心。云计算企业会通过成本计算和业务规划建立自己的数据中心对外提供具有企业自身特点的云服务。

(2)基础设施即服务

云计算基础设施即服务是将诸如计算机服务器主机，各类型的数据存储设备，数据交互的网络设备以及其他的硬件等组成物理硬件资源集合。将计算、网络和存储等通过软硬件虚拟化技术池化。

(3)平台即服务。云计算平台即服务概括性的包括服务管理，计算运行时环境和服务等。随着云计算的不断发展，平台即服务涵盖的内容也越来越多，包括平台管理服务、数据库存储服务、消息中间服务等。

(4)云计算软件即服务。以往的软件部署在客户的主机上，而云计算的软件服务突破性的将软件的运行环境移动到云端对外开放服务模式。对云服务使用者提供打开即用的软件服务，使用者只需要登录后就能通过诸如手机等终端直接使用浏览器或专用的客户端入口进行服务访问。如可以通过电脑访问在线文档，浏览器直接访问邮件服务、即时通信服务等。随着视频行业的发展，视频服务也成为一种云软件服务。云计算的发展为行业提供基础能力，产生了很多具有行业属性的行业软件，如电子商务、快递、企业信息化、公共交通、公共医疗等行业形成新的云计算软件。

(5)云计算使用者。顾名思义，云计算使用者是云服务的客户。云计算企业为使用者提供了基础设施、平台和软件不同类型的服务。个人或企业使用者根据其自身技术积累和技术能力的不同大致分三类。第一类是IT技术相对薄弱的使用者更倾向于使用即开既用的SaaS服务，第二类有一些IT技术能力的企业倾向于基于云服务厂商的PaaS服务进行个性化定制开发，研发适合自己行业和企业的应用。第三类是一些IT能力较强的企业，只期望依赖云服务厂商的基础设施。将机房、主机、网络、存储相关的硬件管理和运维工作交给云计算企业，基于云基础设施基础搭建自己的平台，开发自己的软件和应用，实现自身业务的发展需要

从部署云计算方式的角度出发，云计算可以分为4类。

公有云：公有云通常指第三方提供商提供给用户进行使用的云，用户无需购买硬件、软件或支持基础架构，只需为其使用的资源付费即可；公有云一般可通过互联网使用。阿里云、腾讯云和百度云等是公有云的应用示例，借助公有云，所有硬件、软件及其他支持基础架构均由云提供商拥有和管理

私有云：私有云是为一个客户单独使用而构建的云，因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效的控制。使用私有云的公司拥有基础设施，并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式

混合云：混合云是公有云和私有云这两种部署方式的结合。由于安全和控制原因，企业中并非所有的信息都能放置在公有云上。因此，大部分已经应用云计算的企业将会使用混合云模式

社区云：是有共同利益(如任务、安全需求、政策、遵约考虑等)并打算共享基础设施的组织共同创立的云。

在现行的国标 GB/T32400-2015《信息技术 云计算概览与词汇》中有明确说明，云能力类型是根据资源使用情况对提供给云服务客户的云服务功能进行的分类。这三类能力类型有不同的关注点，即相互之间的功能交叉最少。具体包括有：

(1)应用能力类型。云服务客户能使用云服务提供者应用的一种云能力类型。

(2)基础设施能力类型。云服务客户能配置和使用计算、存储或网络资源的一种云能力类型。

(3)平台能力类型。云服务客户能使用云服务提供者支持的编程语言和执行环境来部署、管理和运行客户创建或获取的应用的一种云能力类型。

同时，此国标中也有明确指出，典型的7种云服务类别包括有： ；

1)通信即服务(CaaS)。为云服务客户提供实时交互与协作能力的一种云服务类别。  ；

2)计算即服务(CompaaS)。为云服务客户部署和运行软件提供配置和使用计算资源能力的一种云服务类别。  ；

3)数据存储即服务(DSaaS)。为云服务客户提供配置和使用数据存储及相关能力的一种云服务类别。

 ；4)基础设施即服务(IaaS)。为云服务客户提供云能力类型中的基础设施能力类型的一种云服务类别。  ；

5)网络即服务(NaaS)。为云服务客户提供传输连接和相关网络能力的一种云服务类别。

6)平台即服务(PaaS)。为云服务客户提供云能力类型中的平台能力类型的一种云服务类别。

7)软件即服务(SaaS)。为云服务客户提供云能力类型中的应用能力类型的一种云服务类别。

通常，我们所说的主要是指基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)以及软件即服务(SaaS)。此三类服务类别依次向上分层形成堆栈结构

(1)基础设施即服务(IaaS) 基础设施即服务是最底层的服务类别，提供给用户虚拟计算机或者物理计算机、存储磁盘空间、物理网络或虚拟网络、网络安全设施等计算资源；使用者在这些资源以上安装和运行各类应用程序(如 windows、linux、oracle 和 ESB 等)。 用户能通过互联网便捷地获得如同普通服务器的基础设施资源。

