2016 年云计算技术发展特点分析

（一 ）全球云计算技术发展热点 1. 容器技术助力云计算发

展 Docker 技术快速迭代。 2014 年 1 月 Docker1.0 版本正式 发布，它的前身是 DotCloud 的一个开源项目。利用 Linux 和核心工具支撑容器之间的隔离。 Docker 迭代速度非常快， 2015 年 11 月

Docker 正式发布 1.9 版本，该版本包含了正 式用于产品的 swarm

和多宿主机互联功能， 为 Docker 引擎 添加了新的卷管理系统，并修改了 compose 使其更好的支 持多种环境。 2015 年 11 月

DockerEurope2015 在西班牙巴 塞罗那召开， Docker 公司宣布了对

Docker 平台中容器安全 方面的三大改进，即支持利用 Yubikey 进行硬件签名、对 DockerHub 中镜像进行安全扫描和支持用户名字空间。 最近 一项调查显示， 69% 的公司将会在下一年的生产环境中使用 容器。容器逐步成为主流云计算技术之一。 2014 年

OpenStack 社区决定开始支持容器和第三方容器支持者， 创 造一个多种技术混合的多元环境， Openstack 将相关技术命 名为“容器编辑引擎”。VMware已经宣布将支持容器，强调 采用虚拟机作为介质部署容器可对容器安全性和管理控制 进行补充。 Redhat 将 Docker

集成到自己的操作系统 RHEL 中以 KVM 承载 Docker ，并推出了

RHEL7AtomicHOST 容 器虚拟化系统， Atomic 定义了 Redhat 认证的 Docker 宿主、

容器元、 容器开发包等， 瞄准了原本安全堪忧的 Docker ，从 整体架构的各个层面进行可信认证。 2014 年秋亚马逊正式 推出了弹性容器服务，在 AWS 客户启动容器后， ECS 将负 责扩展容器，提高了云移植性并降低了成本。容器技术推动 自动化运维。运维自动化的最关键部分是运行环境的定义。 Docker 帮助开发者很简单的实现开发环境和生产环境一致， 意味着目录、路径、配置文件、储存用户名密码的方式、访 问权限、域名等种种细节的一致和差异处理的标准化， Docker 可以简单的实现不同机器上的环境标准化。 2.更加高 效的 Unikernel 技术引发关注根据 x86 架构，无论是传统的 虚拟机还是最近兴起的容器 (Container) 技术，用户应用仍然 运行在“用户态”，对硬件的访问和操作仍然需要借助运行在 “内核态”的操作系统来进行，这样应用对硬件资源的访问就 需要经过用户态到内核态之间的上下文切换，从而损失了一 定的性能。最近几年，以 LibOS 为基础的 Unikernel 技术受 到了一定的重视。 Unikernel

将应用及其依赖的运行时环境 全部运行在“内核态”，即全部在

X86CPU 的特权模式 (Ring0) 下运行，完全摒弃了传统意义上的操作系统，对硬件的访问 完全由 Hyperisor 层实现。其优势在于： (1)

更好的安全性： 与传统操作系统相比攻击界面更小，受到攻击的可能性随之 减小。 (2) 更小的体积：由于不需要完整操作系统的支撑， Unikernel 实例的大小仅为传统 VM 的 4% 左右。(3) 更短的启

动时间：没有操作系统装载的过程， 启动时间更短。 Unikernel 也有其劣势，由于其为上层应用的定制化程度较高，因此难 以像传统操作系统一样用于通用的应用目的。 目前 Unikernel 仍处在研究阶段，主要的项目包括 ClickOS 、Clive 、 MirageOS 等，商业化应用为时尚早。图：从虚拟机到 Unikernel 的演化

3.x86 在基础计算架构领域一统天下的局面或将改变 x86 在 基础计算架构领域一统天下的局面可能在未来几年改变。云 计算产生的最初动力在于使用廉价的 x86 计算节点构建具有

