云計算終端的現狀和發展趨勢

鐘偉彬，周梁月，潘軍彪，文錦軍

（中國電信股份有限公司廣東研究院 廣州 510630）

1 引言

“云計算”（cloud computing）是分布式處理（distributed computing）、并行處理（parallel computing）和網格計算（grid computing）的發展，或者說是這些計算機科學概念的商業實現。許多跨國信息技術行業的公司如IBM、Yahoo和Google等正在使用云計算的概念兜售自己的產品和服務。

云計算是一種新的計算理念，一種新的資源交付方式，一種新的商業模式。在計算理念上，將計算通過Internet交給云平臺來處理；在資源交付上，將IT資源、系統資源和應用等整合為服務提供給用戶；在商業模式上，實現了資源的按需定制、按量付費。

云計算具有以下技術特點。

· 超大規模。“云”具有相當的規模，Google云計算已經擁有100多萬臺服務器，Amazon、IBM、微軟、Yahoo等的“云”均擁有幾十萬臺服務器，企業私有“云”一般擁有數百上千臺服務器。“云”能賦予用戶前所未有的計算能力。

· 虛擬化。云計算支持用戶在任意位置、使用各種終端獲取應用服務。所請求的資源來自“云”，而不是固定的、有形的實體。應用在“云”中某處運行，用戶無需了解、也不用擔心應用運行的具體位置。只需要一臺筆記本或者一個手機，就可以通過網絡服務來實現我們需要的一切，甚至包括超級計算這樣的任務。

· 高可靠性。“云”使用了數據多副本容錯、計算節點同構可互換等措施來保障服務的高可靠性，使用云計算比使用本地計算機可靠。

· 通用性。云計算不針對特定的應用，在“云”的支撐下可以構造出千變萬化的應用，同一個“云”可以同時支撐不同的應用運行。

· 高可擴展性。“云”的規模可以動態伸縮，滿足應用和用戶規模增長的需要。

· 按需服務。“云”是一個龐大的資源池，可以按需購買；“云”可以像自來水、電、煤氣那樣計費。

· 極其廉價。“云”的特殊容錯措施允許采用極其廉價的節點來構成“云”，“云”的自動化集中式管理使大量企業無需負擔日益高昂的數據中心管理成本，“云”的通用性使資源的利用率較傳統系統大幅提升，因此用戶可以充分享受“云”的低成本優勢，經常只要花費幾百美元、幾天時間就能完成以前需要數萬美元、數月時間才能完成的任務。

云計算是當前IT產業最熱門的詞語，也是最具前景的技術之一，而云計算應用必須通過終端設備才能完美地呈現給用戶，云終端必須符合云計算的要求，并隨著云計算技術的發展而發展。

2 主流云計算技術以及相應的云終端

當前各大云計算廠商采用各自的方案實現云計算，下面簡單介紹主流的云計算服務實現方案。

（1）Google云計算方案

Google的云計算基礎架構由4個相互獨立又緊密結合在一起的系統組成，這4個系統分別為建立在集群之上的文件系統(Google file system)、針對Google應用程序的特點提出的Map/Reduce分布式計算系統、分布式鎖服務系統（Chubby）以及大規模分布式數據庫系統（BigTable）。Google的云可以看成利用虛擬化實現的云計算基礎架構（硬件架構），加上基于云的文件系統和數據庫以及相應的開發應用環境，用戶通過瀏覽器就可以使用分布在云上的Google DOCS等應用。

（2）Amazon 云計算方案

Amazon云計算方案稱為 AWS（Amazon Web service）。AWS是一組服務，它們允許通過程序訪問Amazon的計算基礎設施。這些服務包括存儲、計算、消息傳遞和數據集，具體見表1。

AWS提供基于云的基礎架構，并提供基于SOAP的Web Service接口，在這之上建立基于云的Web 2.0服務，用戶只需瀏覽器就可以使用這些服務。

表1 AWS所包含的服務

（3）開源云計算方案

開源云計算系統Hadoop是由Apache軟件基金會研發的開放源碼并行運算編程工具和分布式文件系統，與MapReduce和Google文件系統類似，是用于在大型集群的廉價硬件設備上運行應用程序的框架，提供高效、高容錯性、穩定的分布式運行接口和存儲。基于Hadoop的云計算環境，能提供云計算能力和云存儲能力的在線服務，最終用戶可以通過瀏覽器使用這些服務。

