云计算报告

从云计算到云生产

摘要

由于动态扩展性和虚拟资源作为一种网络服务，云计算正在改变工业和企业的商业模式。对企业来说，这种模式创造了一个全新的机会。本文考虑到最终用户、使用云作为平台的企业以及云提供者自身，简要讨论了云计算的某些基本特征。云计算是制造业的主要推动者之一，它能够转换传统制造业的模式，帮助它以企业战略思想调整产品创新，并建立智能工厂网络从而鼓励有效的合作。制造业领域已经提出两种云计算收养策略，直接采用云计算技术的制造业和云制造——云计算的制造版本。云计算已经在制造业的某些关键领域出现，比如IT，随收随付的商业模式，生产规模扩大和需求回落以及部署和定制解决方案的灵活性。在云制造中，分布式资源封装成云服务，并进行集中式管理。客户可以根据自己的需求使用云服务。云用户可以从产品设计，制造，测试，管理和产品生命周期的其他阶段进行云服务的请求。

1.引言

合作，物联网和云已经被确定为关键业务技术趋势，它将重塑全球的企业。制造业正在经历由IT以及相关智能技术推动的重要转型。云计算正是这种智能技术之一。云计算的主要重点在于，在分布式环境中按需提供具有很高可靠性，可扩展性和可用性的云服务。美国国家标准与技术研究院（NIST）把云计算定义为“一种可以使无处不在、方便、按需的网络访问到可配置的计算资源（例如，网络，服务器，存储器，应用程序和服务），这些资源可以快速配置并且以最小的管理工作或服务提供者间的互动发布”。

在云计算中，所有事物都被认定为一种服务（即XaaS），比如SaaS（软件服务），PaaS（平台服务）以及IaaS（基础设施服务）。这些服务为云计算定义一个分层的系统结构，如图1。在基础设施层，把处理，存储，网络和其他基础的运资源定义为标准的网络服务。云提供商的客户能够部署、运行操作系统和软件的底层基础架构。中间层，即PaaS在集成开发环境中，为开发，测试，部署，托管以及维护应用程序提供抽象和服务。应用层提供SaaS的完整的应用程序及。顶部的用户界面层实现所有与底层XaaS层无缝交互。

有时候，云计算被认为是一个多学科的研究领域，这个领域是一些计算趋势（如网络交付，随收随付公用计算，弹性，虚拟化，分布式计算，存储，内容外包，Web 2.0和网格计算）的进化和覆盖。事实上，云计算可以被认为是网格计算面向业务的发展。云计算的实施意味着业务和IT基础架构的范式转变，即计算能力，数据存储和服务外包给第三方并作为商品提供给企业和客户。

越来越多的企业在利用云计算的优势，NEC就是其中之一。它的云定向服务平台方案在企业系统改革中扮演着重要的角色，从而导致成本下降，服务的部署灵活，扩展性增大，生产率提升。其他商业和科学领域也运用云计算，比如内联电子商务，会议起源以及生物医学信息的共享。

对于制造业来说，确实存在一些正当的理由以及需求来要求企业拥抱云计算和“借”云计算的概念来引起“云制造”，即云计算的制造版本。新世纪，随着制造业日趋信息化，全球化，分布式和高敏捷度，这种横向思维被认为理所当然的。

文章的前半部分简要讨论了云计算系统的基本要求。这些要求对于软件架构师和开发人员设计基于云的应用是非常有用的。同时提出了本文的主要焦点——云制造，形成了本文的第二部分。本文的其余安排如下。第二章描述了云计算系统的关键要求。第三章以制造业的理念讨论云计算，特别在3.1节讨论了云计算在制造业的应用，3.2节呈现出云计算的“制造版本”——云制造。第四章总结全文。

2.云计算系统

这部分说明了一般的构架对云计算需求的删减版本。Rimal将架构需求划分为云服务提供者，使用云计算的企业和云用户。

2.1 供应商要求

从服务供应商的角度来说，为了提供虚拟化和动态的服务，它需要使用高效的服务架构来支持基础设施和服务。这部分阐述了一个供应商服务交付模型的要求和其他关键要求。

2.1.1 服务交付模型

服务交付模型包括三个常用类型：软件服务，平台服务和基础设施服务。这些服务通常通过工业标准接口，如网站服务，定向架构（SOA）或者REST服务来交付。

软件作为一种服务有时被称为应用程序服务（AaaS）。它提供一个多租户平台使得公共资源、应用程序的目标代码和其底层数据库能够同时支持多个消费者。为此，Saas也被称为应用程序服务供应商（ASP）模型。典型的供应商是Salesforce消费者关系管理系统，NetSuite 和Google Office Productivity应用程序。SaaS的一个主要考虑是和其他应用程序的有效集成。在应用层面上，可扩展性，高性能，多租户，可配置性和容错性主要的考虑因素。