强大计算、存储和容错能力的高性能计算集群。 x86 一直是 公共云和企业专有云平台的最佳甚至是唯一选择。这种情况 在近几年开始改变。 IBM 从 2013 年开始投入 10 亿美元进行 基于 Power 架构的 Linux 研发， 并在同年将 Power8 架构开 源，力图建立完整的生态系统 ;2014 年， IBM 开始提供基于 Power 主机的企业云解决方案。 Oracle 在 2015 年宣布向云 计算全面转型，并在全球建立了

18 个数据中心提供公共云 服务，其中大量采用了基于 SPARC 芯片的服务器。 ARM 由 于其低功耗、低成本的特点也成为构建基础云计算平台的新 选择， Dell 、HP 、微软、亚马逊等公司都投入大量资金进行 ARM 服务器的开发，以替代云平台中的 x86 服务器。未来

几年，云计算基础设施领域可能出现 x86 、ARM 、 Power 、

SPARC 等多种架构竞逐的局面，其成败将深刻影响全球 IT 产业格局。 4. 云计算与物联网 (IoT) 技术的结合成为新的技术 与业务发展方向随着“工业 4.0 ”、“工业互联网”等新概念的出 现，以物联网 (IoT) 技术为基础， 连接生产现场的各类传感器、 执行器，进行大量数据采集并实时或离线分析，实现运行监 控、预测维护、制造协同等成为制造、交通、医疗、能源等 多个行业新的技术趋势。对

IoT 海量数据进行分析需要庞大 的计算能力， 这成为云计算与 IoT

相互结合的最大动力。 2015 年以来，来自 IT 、互联网和制造业的巨头纷纷发布其面向 IoT 场景的云计算服务。 2015 年 3 月，微软发布了“ AzureIoT ” 服务，其可以与 Windows10IoT 操作系统结合，将现场数据 发送至 Azure 平台进行进一步分析。 制造业巨头

GE 在 2015 年 8 月发布了“ PredixCloud ”平台，可以通过内置在发动机、 发电机等产品上的“ PredixMachine ”将现场数据发送至

Predix 平台，用户可以利用开放的 PaaS 环境开发 APP 应 用对数据进行分析。 亚马逊在 2015 年 10 月的 AWS 峰会上 发布了“ AWSIOT'服务可以通过连接生产、生活中的各类设 备，并利用 AWS 上已有的各类云服务进行数据的存储与分 析。与 IoT 在技术和业务模式上的结合不仅将成为云计算向 各垂直行业渗透的重要切入点，而且也将成为未来 10-20 年 ICT 技术的重要热点。

(二 )我国云计算领域技术亮点 1.我国云计算核心技术自主研 发能力增强根据 2015 年 7 月份可信云大会发布数据显示，

目前通过认证的 37 个云主机服务，采用开源和自研的虚拟 化方案占比 80.7% ，采用开源和自研的虚拟化管理软件占比 61% ，开源和自研所占比重较 2015 年 1 月份数据提升近 15% 图： 我国公共云服务虚拟化方案及虚拟化管理方案 2.在云计

算基础技术领域突破不断我国云服务厂商自主研发免重启 热补丁技术。漏洞修补一直是影响云服务连续性的棘手问题， 2015 年 3 月，

XEN 的漏洞修补造成了亚马逊 AWS 、 IBM SoftLayer 、Linode 及

Rackspace 多家云服务商的大面积主 机重启。我国云服务厂商自主研发免重启热补丁技术，比如 UCloud 自主研发的热补丁技术，可实现免重启修复所有内 核代码，并将热修复过程业务中断时间控制在

