中國電子學會云計算專家委員會委員、解放軍理工大學教授劉鵬(騰訊科技攝)
騰訊科技訊 11月2日下午消息，“網(wǎng)絡技術創(chuàng)新應用論壇暨2009云計算產(chǎn)業(yè)峰會”在北京國際會議中心舉行。作為2009中國互聯(lián)網(wǎng)大會的重要組成部分，本次峰會將以“解讀云計算中的沸點與精彩”為主題，重點探討云計算的應用與發(fā)展趨勢，對用戶信息化應用將產(chǎn)生的實際影響，分享最新研究成果及實踐經(jīng)驗。云計算的理念和模式如何能夠在中國特色互聯(lián)網(wǎng)應用中落地，給中國互聯(lián)網(wǎng)用戶切實帶來怎樣的革命性進步，都將在2009云計算峰會中給出全新答案。
2009互聯(lián)網(wǎng)大會會于11月2日至3日在北京召開，騰訊科技作為官方指定戰(zhàn)略合作門戶網(wǎng)站、官方指定獨家合作新聞中心進行全方位的視頻、圖文采訪與直播。特設立4個現(xiàn)場專訪間，力邀業(yè)界專家與企業(yè)代表剖析產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀，暢談產(chǎn)業(yè)前景，并就金融危機一年來的發(fā)展進行深度解讀。
以下為中國電子學會云計算專家委員會委員、解放軍理工大學教授劉鵬演講的文字實錄：
演講題目：《云計算－－將計算變成水和電》
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劉鵬：我今天主要講講云計算一些內(nèi)在的東西，從技術上看，它到底是什么？另外，云計算為什么受歡迎？然后我們對未來做一些預測。
我們有一個夢想。這個夢想始于很多年前。就是我們希望使用互聯(lián)網(wǎng)上的資源能不能像水和電一樣，打開龍頭插上插頭就可以使用了，而不必關心計算、存儲、數(shù)據(jù)資源在什么地方。這個夢想有沒有實現(xiàn)呢？我們正一步一步走向這個實現(xiàn)階段。
首先我們看網(wǎng)格計算。所謂網(wǎng)格計算，是在動態(tài)變化，由多個機構組成的虛擬組織中協(xié)調(diào)資源共享和求解問題。網(wǎng)格現(xiàn)在發(fā)展得怎么樣呢？現(xiàn)在美國的TeraGrid網(wǎng)格已經(jīng)集成了幾百家機構的高性能計算資源。歐洲的EGEE網(wǎng)格已經(jīng)集成了48個國家250個站點的資源，平均每天運行的作業(yè)量是15萬個。這個已經(jīng)朝我們剛才說的夢想前進了一大步。但是這個網(wǎng)格為什么沒有引起我們極大的興趣呢，因為這個網(wǎng)格主要是局限于一些大的研究機構，沒有走進我們的日常生活。
走進日常生活的計算就是云計算。由于公眾對網(wǎng)格的熱情不像以前那么濃了，現(xiàn)在逐漸成為科學家的一種基礎設施了，而且它的應用面是有限的。但是云計算，大家可以看到，從07到09年增長速度是非?？斓?。包括Google、亞馬遜、微軟、IBM這些重要的大公司，以及Facebook、Salesforce這樣的小公司也在用云計算。
我對云計算下的定義是：云計算是一種商業(yè)計算模型，它是將計算任務分布在由大量計算機構成的資源池上面，使各種應用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計算力，存儲空間和信息服務。我們理解的云計算實際上是一個資源池，就好象今天中午我們在吃自助餐一樣。原來我們各點各的菜，現(xiàn)在我們把所有的菜集中在一起，你可以按需獲取你的資源。資源共享了，品種多了，浪費少了。你點來的菜，可能吃掉的只有50%，這還因為我們每天飲食的需求基本上是確定的。如果你每天的需求是不確定的，浪費還會更嚴重。有的時候我們非常餓的時候，點的菜非常多，但是吃不掉。