(2)平台即服务(PaaS) 平台即服务是中间层的服务类别，为开发者供给经由网络开发各类应用的包含操作系统、数据库、开发工具软件等基本环境的中间平台。PaaS 层将这种基本环境以 SaaS 服务的方式呈现给那些开发者用户。

(3)软件即服务(SaaS) 软件即服务也是最顶层的服务类别，云计算 SaaS 供给者按通常按照一些共性开发好相应的服务产品，使用者只需要通过网络访问并使用这些服务产品即可。使用者只需要向供给者按需求量租用这些云端上的软件，来实现自己企业生产运行即可。

针对这三种服务类别更为详细、通俗的表述及其优弱点和应用范围，如表所示。

(1)编程模型：编程模型MapReduce是Google开发的java、Python、C++编程模型，它是一种简化的分布式编程模型和高效的任务调度模型，用于大规模数据集(大于1TB)的并行运算。严格的编程模型使云计算环境下的编程十分简单。MapReduce模式的思想是将要执行的问题分解成映射(Map)和化简(Reduce)的方式，先通过Map程序将数据切割成不相关的区块，分配(调度)给大量计算机处理，达到分布式运算的效果，再通过Reduce程序将结果汇总整合并输出。

(2)数据存储技术：海量数据分布存储技术云计算系统由大量服务器组成，同时为大量用户服务。因此，云计算系统采用分布式存储的方式存储数据，用冗余存储的方式保证数据的可靠性，云计算系统中广泛使用的数据存储系统是Google的GFS和Hadoop团队开发的GFS的开源实现HDFS(Hadoop Distributed File System)。

(3)海量数据管理技术：云计算需要对分布的、海量的数据进行处理、分析。因此，数据管理技术必须能够高效的管理大量的数据，云计算系统中的数据管理技术主要是Google的BT(Big Table)数据管理技术和Hadoop团队开发的开源数据管理模块HBase.BT是建立在GFS，Scheduler，LockService和MapReduce之上的一个大型的分布式数据库，与传统的关系数据库不同，它把所有数据都作为对象来处理，形成一个巨大的表格，用来分布存储大规模结构化数据.Google的很多项目使用BT来存储数据，包括网页查询，Google earth和Google金融。

(4)虚拟化技术：虚拟化技术通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离，它包括将单个资源划分成多个虚拟资源的分裂模式，也包括将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。虚拟化技术根据对象可分成存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化等，计算虚拟化又分为系统级虚拟化、应用级虚拟化和桌面虚拟化。

(5)云计算平台管理技术：云计算平台管理技术云计算资源规模庞大，服务器数量众多并分布在不同的地点，同时运行着数百种应用，如何有效的管理这些服务器，保证整个系统提供不间断的服务是巨大的挑战。云计算系统的平台管理技术能够使大量的服务器协同工作，方便地进行业务部署和开通，快速发现和恢复系统故障，通过自动化、智能化的手段实现大规模系统的可靠运营。

云安全联盟(Cloud Security Alliance，简称CSA)于2011年提出了云安全知识体系模型，包含六大知识模块：云计算简介、云计算基础设施安全、管理云计算安全性和风险、云计算中的数据安全、保护云应用和用户、云安全运行。CSA是2008年12月在美国发起，中立的非盈利世界性行业组织，致力于国际云计算安全的全面发展。全球500多家单位会员，9万多个个人会员。聚焦在云安全领域的基础标准研究和产业最佳实践。CSA发布的“云计算关键领域安全指南”是云安全领域奠基性的研究成果，得到全球普遍认可，具有广泛的影响力。

云计算系统运用了许多技术，其中以编程模型、数据存储技术、数据管理技术、虚拟化技术、云计算平台管理技术最为关键。

赛迪顾问发布《2022年中国云计算发展十大趋势》分别是

趋势一：从部署模式来看，融合中心云和边缘云、公有云和私有云能力的混合云将更好适应政企对IT的多元化需求

趋势二：从行业平台来看，具有场景属性的行业云、特别是国家易于统筹的行业云平台将大规模建设

趋势三：从制造业场景应用来看，加速制造业设备上云和业务系统上云成为制造业数字化转型的重要举措

趋势四：从企业类型来看，实体经济企业特别是大型集团类企业将成为“上云用云”的主力军

趋势五：从系统平台来看，云平台的兼容适配性成为标配，进一步推动重构IT基础设施和自建IT生态

趋势六：从技术融合来看，云计算与数字孪生、机器学习、区块链等数字技术交叉融合进一步增强价值

趋势七：从云安全来看，基于零信任的防护体系能为云的安全性提供可靠保障

趋势八：从云服务来看，高性能和低时延的云是承载视频、元宇宙等新业态的最佳平台

趋势九：从开源来看，开源重塑云操作系统软件，助力PaaS和SaaS层产业链协同开发创新

趋势十：从基础设施来看，“绿色低碳+资源云化”的数据中心改造势在必行

参考资料：

[1]王耀福. 云计算商业模式创新研究[D].北京邮电大学，2021.

相关报告：

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