1.1 云计算的产生及发展

云计算是信息和通信技术产业的一个重大变革，同时也是一种重要的商业计算模式，其理念同电力产业非常相似^[2]，不同之处在于云计算的概念从提出到落地仅用了几年的时间。

一百多年前，每个企业都需要使用自己的发电机单独发电来维持生产，当公用电网建成后，企业逐渐转为从大型的电力公司按需购买价格低廉、可靠性高的电力，不仅大大减少了自身的生产成本，还节省了维护发电设备的人力、物力成本，更提高了企业发展的灵活性和可靠性。这种看似简单的模式转变却被誉为人类工程科学史上最重要的成就之一。如图1.1所示，云计算如电力一样，当云计算平台建设完成后，企业可以像用电一样从云服务提供商那里购买信息系统资源。

1.1.1 云计算产生背景

从20世纪40年代世界上第一台电子计算机诞生至今，计算模式经历了集中计算（大型机和小型机）、个人计算、互联网等几个重要时代^[3,4]。在过去的二十年里，互联网的发展和普及使整个社会发生了翻天覆地的变化，不仅全世界的企业和个人被连接起来，企业的业务运作和人们的生活方式也被深刻地影响着、改变着。随着技术的不断进步，越来越多的应用软件都转变为以服务的形式被互联网发布和访问，它开始为政府部门提供信息系统管理等服务，为企业提供诸如电子商务等服务，为科研机构提供诸如强大的计算处理能力等服务，为普通用户提供诸如博客、视频、网上购物等服务。与此同时，随着网络带宽的显著提高，无线接入方式变得多种多样，智能手机、平板电脑、便携式计算机、智能电器等越来越多的终端设备已经具备了接入互联网的能力，用户对互联网内容的贡献也在以前所未有的速度增加。在信息爆炸的时代，借助互联网技术的快速发展，新闻、娱乐、广告等各种信息的数量也在以超乎人们想象的速度增长着。

这种日益增长的服务需求和海量数据的巨大冲击必然给现有的计算模式带来了诸多挑战。而云计算天然具有用户主导、需求驱动、按需服务、即用即付，以及专业化、规模化和显著的成本优势等特点，使它能够存储海量的数据资源、保证网络服务的效率、满足高要求的计算能力、提高资源的利用效率、最大限度地降低能耗并实现绿色环保。云计算产生的驱动力如图1.2所示，云计算是需求、技术、经济和环境保护等因素共同驱动产生的结果。

1．需求驱动

随着经济和社会信息化的发展，特别是物联网、移动互联网的兴起与广泛应用，海量数据的计算、存储等处理需求迅猛增加；各种现代应用需要满足智能化、普适化等一系列要求；互联网服务需要更加灵活、便捷地提供；用户希望无须购买、安置和维护各种软硬件资源，希望可以低成本、高效率、随时按需地获取IT服务来加快部署、研发和收益的速度；大数据和人工智能等技术的发展依赖于云计算的支撑。诸如按需即用的计算资源、全面的信息分析、随需应变的业务流程、实时的信息获取等服务对成本和效率的需求日渐增长，催化着云计算快速向前发展^[22]。

2．技术驱动

芯片和硬件技术的飞速发展，虚拟化技术的逐渐成熟和不断运用，面向服务架构（SOA）思想的提出和广泛应用，软件即服务理念的出现，互联网技术的快速发展，Web 2.0技术的产生和流行，都为云计算的发展奠定了技术基础^[5]，如表1.1所示。

3．经济和环境保护驱动

2008年爆发并持续恶化的金融危机使得IT企业不得不寻求新的降低成本、提高资源利用率的商业模式，进而推动着全球产业结构的调整和升级；2009年举办的哥本哈根世界气候大会使得世界各国无法再忽视环境保护的重要性，从而加速了节能减排时代的到来。此时，具备减小初期投资、提高计算资源利用率、合理配置计算资源、促进节能减排、减少运营成本、实现绿色计算等优势的云计算便迅速得到了IT企业和各国政府的青睐，一跃成为重点扶植和发展的关键技术。

1.1.2 云计算发展历程

云计算自2006年被提出后迅速崛起，短短几年内就为人们所熟知。表1.2展示了云计算发展历程中的一些重大事件。

回顾云计算的发展历程可以看出，云计算以惊人的速度走向了成熟，成为信息与通信技术产业的一个重要方向。从云计算产业的角度来看，云计算可以分为储备期、发展期和成熟期三个阶段^[2]，如表1.3所示。

正如电力革命给人类生产、生活带来的根本性变革一样，云计算产业日益成熟，给传统IT产业带来了巨大变化。有数据显示，2006年，在全球2900万项IT工作负载中，有98%是在传统IT设备上完成的，而在云上完成的只有2%；但到了2016年，全球的IT工作负载增加到了1.6亿项，其中承载在云上的IT工作负载已经占到了全部负载的25%以上^[1]。云计算已成为互联网信息经济的重要基础设施，占据了IT产业的巨大份额。