我們來看看亞馬遜提供的典型的云計算服務，一個是S3，叫簡單存儲服務。S3提供給公眾的編程接口很簡單，就是把數(shù)據(jù)放到虛擬的桶里，交給亞馬遜。想要的時候，把桶中的數(shù)據(jù)取出來。存儲方式的確非常簡單，但是使用起來不方便，用戶必須要調(diào)這個接口，而且沒有目錄，不能直接存儲文件，因為它不支撐POSIX接口。但是S3非常受歡迎，為什么呢？它非常便宜。你存儲一個GB的數(shù)據(jù)，存放一個月只需要花費0.15美元。
我們再來看看亞馬遜的EC2服務，即彈性計算云服務。有了EC2，你可以用租用亞馬遜的服務器，動態(tài)租用它10臺機器，或者是100臺機器。它給你提供一個工具，這個工具可以把你機器目前運行的環(huán)境整個打成一個包，這個包叫一個映象。將這個映象傳到亞馬遜的服務器上面，展開之后就可以恢復出跟你機器一模一樣的環(huán)境，這個過程叫做虛擬化。我想將租來的機器虛擬化什么樣都可以，比如我想將租用的機器做成一個數(shù)據(jù)庫，做成一個網(wǎng)站，做成數(shù)據(jù)處理節(jié)點，都可以。我覺得，這是EC2受歡迎最根本的原因之一，即通用性，它使用亞馬遜云計算可以用來滿足各種應用的要求。EC2受歡迎的第二個原因是它的可伸縮性。你的一個映象可以傳到十臺機器，也可以傳到一百臺機器，只要你付錢。當業(yè)務量大的時候，你可以多租一些機器，當業(yè)務量下來的時候，你可以退掉一些機器。EC2受歡迎的第三個原因是它非常便宜，租用一個服務器一小時，只需要付0.10美元，比到網(wǎng)吧用電腦還要便宜得多。
由于亞馬遜提供了非常便宜又非常強大的服務，所以我們可以用它來做以前想都沒想到的事情。比如這家小公司，它的設施基本都可以租用亞馬遜的機器，存儲的數(shù)據(jù)是放在S3服務，處理節(jié)點用的是EC2。還有一家公司SMUGMUG，它的網(wǎng)站上面已經(jīng)有幾億張高清圖片，擁有幾十萬付費用戶，這么大的規(guī)模，這家公司人數(shù)只有五十人，之所以如此，是因為它所有的設施都是托管于亞馬遜的。紐約時報曾經(jīng)使用亞馬遜的服務，在24小時之內(nèi)就把歷史上所有的文章從TIF格式轉化成PDF格式，一共才花了240美元。別少看這240美元，它可以租2400個機器小時。如果紐約時報要用自己的機器來完成的話，需要幾個月的時間才能做好。所以亞馬遜的服務給業(yè)務量不確定應用帶來非常大的好處。事實上，大多數(shù)互聯(lián)網(wǎng)應用都是業(yè)務量不確定的。
我們再來看看Google。Google幾乎所有的業(yè)務，包括Gmail、Google Maps、Google Earth、Google Docs和新近出來的Google Wave，全部都是在云計算上運行的。我們可以通過各種終端、在各種平臺上訪問Google服務，可以是手機，可以是PC，也可以是Macintosh，或者在Linux環(huán)境中。Google之所以能夠做到這一點，根本原因是它后面的云計算設施。Google把這些云設施建到非常偏遠的地區(qū)，比較冷和靠近電站的地區(qū)，用電成本非常低，通過光纖傳信息來代替通過電線傳電力。Google有一個說法，傳輸光子的成本要遠遠地公共低于傳輸電子。Google的云計算數(shù)據(jù)計算中心目前分布于30多個不同地點，共有200多萬臺計算機。我們來看看一些圖片，這些云設施，被人們稱為“信息時代的核電站”。再看看機房內(nèi)部，有些機房里的機器就是一大堆普通的PC。極其廉價，但非常容易壞。Google認為，機器會壞是正常的，不壞是不正常的。Google牛就牛在任意一個節(jié)點壞，或者兩個節(jié)點同時壞，它的數(shù)據(jù)不會丟，服務不會中斷。它的云計算設施管理起來也非常方便，一個人可以管理上千臺機器。這個人用小推車推了一些機器，看到機架上哪臺機器的燈在閃，就將它拿下來，換一個新的插上去就可以了。你們看，圖片上的機器是難看的背面對外，為什么？更換方便！
