呂蘭蘭　王榮

摘 要： 隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展，計(jì)算機(jī)思維進(jìn)入一個(gè)新的階段——云計(jì)算。云計(jì)算是商業(yè)化的計(jì)算模式，它構(gòu)造了新的運(yùn)算思維邏輯，創(chuàng)新了網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，給傳統(tǒng)的計(jì)算思維帶來(lái)了巨大的沖擊，改變了人們使用計(jì)算機(jī)的習(xí)慣和思維方式，實(shí)現(xiàn)了“無(wú)所不能的計(jì)算”和“無(wú)所不在的計(jì)算”的目標(biāo)。

關(guān)鍵詞： 云計(jì)算 計(jì)算思維 網(wǎng)絡(luò)

1.引言

計(jì)算是人類(lèi)生產(chǎn)生活中最重要的行為之一，隨著人類(lèi)對(duì)自然、對(duì)客觀世界的認(rèn)識(shí)加深和知識(shí)積累，人類(lèi)的計(jì)算需求越來(lái)越復(fù)雜、難度越來(lái)越大，對(duì)高性能計(jì)算設(shè)備的需求愈發(fā)強(qiáng)烈。進(jìn)入20世紀(jì)中葉，人類(lèi)終于發(fā)明了電子計(jì)算機(jī)，實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)計(jì)算。計(jì)算機(jī)不但成為人類(lèi)改造自然的有力武器，而且深刻地影響人們的思維方式?；谟?jì)算機(jī)的計(jì)算架構(gòu)體系，經(jīng)歷了單機(jī)運(yùn)算、并行運(yùn)算（效用計(jì)算）、網(wǎng)絡(luò)分布式處理、網(wǎng)格計(jì)算機(jī)等階段，這反映了人類(lèi)計(jì)算思維的發(fā)展過(guò)程。

2.計(jì)算思維的發(fā)展

自世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)明以來(lái)，計(jì)算思維就在不斷發(fā)展，與之相伴的是計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)不斷變化，二者相互作用、相互影響，體現(xiàn)出計(jì)算思維的發(fā)展進(jìn)程。計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)的發(fā)展大概分為四個(gè)階段：

第一階段：?jiǎn)螜C(jī)運(yùn)算架構(gòu)。1946年世界上第一臺(tái)計(jì)算機(jī)問(wèn)世，首次實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)進(jìn)行運(yùn)算。那時(shí)，人們盼望發(fā)明一臺(tái)能夠代替人腦進(jìn)行運(yùn)算的設(shè)備，因此計(jì)算機(jī)又被稱(chēng)作電腦。如果每個(gè)人能擁有一臺(tái)計(jì)算機(jī)，就能減輕人們的計(jì)算負(fù)擔(dān)。但是那個(gè)時(shí)代的計(jì)算機(jī)體積過(guò)于龐大，且運(yùn)算能力不強(qiáng)，計(jì)算機(jī)工作過(guò)程需要多人干預(yù)和操控才能完成，根本無(wú)法做到一人一機(jī)，反倒是要多人操控一臺(tái)計(jì)算機(jī)才能完成計(jì)算任務(wù)。

第二階段：并行運(yùn)算架構(gòu)。1960年代，新一代計(jì)算機(jī)的運(yùn)算能力已經(jīng)非常強(qiáng)大，成本的降低和易用性的增強(qiáng)，使其進(jìn)入實(shí)用化階段。為了充分利用其計(jì)算性能，人們提出效用計(jì)算、并行處理的理念，開(kāi)發(fā)主機(jī)/終端的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)架構(gòu)，主機(jī)是運(yùn)算中心，終端相當(dāng)于輸入端和輸出端。一臺(tái)主機(jī)可以連接很多個(gè)終端，主機(jī)為多個(gè)終端共用，程序在主機(jī)中運(yùn)行，數(shù)據(jù)在主機(jī)中集中存貯。主機(jī)/終端架構(gòu)使運(yùn)算能力得到分散共享，并實(shí)現(xiàn)“遠(yuǎn)程”計(jì)算。目前銀行系統(tǒng)等大型機(jī)構(gòu)仍然使用這種架構(gòu)模式。

