中国电子学会云计算专家委员会委员、解放军理工大学教授刘鹏(腾讯科技摄)
腾讯科技讯 11月2日下午消息，“网络技术创新应用论坛暨2009云计算产业峰会”在北京国际会议中心举行。作为2009中国互联网大会的重要组成部分，本次峰会将以“解读云计算中的沸点与精彩”为主题，重点探讨云计算的应用与发展趋势，对用户信息化应用将产生的实际影响，分享最新研究成果及实践经验。云计算的理念和模式如何能够在中国特色互联网应用中落地，给中国互联网用户切实带来怎样的革命性进步，都将在2009云计算峰会中给出全新答案。
2009互联网大会会于11月2日至3日在北京召开，腾讯科技作为官方指定战略合作门户网站、官方指定独家合作新闻中心进行全方位的视频、图文采访与直播。特设立4个现场专访间，力邀业界专家与企业代表剖析产业现状，畅谈产业前景，并就金融危机一年来的发展进行深度解读。
以下为中国电子学会云计算专家委员会委员、解放军理工大学教授刘鹏演讲的文字实录：
演讲题目：《云计算－－将计算变成水和电》
对应的PPT请下载：http://www.chinacloud.cn/download/ppt/cloud_liupeng.ppt （11MB）
刘鹏：我今天主要讲讲云计算一些内在的东西，从技术上看，它到底是什么？另外，云计算为什么受欢迎？然后我们对未来做一些预测。
我们有一个梦想。这个梦想始于很多年前。就是我们希望使用互联网上的资源能不能像水和电一样，打开龙头插上插头就可以使用了，而不必关心计算、存储、数据资源在什么地方。这个梦想有没有实现呢？我们正一步一步走向这个实现阶段。
首先我们看网格计算。所谓网格计算，是在动态变化，由多个机构组成的虚拟组织中协调资源共享和求解问题。网格现在发展得怎么样呢？现在美国的TeraGrid网格已经集成了几百家机构的高性能计算资源。欧洲的EGEE网格已经集成了48个国家250个站点的资源，平均每天运行的作业量是15万个。这个已经朝我们刚才说的梦想前进了一大步。但是这个网格为什么没有引起我们极大的兴趣呢，因为这个网格主要是局限于一些大的研究机构，没有走进我们的日常生活。
走进日常生活的计算就是云计算。由于公众对网格的热情不像以前那么浓了，现在逐渐成为科学家的一种基础设施了，而且它的应用面是有限的。但是云计算，大家可以看到，从07到09年增长速度是非常快的。包括Google、亚马逊、微软、IBM这些重要的大公司，以及Facebook、Salesforce这样的小公司也在用云计算。
我对云计算下的定义是：云计算是一种商业计算模型，它是将计算任务分布在由大量计算机构成的资源池上面，使各种应用系统能够根据需要获取计算力，存储空间和信息服务。我们理解的云计算实际上是一个资源池，就好象今天中午我们在吃自助餐一样。原来我们各点各的菜，现在我们把所有的菜集中在一起，你可以按需获取你的资源。资源共享了，品种多了，浪费少了。你点来的菜，可能吃掉的只有50%，这还因为我们每天饮食的需求基本上是确定的。如果你每天的需求是不确定的，浪费还会更严重。有的时候我们非常饿的时候，点的菜非常多，但是吃不掉。
我们来看看亚马逊提供的典型的云计算服务，一个是S3，叫简单存储服务。S3提供给公众的编程接口很简单，就是把数据放到虚拟的桶里，交给亚马逊。想要的时候，把桶中的数据取出来。存储方式的确非常简单，但是使用起来不方便，用户必须要调这个接口，而且没有目录，不能直接存储文件，因为它不支撑POSIX接口。但是S3非常受欢迎，为什么呢？它非常便宜。你存储一个GB的数据，存放一个月只需要花费0.15美元。
我们再来看看亚马逊的EC2服务，即弹性计算云服务。有了EC2，你可以用租用亚马逊的服务器，动态租用它10台机器，或者是100台机器。它给你提供一个工具，这个工具可以把你机器目前运行的环境整个打成一个包，这个包叫一个映象。将这个映象传到亚马逊的服务器上面，展开之后就可以恢复出跟你机器一模一样的环境，这个过程叫做虚拟化。我想将租来的机器虚拟化什么样都可以，比如我想将租用的机器做成一个数据库，做成一个网站，做成数据处理节点，都可以。我觉得，这是EC2受欢迎最根本的原因之一，即通用性，它使用亚马逊云计算可以用来满足各种应用的要求。EC2受欢迎的第二个原因是它的可伸缩性。你的一个映象可以传到十台机器，也可以传到一百台机器，只要你付钱。当业务量大的时候，你可以多租一些机器，当业务量下来的时候，你可以退掉一些机器。EC2受欢迎的第三个原因是它非常便宜，租用一个服务器一小时，只需要付0.10美元，比到网吧用电脑还要便宜得多。