（4）微軟云計算方案

微軟云計算方案Windows Azure是構建在微軟數據中心內提供云計算的一個應用程序平臺，包含云操作系統、基于Web的關系數據庫（SQL Azure）和基于.NET的開發環境（與Visual Studio集成，讓開發人員得以使用其集成開發環境來開發與部署要掛載在Azure上的應用程序）。基于Windows Azure的云存儲和Web Service接口建立的在線服務，對于最終用戶來說是桌面軟件的形態，使用的終端主要是PC、筆記本平臺，仍舊要依賴微軟的操作系統，軟件的計算仍舊依賴終端的處理能力。因此微軟倡導的云計算是云+端計算，終端是由操作系統加上桌面軟件的方式，這也是因為微軟目前仍不能放棄桌面操作系統。

（5）基于應用虛擬化的云計算方案

應用虛擬化云計算是一種新興的云計算技術。在應用虛擬化架構中，表示層做成應用虛擬化引擎，該引擎可以放在整個計算系統的操作系統和應用層之間，隔絕重要應用，這是應用虛擬化技術的核心思想所在。如圖1所示，應用虛擬化在后端服務與終端之間增加一層虛擬層，應用實際上運行在虛擬層，而將應用運行的屏幕界面推送到終端上顯示，即“應用交付”的概念。

應用虛擬化技術使得用戶可以遠程訪問程序（這些程序稱為虛擬化程序），就好像它們在最終用戶的本地計算機上運行一樣。虛擬化程序與客戶端的桌面集成在一起，而不是在服務器的桌面中向用戶顯示。虛擬化程序在自己的可調整大小的窗口中運行，可以在多個顯示器之間拖動，并且在任務欄中有自己的條目。用戶可以在同一個服務器上運行多個虛擬化程序，虛擬化程序將共享同一個遠程會話。

通過應用虛擬化技術，原來在企業客戶計算機上運行的程序，用虛擬化服務器（云側）代替，而運行時的屏幕顯示將傳送給遠程的終端，這種方式可以帶來以下好處。

·原有的應用和新部署的應用都可以通過云側發布，實現數據的集中存儲和應用的集中管控，終端本身不需要安裝任何客戶端，從而大大地降低對終端的維護要求，維護量趨于零。

·由于數據交互限制在高速、安全的云端，對于突發性的峰值數據傳輸也限制在高速內網中解決，終端與云端傳輸的屏幕變化則是穩定且經過壓縮的，因此終端與應用虛擬化服務器之間的帶寬要求低，這就使通過空中鏈路穩定地使用企業IT業務成為了可能。如此的安全性和低帶寬要求，使基于應用虛擬化技術可以滿足企業對安全性和移動化的要求，用戶可以隨時隨地通過空中鏈路安全、穩定、快捷地使用業務系統。

·使用應用虛擬化技術，終端的角色就是一個圖像接收器，對終端的性能要求不高，只要為各種終端實現同樣的接收顯示功能，那么各種各樣的應用都可以通過這種方式讓各種終端都可以使用，從而不再需要進行終端適配開發的工作。

·由于應用虛擬化技術可以將傳統的、海量的已經被用戶接受的傳統應用發布給用戶，不需要對傳統軟件進行改造就可以直接使用，而且不需要使用類似Google的技術進行新的軟件開發，軟件產業鏈完善可繼承，因此應用前景很廣闊。

基于應用虛擬化的云計算技術，能按需提供服務，運行、存儲都在云端，可以通過應用虛擬化實現SaaS云平臺——提供SaaS服務的云平臺，海量的已經被用戶接受的傳統應用可以簡單SaaS化。經過幾年的發展，應用虛擬化技術已逐漸成熟，在2009年Amazon EC2已經與應用虛擬化產品的主要廠商Citrix合作推出商用云平臺Citrix C3 Lab。

由于對終端的計算能力要求很低，用戶可以使用上網本甚至手機，按使用傳統軟件的方式使用基于云的服務。

3 云終端現狀

如上所述，微軟倡導的云計算是云+端計算，終端是由操作系統加上桌面軟件的方式，軟件的計算仍舊依賴終端的處理能力。而其他云計算技術，運行、計算、存儲都在云端，充分利用服務器資源，對于終端性能要求很低，可以說是“超瘦”終端，只需一臺能上網的設備，用戶通過互聯網就能實現處理文檔、存儲資料，因此在這里我們把能使用云應用的設備都叫云終端，而不局限于僅能運行云應用的終端。