第三階段：分布式處理架構(gòu)。國(guó)家機(jī)關(guān)、商業(yè)連鎖機(jī)構(gòu)、公共事務(wù)管理部門(mén)等，由于其業(yè)務(wù)處理都是從分散到集中，因此需要分布式處理的計(jì)算架構(gòu)。1980年代中期，新的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)——客戶機(jī)/服務(wù)器（C/S）架構(gòu)被推向市場(chǎng)。這種架構(gòu)下，客戶機(jī)取代了傳統(tǒng)的終端機(jī)，它本身具備獨(dú)立的運(yùn)算能力，可以單獨(dú)運(yùn)行，數(shù)據(jù)可集中于服務(wù)器端，完成更復(fù)雜的綜合處理和運(yùn)算。這是一種網(wǎng)絡(luò)運(yùn)算，每臺(tái)計(jì)算機(jī)相互協(xié)作和配合，從而完成大型的數(shù)據(jù)處理工作。

第四階段：網(wǎng)格計(jì)算架構(gòu)。進(jìn)入21世紀(jì)，隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，個(gè)人計(jì)算機(jī)、巨型機(jī)、大型機(jī)等都接入Internet網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)的總體計(jì)算能力顯著提高。網(wǎng)格計(jì)算的理念正是在這種情況下提出的。網(wǎng)格好比把互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)劃分成許多社區(qū)，每一個(gè)社區(qū)根據(jù)計(jì)算需求配置網(wǎng)絡(luò)資源，網(wǎng)格資源可以彈性配置，以適應(yīng)不同的計(jì)算任務(wù)。但是由于種種社會(huì)壁壘和技術(shù)原因，網(wǎng)格計(jì)算沒(méi)有得到真正推廣應(yīng)用。

3.云計(jì)算思維的產(chǎn)生與發(fā)展

經(jīng)過(guò)多年的發(fā)展，現(xiàn)今的互聯(lián)網(wǎng)已有了新的特點(diǎn)，一是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模與計(jì)算能力無(wú)限擴(kuò)大；二是互聯(lián)網(wǎng)中加入各種子網(wǎng)，如物聯(lián)網(wǎng)、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)等，網(wǎng)絡(luò)信息資源更豐富，從而產(chǎn)生不同應(yīng)用；三是移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)接入越來(lái)越普遍。接入網(wǎng)絡(luò)的設(shè)備從巨型計(jì)算機(jī)到微機(jī)再到各種智能終端，個(gè)體性能有差異，但總體運(yùn)算能力、存貯能力極其富裕。網(wǎng)速的提高，減少了網(wǎng)絡(luò)延遲，提高了響應(yīng)能力。在Internet網(wǎng)絡(luò)世界里，每一臺(tái)接入設(shè)備的周?chē)袩o(wú)數(shù)臺(tái)性能各異的計(jì)算設(shè)備，它們就像一片云朵一樣，呼之即來(lái)，人們把它概括為“電腦云”。電腦云是一個(gè)蘊(yùn)含著巨大能量的彈性計(jì)算機(jī)體系，共享它即可獲得無(wú)限的運(yùn)算能力。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專(zhuān)家和IT巨擘看來(lái)，用戶終端機(jī)的性能可以通過(guò)“云端”進(jìn)行無(wú)限擴(kuò)展，PC機(jī)、筆記本、手持設(shè)備等接入“云”，即可按自己的任務(wù)需求取用云資源，取得四兩撥千斤的效果。

對(duì)云計(jì)算的定義，比較認(rèn)同的說(shuō)法有：（1）云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模型，它將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算能力、存貯空間和信息服務(wù)。（2）云計(jì)算是一種通過(guò)Internet，以服務(wù)的方式提供動(dòng)態(tài)可伸縮的虛擬化的資源的計(jì)算模式。（3）云計(jì)算是一種按使用量付費(fèi)的模式，這種模式提供可用的、便捷的、按需的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，進(jìn)入可配置的計(jì)算資源共享池（資源包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲(chǔ)，應(yīng)用軟件，服務(wù)），這些資源能夠被快速提供，只需投入很少的管理工作，或與服務(wù)供應(yīng)商進(jìn)行很少的交互（美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST））。