要做到這個境界，Google主要依靠四個技術：GFS、MapReduce、Bigtable和Chubby。這里我主要講下Google文件系統(tǒng)GFS。這個文件系統(tǒng)能做什么呢？我們看這張圖：GFS將集群里的節(jié)點分為管理節(jié)點和數(shù)據(jù)節(jié)點兩類。管理節(jié)點存儲元數(shù)據(jù)，客戶端通過訪問管理節(jié)點來獲得文件應該存儲在什么位置的信息。一個文件被分布若干塊存儲于不同的數(shù)據(jù)節(jié)點上，客戶端從管理節(jié)點知道存儲的節(jié)點編號后，就可以直接訪問數(shù)據(jù)節(jié)點存取數(shù)據(jù)。這樣，數(shù)據(jù)傳輸是直接發(fā)生在客戶端與管理節(jié)點之間的，管理節(jié)點只需要處理元數(shù)據(jù)訪問請求，從而不會在管理節(jié)點形成瓶頸。我們再來看數(shù)據(jù)是怎么存放的。Google的數(shù)據(jù)塊是比較大的，默認是64MB一塊，這和Google應用的特點有關。任何一塊數(shù)據(jù)在GFS里默認是有3份的，當客戶端向數(shù)據(jù)節(jié)點A存儲了一個數(shù)據(jù)塊，A會立即將它復制給B和C。如果B壞了，會自動再復制一份給D。Google對GFS的訪問作了許多限制，例如不允許在文件的中間去修改數(shù)據(jù)，但可以在后面加數(shù)據(jù)。之所以作限制，是為了實現(xiàn)方便并提高整體的可靠性。這個系統(tǒng)無論規(guī)模做得很大，瓶頸也不會顯現(xiàn)出來，這個Google文件系統(tǒng)，看似非常簡單，但是是一個非常巧妙的系統(tǒng)。如果GFS只管理了100臺機器，看起來并不高明，甚至比不上常見的分布式文件系統(tǒng)，但當GFS管理了100萬臺機器時，它的優(yōu)勢就顯現(xiàn)出來了。這就是規(guī)模效應。
微軟也推出了Azure云計算服務。你可以到微軟的網(wǎng)站上申請一個帳號，它給你一個空間，這個空間是免費的25個GB。這個免費空間的容量是一個非常驚人的數(shù)字。因為我們知道，原來Google發(fā)布Gmail的時候是一個G，后來163做了3個G的免費空間，現(xiàn)在還是3的G。25GB免費，用傳統(tǒng)的技術是根本做不出來的，成本太高。只有用計算才有可能，因為云計算的成本是傳統(tǒng)技術的1/30。如果25個GB用亞馬遜的架構的話，是多少錢呢？考慮到利用率，大概不到十塊錢人民幣，基本上微軟公司每個月花在你這25個G的空間的成本上是只有十塊錢。
國內(nèi)呢，中移動的“大云”是比較早的，從2007年就開始了。這個云設施一共有256個結點，前面他們已經(jīng)介紹了。我們也做了云計算存儲系統(tǒng)MassCloud，現(xiàn)在有少量的部署，在技術上比較特別和實用。
云計算的技術體系是不統(tǒng)一的，不同廠家，亞馬遜、Google、微軟都有不同的解決方案，現(xiàn)在，我們認為它們其實是有共性的。這是我們畫的云計算共用體系結構圖，它們都有資源池，由中間件來管理，只是不同的廠家實現(xiàn)了不同的模塊。
為什么云計算擁有劃時代的優(yōu)勢？主要原因在于它的成本。企業(yè)的IT開銷，分為三部分：硬件開銷、能耗和管理成本。根據(jù)IDG的調(diào)查，全球企業(yè)IT開銷中的硬件開銷是逐年下降的。能耗的成本上升得很厲害，管理的成本上升最厲害。如果使用云計算的話，成本有很大的區(qū)別。剛才中國移動說成本節(jié)省30倍，Google也說節(jié)省了30倍，我們來算一算：根據(jù)UC Berkeley的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，使用云計算技術后，特大型數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡、存儲和管理成本較之中型數(shù)據(jù)中心可以降低5－7倍。