顾名思义，作为基于云平台提供的一种服务，平台服务提供给开发者一个平台，包括了所有的系统和开发，测试，部署的生命周期和复杂Web应用程序的托管的环境。常见的PaaS包括Facebook F8，Salesforge的应用程序交易，谷歌的App Engine，Bunzee连接和亚马孙EC2。PaaS可能提供许多现成的服务，这就意味着在同一个平台上，PaaS可以支持多个应用程序。基础设施作为一种服务有时被称为硬件服务HaaS。IaaS促进了基于使用的支付方案，即客户使用后支付。这种服务对于企业用户及其有用，因为它减少了在构建和管理他们自己的IT系统的调查需求。另一个重要的优点是它的出现具有访问或使用最新的技术的能力。点播，自我维持或自我修复，多租户，客户偏析是IaaS的关键要求。GoGrid，Mosso/Rackspace，MSP OnDemand和master IT是IaaS供应商的部分先行者。

2.1.2 其他基本要求

其他的基本要求与以服务为中心问题，服务的指令，互操作性，容错率，加载平衡和虚拟化管理有关。

以服务为中心

云架构需要一个统一的以服务为中心的方法。云服务应该具备在最小的人类帮助下，动态适应变化。服务需要是自描述的，以便它们能精确通知客户它们究竟应该如何称呼以及它们即将返回的数据类型。 服务质量（QoS ） 像提供的许多服务一样，QoS 提供了性能，可用性，安全性，可靠性和可依赖性的保证。QoS 需求与服务提供商和最终用户有关。服务等级协议（SLA ）是用于确保服务提供商和终端用户之间QoS 的有效手段。QoS 可能需要系统的资源监测，存储，网络，虚拟机，服务迁移和容错。在云服务供应商的情况下，QoS 应该强调虚拟化和监测工具的性能。 互操作性 互操作性是建立一个商定的框架/本体，开放的数据格式或开放的协议/ API 使不同的云服务提供商之间的应用程序和数据能轻松迁移和整合。它是服务供应商和企业的基本要求。互操作性服务允许应用程序在云之间进行移植，或在业务应用程序放到云上进行交付之前使用多个云基础架构。 容错力 容错能力体现出系统在其一些组成部分发生故障的情况下仍能继续操作的能力。比如，特定的应用程序，自我修复，自我诊断机制是云供应商检测故障的工具。一旦检测到故障，故障被隔离，修正模式启动。

负载平衡

负载平衡体现在云实体（例如服务器，硬盘驱动器，网络和IT 资源）内工作符合的自我调节机制。负载平衡通常被用来实现服务组件连续监测中的故障转移。当1变为不响应，负载平衡器停止发送业务，并规定一个新的服务组件。负载均衡是建立动态的，稳定的云架构的另一个关键要求。

虚拟化管理

虚拟化是指从底层物理特性抽象出逻辑资源，以改善灵活性，提高灵活性以及降低成本。在云中，虚拟化可能涉及到服务器，客户/桌面/应用程序，存储（例如存储网络区域）网络和服务/应用的基础设施。虚拟化的质量决定云基础设施的稳健性。良好的虚拟化可以有效地帮助云设施的共享，管理复杂系统和数据/应用程序的隔离。

2.2 企业要求

企业正在被不断的提醒他们所支付服务的服务质量，服务水平，隐私事宜，遵从，数据所有权和数据移动性。本节介绍了一些对企业云部署的要求。

2.2.1 企业的云部署

有四种类型的云部署模型：公立，私立，社区和混合云。这些云服务是无处不在的单一访问点。不同类型的部署模式适应不同的情况。公共云实现了在多租户环境中，由场外和第三方服务提供的服务和基础设施共享的关键概念。私有云要求在一个单租户环境中共享由组织或它的特定服务供应商提供的服务和基础设施。企业的关键任务和核心业务应用程序通常保存在一个私有云。社区云由几个组织共享，并被有着共同利益和关注点的特定社区支持者。混合云是由多个内部（私有）或外部（公共）云组成的。外加上确定如何分配跨越私有和公共云应用程序的复杂性是具有挑战性的。显然，企业需要从战略上利用所有四个云部署模型。

2.2.2 安全

The notion of entrusting data to information systems that are managed by external entities on remote servers ‘‘in the cloud ’’ causes varying levels of anxiety [7]. This is because corporate information often contains data of customers, consumers and employees, business know-how and intellectual properties. Popovic ′ and Hocenski[14]discussed security issues and challenges in Q Q Q Q Q

detail. The above discussed service models (i.e. SaaS, PaaS and IasS) place different levels of security requirements in the Cloud environment. IaaS is the foundation of all cloud services, with PaaS built upon it and SaaS in turn built upon PaaS. Just as capabilities are inherited, so are the information security issues and risks[15]

委托数据信息系统是由外部机构对“云”“的远程服务器的管理概念引起不同的焦虑水平[7]。这是因为，企业