無(wú)論哪一種說(shuō)法，其定義中最核心的兩點(diǎn)是：①云計(jì)算有很強(qiáng)的伸縮性和擴(kuò)展性，可以隨時(shí)進(jìn)行，無(wú)所不在，無(wú)所不能；②云資源有彌漫性和社會(huì)性，不求所有，但求所用。在計(jì)算機(jī)業(yè)界，早就有“網(wǎng)絡(luò)就是計(jì)算機(jī)”的說(shuō)法，云計(jì)算使其到達(dá)一個(gè)新的高度。

云計(jì)算能夠提供有效、靈活、用戶友好的服務(wù)模式，包括軟件即服務(wù)、平臺(tái)即服務(wù)、基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)三種服務(wù)模式。云計(jì)算的四種部署模型具備獨(dú)特的功能，能夠滿足用戶的不同需求，分別為：公有云、私有云、社區(qū)云、混合云。云計(jì)算具有五個(gè)基本特征：按需自助服務(wù)、范在網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)、獨(dú)立資源池、快速?gòu)椥约軜?gòu)和服務(wù)可監(jiān)控和量化。

云計(jì)算資源是客觀存在的，但由于其歸屬不同的機(jī)構(gòu)和個(gè)人，即便物理上具有分享的可行性和便利性，也必須體現(xiàn)出所有者的權(quán)益。有償使用是解決這一問(wèn)題的根本辦法。在云計(jì)算架構(gòu)下，各種計(jì)算中心可以轉(zhuǎn)身為面向網(wǎng)絡(luò)提供計(jì)算服務(wù)的機(jī)構(gòu)，其硬件資源、軟件資源都可以付費(fèi)租用。云計(jì)算作為一種商業(yè)模式開(kāi)發(fā)，是性價(jià)比的一次全面提升，它降低了社會(huì)的總體擁有成本，實(shí)現(xiàn)了計(jì)算資源的高度共享。在這種計(jì)算架構(gòu)下，因?yàn)槌袚?dān)云計(jì)算任務(wù)，超級(jí)計(jì)算中心的功能被最大限度地開(kāi)發(fā)利用，而性能弱小的各種終端又得到功能方面的彌補(bǔ)。業(yè)界認(rèn)為，全面實(shí)現(xiàn)云計(jì)算，世界上僅需要5臺(tái)計(jì)算機(jī)就夠了。2008年，IBM先后在中國(guó)無(wú)錫和北京建立了兩個(gè)云計(jì)算中心，中國(guó)移動(dòng)研究院也建立起云計(jì)算試驗(yàn)中心。同年，中國(guó)電子學(xué)會(huì)專(zhuān)門(mén)成立了云計(jì)算專(zhuān)家委員會(huì)，并于2009年召開(kāi)了兩屆云計(jì)算學(xué)術(shù)會(huì)議。當(dāng)前，IBM、微軟、亞馬遜、谷歌、SUN及中國(guó)電信、中國(guó)移動(dòng)等IT巨頭，已在世界范圍內(nèi)規(guī)劃或建成了云計(jì)算中心，初步搭建了云計(jì)算平臺(tái)，其架構(gòu)正在進(jìn)一步成熟和完善。與此同時(shí)，我國(guó)政府選定北京、上海、深圳、杭州、無(wú)錫作為云計(jì)算試點(diǎn)城市，出臺(tái)一些重大的政策，以保障和推動(dòng)中國(guó)云計(jì)算技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。如今，簡(jiǎn)單的云計(jì)算在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)中隨處可見(jiàn)，例如搜尋引擎、網(wǎng)絡(luò)信箱及網(wǎng)盤(pán)、云殺毒、云游戲等，均是云計(jì)算的體現(xiàn)。

4.云計(jì)算的優(yōu)越性

云計(jì)算自身的特點(diǎn)，使其具備下列諸多優(yōu)越性：

（1）可以實(shí)現(xiàn)無(wú)所不在、無(wú)所不能的計(jì)算。

因?yàn)橛脩暨\(yùn)算需要的資源全部在云端，只需要一個(gè)終端與云相連，即可調(diào)用云中的資源，開(kāi)始或延續(xù)自己的計(jì)算任務(wù)。無(wú)論計(jì)算的復(fù)雜程度如何，無(wú)論自己身處何方，只要有網(wǎng)絡(luò)，就能獲取無(wú)限強(qiáng)大的計(jì)算能力，沒(méi)有實(shí)現(xiàn)不了的運(yùn)算。