由于亚马逊提供了非常便宜又非常强大的服务，所以我们可以用它来做以前想都没想到的事情。比如这家小公司，它的设施基本都可以租用亚马逊的机器，存储的数据是放在S3服务，处理节点用的是EC2。还有一家公司SMUGMUG，它的网站上面已经有几亿张高清图片，拥有几十万付费用户，这么大的规模，这家公司人数只有五十人，之所以如此，是因为它所有的设施都是托管于亚马逊的。纽约时报曾经使用亚马逊的服务，在24小时之内就把历史上所有的文章从TIF格式转化成PDF格式，一共才花了240美元。别少看这240美元，它可以租2400个机器小时。如果纽约时报要用自己的机器来完成的话，需要几个月的时间才能做好。所以亚马逊的服务给业务量不确定应用带来非常大的好处。事实上，大多数互联网应用都是业务量不确定的。
我们再来看看Google。Google几乎所有的业务，包括Gmail、Google Maps、Google Earth、Google Docs和新近出来的Google Wave，全部都是在云计算上运行的。我们可以通过各种终端、在各种平台上访问Google服务，可以是手机，可以是PC，也可以是Macintosh，或者在Linux环境中。Google之所以能够做到这一点，根本原因是它后面的云计算设施。Google把这些云设施建到非常偏远的地区，比较冷和靠近电站的地区，用电成本非常低，通过光纤传信息来代替通过电线传电力。Google有一个说法，传输光子的成本要远远地公共低于传输电子。Google的云计算数据计算中心目前分布于30多个不同地点，共有200多万台计算机。我们来看看一些图片，这些云设施，被人们称为“信息时代的核电站”。再看看机房内部，有些机房里的机器就是一大堆普通的PC。极其廉价，但非常容易坏。Google认为，机器会坏是正常的，不坏是不正常的。Google牛就牛在任意一个节点坏，或者两个节点同时坏，它的数据不会丢，服务不会中断。它的云计算设施管理起来也非常方便，一个人可以管理上千台机器。这个人用小推车推了一些机器，看到机架上哪台机器的灯在闪，就将它拿下来，换一个新的插上去就可以了。你们看，图片上的机器是难看的背面对外，为什么？更换方便！
要做到这个境界，Google主要依靠四个技术：GFS、MapReduce、Bigtable和Chubby。这里我主要讲下Google文件系统GFS。这个文件系统能做什么呢？我们看这张图：GFS将集群里的节点分为管理节点和数据节点两类。管理节点存储元数据，客户端通过访问管理节点来获得文件应该存储在什么位置的信息。一个文件被分布若干块存储于不同的数据节点上，客户端从管理节点知道存储的节点编号后，就可以直接访问数据节点存取数据。这样，数据传输是直接发生在客户端与管理节点之间的，管理节点只需要处理元数据访问请求，从而不会在管理节点形成瓶颈。我们再来看数据是怎么存放的。Google的数据块是比较大的，默认是64MB一块，这和Google应用的特点有关。任何一块数据在GFS里默认是有3份的，当客户端向数据节点A存储了一个数据块，A会立即将它复制给B和C。如果B坏了，会自动再复制一份给D。Google对GFS的访问作了许多限制，例如不允许在文件的中间去修改数据，但可以在后面加数据。之所以作限制，是为了实现方便并提高整体的可靠性。这个系统无论规模做得很大，瓶颈也不会显现出来，这个Google文件系统，看似非常简单，但是是一个非常巧妙的系统。如果GFS只管理了100台机器，看起来并不高明，甚至比不上常见的分布式文件系统，但当GFS管理了100万台机器时，它的优势就显现出来了。这就是规模效应。
微软也推出了Azure云计算服务。你可以到微软的网站上申请一个帐号，它给你一个空间，这个空间是免费的25个GB。这个免费空间的容量是一个非常惊人的数字。因为我们知道，原来Google发布Gmail的时候是一个G，后来163做了3个G的免费空间，现在还是3的G。25GB免费，用传统的技术是根本做不出来的，成本太高。只有用计算才有可能，因为云计算的成本是传统技术的1/30。如果25个GB用亚马逊的架构的话，是多少钱呢？考虑到利用率，大概不到十块钱人民币，基本上微软公司每个月花在你这25个G的空间的成本上是只有十块钱。