另外，雖然在我們國家電是統(tǒng)一價格，但在美國是不一樣的，夏威夷本地沒有資源，要運煤過去發(fā)電，所以價格比較貴。愛達荷州的水電比較方便，所以電價比較便宜。二者相差7倍。再者，資源的利用率也不同。比如一個網(wǎng)站，平時訪問人很少，但是到圣誕節(jié)前時候訪問量很多。再比如某一個網(wǎng)站，之前默默無聞，但是突然來個芙蓉姐姐，訪問量爆增。網(wǎng)站擁有者為了應對這些突發(fā)流量，會按照峰值要求來配置服務器資源，造成這些資源的平均利用率只有10－15％。而云計算平臺是大家共享的，資源的利用率平時都能維持在80%左右，這又是5－7倍。云計算有更低的硬件成本和更低的電價，更高的資源利用率，兩個乘起來就是30倍以上的成本節(jié)省。
在這里，我們總結一下云計算的特點。它是超大規(guī)模，是靠規(guī)模效應取勝的；它是虛擬化的，它是高可靠的。它是通用的，這個和網(wǎng)格有很大不同，云計算可以把遠端的云變成任何想要的樣子，而網(wǎng)格計算只能跑高性能計算程序。另外它是高可擴展的，它是按需服務的，它是非常便宜的。由于云計算有這些驚人的特性，所以，我們可以預料，在未來三到五年里，傳統(tǒng)的IT企業(yè)將發(fā)生翻天覆地的變化。例如，IDC企業(yè)如果不轉型的話，如果國內(nèi)出來一個云計算的數(shù)據(jù)中心，它可以用原來三十分之一的價格拉你的客戶的話，你的客戶肯定跑光了。所以云計算將計算變成了大眾用得上和用得起的水和電。
由于云計算的出現(xiàn)，使得曾經(jīng)被認為是正確的，后來又認為是非?；闹嚨念A言又變成接近正確的了。一個是IBM的創(chuàng)始人Thomas Watson，他說：“我認為全球大概只需要五臺計算機就夠了”。的確，云計算是靠規(guī)模取勝的，Google、Amazon、Microsoft和IBM等企業(yè)都在拼命擴展他們的云計算版圖。這至少已經(jīng)有4臺“計算機”了。第5臺是誰的？會是中國的嗎？這需要做許多工作。另一個預言是BillGates作的。他說：“640KB內(nèi)存應該對任何人都夠了”。隨著云計算的發(fā)展，上網(wǎng)本、手機上網(wǎng)流行起來了，甚至彩電、冰箱、攝像頭、數(shù)碼相機都能直接上網(wǎng)，對終端的能力要求不強了，即使640KB內(nèi)存不夠，2GB應該在相當長的時間里夠了。我們以前老覺得機器慢，老是升級操作系統(tǒng)，但現(xiàn)在Windows XP我們已經(jīng)用了許多年了，還不覺得非換不可，為什么？是因為我們上網(wǎng)了，我們的精彩在網(wǎng)上，不在本機上。試想，有了云平臺，未來的精彩將更精彩！
我們來看看網(wǎng)絡計算發(fā)展的趨勢。95年出現(xiàn)了集群計算，98年出來網(wǎng)格計算，99年出了對等計算(P2P)，07年出來云計算，那么下一個會出現(xiàn)什么？我們暫且叫做云格，我造了一個新詞，叫Gloud，它是Grid+Cloud。我們把云計算和網(wǎng)格計算做一個比較，網(wǎng)格計算集成不同單位的異構資源，云計算集成同一單位的同構資源。網(wǎng)格計算以科學計算為主，云計算是以數(shù)據(jù)處理為主，網(wǎng)格計算是共享高性能計算機，云計算共享普通計算機。網(wǎng)格主要用在科學界，云計算主要用在商業(yè)社會。網(wǎng)格計算與云計算有很強的互補性。未來它們將融在一個面向服務的開放環(huán)境里面，云和云之間融合，云和網(wǎng)格融合，所有的東西都是服務，這就是我們的未來。
云格（Gloud）的世界將更精彩...
謝謝！