（2）用戶終端的性能不再成為瓶頸。

由于“云”的存在，使得我們可以根據(jù)自己的實(shí)際情況購(gòu)置設(shè)備，不需要盲目追求高配置。用戶完全可以在一大堆爛機(jī)器上取得高性能，用戶終端不一定是最高級(jí)的、性能最好的，只要能連接“云”，其功能就是無(wú)限的。一臺(tái)微機(jī)、一部手機(jī)，接入電腦云，就是一臺(tái)巨型機(jī)，可獲得無(wú)限的運(yùn)行空間、無(wú)限的運(yùn)算速度。

（3）計(jì)算資源“即插即用”。

云計(jì)算是一種理想的商業(yè)計(jì)算系統(tǒng)架構(gòu)，無(wú)論硬件、軟件、平臺(tái)……都可以通過(guò)服務(wù)的方式獲取。有了云計(jì)算，人們可以變購(gòu)買(mǎi)硬件、購(gòu)買(mǎi)軟件為購(gòu)買(mǎi)服務(wù)，有什么樣的需求，就有什么樣的服務(wù)。就像以前用電、用水一樣，客戶通過(guò)付費(fèi)即可享受無(wú)限制的服務(wù)。

（4）計(jì)算無(wú)處不在，數(shù)據(jù)隨身。

云存貯為每個(gè)用戶提供了幾乎無(wú)限的存貯空間，用戶的文檔、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在云端，不怕丟失，不必備份，可以實(shí)現(xiàn)任意點(diǎn)的恢復(fù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)隨時(shí)隨地的調(diào)用。我們?cè)僖膊槐負(fù)?dān)心丟失U盤(pán)、損壞移動(dòng)磁盤(pán)給工作帶來(lái)的麻煩，也不用擔(dān)心文本在不同地點(diǎn)編輯后出現(xiàn)版本的不一致。云殺毒技術(shù)等云安全措施的引入，使得病毒在云端即被查殺，數(shù)據(jù)比存貯在個(gè)人計(jì)算機(jī)中還要安全。

（5）“瘦”客戶端，性價(jià)比顯著提升。

人們很早就提出“瘦”客戶端的理念，但多年來(lái)這一理念并未得到很好的推廣。在配置計(jì)算機(jī)的時(shí)候，盲目追求高配置、大容量，造成設(shè)備的閑置和功能的浪費(fèi)。試想，如果一部手機(jī)即可實(shí)現(xiàn)用戶的功能需求，為什么要配置一臺(tái)電腦？微機(jī)時(shí)代認(rèn)為的“每個(gè)家庭的桌面上都應(yīng)該有一臺(tái)”的觀點(diǎn)已陳舊過(guò)時(shí)。軟件可以安裝在云端，每個(gè)用戶不必花費(fèi)巨額資金購(gòu)買(mǎi)軟件，也不必下載龐大的安裝包和升級(jí)包，軟件由云來(lái)提供，并在云端自動(dòng)升級(jí)，使普通客戶都能享受到最新和最可靠的軟件功能服務(wù)。相信，云計(jì)算用戶越多，服務(wù)越便宜，用戶付出的成本越低，享受的服務(wù)越多樣，性價(jià)比越高。

5.云計(jì)算給計(jì)算行為帶來(lái)的變化

（1）資源配置由購(gòu)買(mǎi)變?yōu)樽庥谩?/p>

如前所述，以前用戶要投入巨大資金購(gòu)買(mǎi)硬件和軟件，現(xiàn)在則是通過(guò)付費(fèi)使用云資源。云資源有更大的選擇性，而且可以以較低的投入獲得較大的產(chǎn)出。

（2）用戶的使用習(xí)慣以桌面為核心轉(zhuǎn)變?yōu)橐訵eb為核心。

在“云計(jì)算”模式下，以前在本機(jī)“桌面”完成的任務(wù)，現(xiàn)在可轉(zhuǎn)為在“Web頁(yè)”進(jìn)行，所有任務(wù)都是“在線”操作。客戶機(jī)上無(wú)須安裝體積越來(lái)越大的應(yīng)用軟件，只需要一個(gè)WEB客戶端即可，Web客戶端將是每個(gè)運(yùn)算任務(wù)的入口?？蛻舳怂璧能浖惭b空間、運(yùn)行空間大為減少。