10ms 内，这 项技术在 UCloud 云平台已经运行超过一年，通过热补丁修 复了近 20 个内核故障，累计进行了约 5 万台次的热补丁修

复，理论上避免了相应次数的服务器重启。 Docker 技术在我 国云计算领域逐步从实验阶段走向应用阶段。雪球的 SRE 团队借助

Docker 对整个公司的服务进行了统一的标准化工 作，在 2015 年上半年已经把开发测试、预发布、灰度、生 产环境的所有无状态服务都迁移到 Docker 容器中。蘑菇街 采用 Openstack+Novadocker+Docker 的架构 ; 蚂蚁金融云 是蚂蚁金服推出的针对金融行业的云计算服务，旨在将蚂蚁 金服的大型分布式交易系统中间件技术以 PaaS 的方式提供 给相应客户，在整个 PaaS

产品中，蚂蚁金服通过基于

Docker 的 CaaS 层来为上层提供计算存储网络资源， 以提高 资源的利用率和交付速度。腾讯游戏从 2014 年开始接触 Docker ，经过一年的调研、测试、系统设计和开发， 2014 年底整个系统开始上线运行， 现在个平台总共使用 700 多台 物理机， 3000 多个 Docker

容器，总体运行良好 ;大众点评在 2014 年 7 月基于 Docker 搭建私有云平台， 目前平台承担了 大部分的线上业务，实例数 2800 个左右， Docker 物理集群 300 多台。 云计算技术发展的六大趋势云计算技术发展的六大趋势：数 据中心向整合化和绿色节能方向发展，虚拟化技术向软硬协 同方向发展，大规模分布式存储技术进入创新高峰期，分布 式计算技术不断完善和提升，安全与隐私将获得更多关注， SLA 细化服务质量监控实时化。

1. 虚拟化技术向软硬协同方向发展按照 IDC 的研究， 2005 年之前是虚拟化技术发展的第一阶段，称之为虚拟化 1.0 ， 从 2005 年到

2010 年时虚拟化发展的第二阶段， 称之为虚拟 化 2.0 ，目前已经进入虚拟化 2.5 阶段，虚拟化 3.0 阶段在不 久也将会到来。根据

Gartner 的预测，到 2016 年中国 70% 的 X86 企业服务器将实现虚拟化。 ArsTechnica 网站上刊出 的一篇文章评论到，当前的虚拟化市场当中， VMware 是老 大，微软 Hyper-V 老二，思杰 Xen 第三， 红帽和甲骨文在争 夺第四把交椅。随着服务器等硬件技术和相关软件技术的进 步、软件应用环境的逐步发展成熟以及应用要求不断提高， 虚拟化由于具有提高资源利用率、节能环保、可进行大规模 数据整合等特点成为一项具有战略意义的新技术。首先，随 着各大厂商纷纷进军虚拟化领域，开源虚拟化将不断成熟。 Gartner 也指出，虽然目前开源虚拟化的市场还比较小，但 到 2014 年底其市场份额将翻番，而且未来也会快速增长。 其次，随着虚拟化技术的发展，软硬协同的虚拟化将加快发 展。在这方面，内存的虚拟化已初显端倪。第三，网络虚拟 化发展迅速。网络虚拟化可以高效地利用网络资源，具有节 能成本、简化网络运维和管理、提升网络可靠性等优点。 VMware 和思科公司通过四年的合作，在网络虚拟化领域取 得突破创新，推出了 VXLAN （虚拟可扩展局域网）。VXLAN 已获得多个行业领先厂商的支持。

2.数据中心向整合化和绿色节能方向发展目前传统数据中心 的建设正面临异构网络、静态资源、管理复杂、能耗高等方 面问题，云计算数据中心与传统数据中心有所不同，它既要 解决如何在短时间内快速、高效完成企业级数据中心的扩容 部署问题， 同时要兼顾绿色节能和高可靠性要求。 高利用率、 一体化、低功耗、自动化管理成为云计算数据中心建设的关 注点，整合、绿色节能成为云计算数据中心构建技术的发展 特点。数据中心的整合首先是物理环境的整合，包括供配电 和精密制冷等，主要是解决数据中心基础设施的可靠性和可