根據各種云計算技術的定位以及相關商用產品已發布的白皮書，結合實際測試結果，各種云計算相應的云終端見表2。

表2 云終端分類

PC、筆記本的技術成熟，性能較高，目前在上述兩類云計算應用中廣泛使用，表3對除了PC、筆記本外支持“純云”云計算應用的終端的現狀以及在應用上存在的問題進行了說明。

對于移動網絡設備的屏幕尺寸，目前行業內沒有一致的分類標準。通常，智能手機的屏幕尺寸為2～4″，MID的屏幕尺寸為 4～6″，UMPC/平板電腦的屏幕尺寸為 7～8″，上網本的屏幕尺寸為9～10″。

4 云終端發展趨勢

微軟等廠商提出的云“端”計算（云+端類型），對終端是有計算能力要求的，應用軟件在終端上運行，軟件需要的計算資源越高，對終端的要求就越高。在存儲方面，可以存儲在本地，然后同步到網絡上。因此，這類終端的發展應該朝著當前PC的發展方向走，仍舊是處理能力、存儲能力、3D顯示能力各方面都會繼續發展，并且隨著操作系統和軟件的升級不斷提高。當然，由于云平臺的存在，軟件同樣可以免安裝，在這種情況下，這類云終端也可以朝著便攜性方向發展，類似筆記本。面向的客戶群更多的是個人客戶和需要進行大量圖形處理和占用計算資源大的企業客戶。可以用這種終端看電影、玩游戲、辦公。

對于“純云”云計算類型，它對終端的基本要求就是有穩定的網絡連接和基本的計算能力，必須適應不同用戶群和云計算發展的要求，以下按不同客戶群對相應的云終端的發展趨勢進行分析。

（1）企業用戶

適應綠色IT與節能降耗，降低成本，差旅對便攜性的要求。網絡終端機可以適應大部分使用常規應用的企業，為了適應企業員工差旅的要求，仍需往提高便攜性方向發展，解決使用上的局限性問題。

（2）個人用戶

上網本、UMPC、MID等目前存在續航能力差、便攜性不足的問題，因此未來應該朝著便攜以及方便易用的UI人機界面方面發展。其中便攜性涵蓋了節電、優化電源管理、快速啟動、支持3G網絡、小尺寸、免升級、免維護、高度的安全可靠性。

智能手機存在屏幕小、輸入不便的問題，需要往稍大屏幕、外接屏幕、創新輸入模式的方向發展。便攜的折疊式屏幕、眼鏡式屏幕等新型產品陸續面世，通過手勢、視覺輸入的創意也不斷涌現，解決了這兩個問題，智能手機在云技術領域的應用也就沒有太大的障礙了。

考慮到個人用戶的應用場景，這種設備還應該滿足用戶在音樂、視頻等方面的需求。終端設備自帶屏幕只需支持半高清視頻，但外接到大屏幕顯示器和電視時，應該能夠支持全高清視頻的播放。當外接到大屏幕顯示器時，用戶應該可以通過外接輸入設備（如無線鍵鼠）使用包括云計算應用軟件和其他終端自帶的功能（如視頻、聲音播放等）。

（3）家庭客戶

離子平臺作為小尺寸的固定終端，應具備一定的處理能力，能播放高清電影，具備3D處理芯片和寬帶上網功能。通過這樣的終端，用戶可以看電視、看網絡電影、玩游戲，也可以使用云平臺上的軟件進行移動辦公。離子平臺目前仍存在的對操作系統的維護要求和安全風險，考慮到家庭客戶的應用場景，需要固化操作系統并家電化。

表3 支持“純云”云計算應用的終端的現狀

5 結束語

云計算是未來的趨勢，最終把云計算帶給用戶的是終端，因此云終端必須能夠適應和滿足云計算的要求和用戶不同的應用場景需求。云計算帶來了4C融合，即計算、通信、消費電子、內容之間的融合；4C的融合也帶動了終端之間的融合，也意味著各種便攜網絡設備、家電之間的界限越來越模糊。可以想象，手機發展到一定程度，既可以通話、上網、控制家電，當外接屏幕和輸入設備時，用戶就可以擁有一臺高清播放設備、辦公電腦，而且內容方面可以和所有的終端共享。具有強大的便攜性、移動性和娛樂性并能夠利用云計算進行辦公的云終端產品將會成為市場的主流。