（3）不再需要軟件授權(quán)許可。

在云計(jì)算架構(gòu)之前，使用軟件必須購(gòu)買(mǎi)副本獲得授權(quán)許可，現(xiàn)在軟件安裝在云端，對(duì)每個(gè)客戶都是開(kāi)放的，只要付費(fèi)，任何軟件就可使用。所有程序?qū)τ脩舳际情_(kāi)放的，對(duì)軟件開(kāi)發(fā)者來(lái)講，軟件安裝在云端減少了被盜版的風(fēng)險(xiǎn)，更有利于知識(shí)產(chǎn)權(quán)的保護(hù)。

（4）服務(wù)更多樣。

除了創(chuàng)建文檔為目的的應(yīng)用以外，云計(jì)算可以提供各種過(guò)程服務(wù)，比如語(yǔ)音識(shí)別可使一個(gè)計(jì)算機(jī)盲也能操縱網(wǎng)絡(luò)；在線翻譯可以讓每個(gè)人都能參閱外語(yǔ)文獻(xiàn)或與外國(guó)人交流；新聞、天氣、郵件、快遞、新產(chǎn)品等資訊即時(shí)可得；行駛中的汽車(chē)可以預(yù)知前方道路是否擁堵；每個(gè)人、每件物品都可進(jìn)行地理定位等。云計(jì)算深刻影響電訊、物流、GPS定位、氣象資訊、交通資訊、商業(yè)管理、社會(huì)管理等行業(yè)，滿足人們多樣的服務(wù)需求。

（5）減少對(duì)信息安全的擔(dān)心。

在云計(jì)算架構(gòu)下，用戶身份可以進(jìn)行更可靠的驗(yàn)證，用戶文檔可以存貯在虛擬目錄當(dāng)中，減少?gòu)?fù)制或惡意破壞的風(fēng)險(xiǎn)。殺毒軟件在云端即可發(fā)現(xiàn)病毒，降低感染病毒的可能性。

（6）網(wǎng)絡(luò)資源有了更好的邏輯架構(gòu)，方便用戶使用。

云計(jì)算中心成為網(wǎng)絡(luò)行為的制定者，可以讓網(wǎng)絡(luò)資源組織更合理，符合大多數(shù)用戶的使用習(xí)慣。定制出較統(tǒng)一的工作界面，方便用戶理解，使網(wǎng)絡(luò)上繁雜龐大的信息變?yōu)榭蓹z索的數(shù)據(jù)庫(kù)，讓搜索變得更容易。

總之，云計(jì)算是一種全新的運(yùn)算模式，給傳統(tǒng)的計(jì)算思維帶來(lái)巨大的沖撞，將改變?nèi)藗兪褂糜?jì)算機(jī)的習(xí)慣和思維方式。中國(guó)的云計(jì)算發(fā)展起步較早，將立足世界前列，緊跟發(fā)達(dá)國(guó)家的步伐，甚至可能在某些關(guān)鍵技術(shù)上完成創(chuàng)新，成為國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定者，掌握云計(jì)算技術(shù)規(guī)則的發(fā)言權(quán)。當(dāng)然，云計(jì)算的完全實(shí)現(xiàn)還有一段很長(zhǎng)的路要走，其服務(wù)架構(gòu)、技術(shù)支撐等方面還有一些難關(guān)需要攻克，人們的思維方式和觀念還需要轉(zhuǎn)變，但這些都不能阻擋云計(jì)算向前發(fā)展。我們有理由相信，云計(jì)算技術(shù)將會(huì)大行其道，成為網(wǎng)絡(luò)計(jì)算的主宰，這種商業(yè)模式必將創(chuàng)造出巨大的市場(chǎng)，推動(dòng)IT業(yè)的發(fā)展，使低迷的IT產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出復(fù)興的景象。

參考文獻(xiàn)：

[1]牟琴，譚良.計(jì)算思維的研究及其進(jìn)展[J].計(jì)算機(jī)科學(xué)，2011，03：10-15+50.

[2]夏磊，岳焱.基于多處理器虛擬化的云計(jì)算應(yīng)用的安全研究[J].中國(guó)新通信，2013，11：62-64.

[3]朱培棟，鄭倩冰，徐明.網(wǎng)絡(luò)思維的概念體系與能力培養(yǎng)[J].高等教育研究學(xué)報(bào)，2012，02：106-108.