国内呢，中移动的“大云”是比较早的，从2007年就开始了。这个云设施一共有256个结点，前面他们已经介绍了。我们也做了云计算存储系统MassCloud，现在有少量的部署，在技术上比较特别和实用。
云计算的技术体系是不统一的，不同厂家，亚马逊、Google、微软都有不同的解决方案，现在，我们认为它们其实是有共性的。这是我们画的云计算共用体系结构图，它们都有资源池，由中间件来管理，只是不同的厂家实现了不同的模块。
为什么云计算拥有划时代的优势？主要原因在于它的成本。企业的IT开销，分为三部分：硬件开销、能耗和管理成本。根据IDG的调查，全球企业IT开销中的硬件开销是逐年下降的。能耗的成本上升得很厉害，管理的成本上升最厉害。如果使用云计算的话，成本有很大的区别。刚才中国移动说成本节省30倍，Google也说节省了30倍，我们来算一算：根据UC Berkeley的统计数据，使用云计算技术后，特大型数据中心的网络、存储和管理成本较之中型数据中心可以降低5－7倍。另外，虽然在我们国家电是统一价格，但在美国是不一样的，夏威夷本地没有资源，要运煤过去发电，所以价格比较贵。爱达荷州的水电比较方便，所以电价比较便宜。二者相差7倍。再者，资源的利用率也不同。比如一个网站，平时访问人很少，但是到圣诞节前时候访问量很多。再比如某一个网站，之前默默无闻，但是突然来个芙蓉姐姐，访问量爆增。网站拥有者为了应对这些突发流量，会按照峰值要求来配置服务器资源，造成这些资源的平均利用率只有10－15％。而云计算平台是大家共享的，资源的利用率平时都能维持在80%左右，这又是5－7倍。云计算有更低的硬件成本和更低的电价，更高的资源利用率，两个乘起来就是30倍以上的成本节省。
在这里，我们总结一下云计算的特点。它是超大规模，是靠规模效应取胜的；它是虚拟化的，它是高可靠的。它是通用的，这个和网格有很大不同，云计算可以把远端的云变成任何想要的样子，而网格计算只能跑高性能计算程序。另外它是高可扩展的，它是按需服务的，它是非常便宜的。由于云计算有这些惊人的特性，所以，我们可以预料，在未来三到五年里，传统的IT企业将发生翻天覆地的变化。例如，IDC企业如果不转型的话，如果国内出来一个云计算的数据中心，它可以用原来三十分之一的价格拉你的客户的话，你的客户肯定跑光了。所以云计算将计算变成了大众用得上和用得起的水和电。
由于云计算的出现，使得曾经被认为是正确的，后来又认为是非常荒谬的预言又变成接近正确的了。一个是IBM的创始人Thomas Watson，他说：“我认为全球大概只需要五台计算机就够了”。的确，云计算是靠规模取胜的，Google、Amazon、Microsoft和IBM等企业都在拼命扩展他们的云计算版图。这至少已经有4台“计算机”了。第5台是谁的？会是中国的吗？这需要做许多工作。另一个预言是BillGates作的。他说：“640KB内存应该对任何人都够了”。随着云计算的发展，上网本、手机上网流行起来了，甚至彩电、冰箱、摄像头、数码相机都能直接上网，对终端的能力要求不强了，即使640KB内存不够，2GB应该在相当长的时间里够了。我们以前老觉得机器慢，老是升级操作系统，但现在Windows XP我们已经用了许多年了，还不觉得非换不可，为什么？是因为我们上网了，我们的精彩在网上，不在本机上。试想，有了云平台，未来的精彩将更精彩！
我们来看看网络计算发展的趋势。95年出现了集群计算，98年出来网格计算，99年出了对等计算(P2P)，07年出来云计算，那么下一个会出现什么？我们暂且叫做云格，我造了一个新词，叫Gloud，它是Grid+Cloud。我们把云计算和网格计算做一个比较，网格计算集成不同单位的异构资源，云计算集成同一单位的同构资源。网格计算以科学计算为主，云计算是以数据处理为主，网格计算是共享高性能计算机，云计算共享普通计算机。网格主要用在科学界，云计算主要用在商业社会。网格计算与云计算有很强的互补性。未来它们将融在一个面向服务的开放环境里面，云和云之间融合，云和网格融合，所有的东西都是服务，这就是我们的未来。
云格（Gloud）的世界将更精彩...
谢谢！
