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　　云計算的精髓是利用有效的技術手段和技術組合，最大限度提高基礎設施、平臺和軟件的使用效率，徹底降低信息化工作的準入代價，釋放社會、行業、部門和單位內因代價高昂而被長期束縛的信息化潛能。云計算理念、方法在氣象部門的適度引入和有效普及應用，將有可能極大地簡化基層氣象單位的業務工作環境，真正實現資源的優化組合和業務布局的專業化，完成氣象部門信息系統架構的最優化調整和合理配置，徹底擺脫一直存在的無序、混亂、低水平重復建設等負面現象；極大地降低創造性工作和日常信息化工作的初期成本和過程成本，釋放出被高昂代價所壓制的寶貴的創造力和生產力。

　　1.引言：云計算大潮：諸神的狂歡

　　一個幽靈，“云計算”的幽靈，在IT界徘徊。

　　烹油烈火，萬眾矚目；有關云計算的論壇、講座、峰會鋪天蓋地，院士、官員、教授、名流們紛紛站臺吶喊，臺上激情的演講與臺下興奮的渴盼以及彼此間的熱情互動，有如九十年代初風行全國各地的大氣功師帶功報告會。廠商們爭先恐后地隆重推出一個個所謂基于“云”的各類產品和解決方案，廣告和宣傳冊上辭藻華麗，無所不用其極，仿佛每一家都是“云時代”的引領者和開拓者；政府部門聞風而動迫不及待，冠以詩意名稱的所謂“云計算中心”紛紛在各地拔地而起，一個比一個更加的規模宏大，氣度不凡。

　　“云計算”火了，云計算的確火了。

　　做為氣象部門IT界人士，筆者一直關注著業界這場“諸神的狂歡”。而做為一個曾經歷過一些事件、見識過一些場面、已過天命之年的筆者，這場狂歡帶給筆者的與其說是感官上的信息轟炸，不如說是思辨上的串串疑問：除了心懷鬼胎的各商家為提高本公司產品營銷業績所進行的別有用心的瘋狂炒作外，云計算在理念上是否確有過人之處？其精髓的實質是否確有可供人們借鑒、參考的智慧火花？在氣象行業信息化建設的過程中，它究竟能帶給我們哪些啟示和實際效果？它的出現真的具有劃時代意義？抑或僅僅是一場曇花一現的鬧劇？

　　下文就是筆者對云計算的認識和體會。

　　2.云計算的由來，目標和特征

　　2.1 何謂“云計算”

　　在遍查諸典后，筆者失望地意識到，目前關于云計算尚無統一的定義，不同的供應商、廠商、專業媒體及個人根據各自的立場及視角，提出了各自對于云計算的理解和定義：

　　Hewitt【1】認為云計算系統主要是將信息永久地存儲在云中的服務器上，在使用信息時只是在客戶端進行緩存。客戶端可以是桌面機、筆記本、手持設備等。Wang Li-zhe等人【2】從云計算系統應該具有的功能角度給出了科學云計算系統的定義，指出計算云系統不僅能夠向用戶提供硬件服務HaaS（hardware as,a service）、軟件服務SaaS（software as a service）、數據資源服務DaaS（data aft a setvice），而且還能夠向用戶提供能夠配置的平臺服務PaaS（platforma8 a.service）。因此用戶可以按需向計算平臺提交自己的硬件配置、軟件安裝、數據訪問需求。Buyya等人【3】從面向市場的角度認為云計算是由一組內部互連的虛擬機組成的并行和分布式計算系統，系統能夠根據服務提供商和客戶之間協商好的服務等級協議動態提供計算資源。

　　IBM的專家略帶矜持地認為：云計算其實是一種新型的計算模式，能夠把 IT資源、數據、應用作為服務通過互聯網提供給用戶；同時，云計算也是一種新的基礎架構管理方法，能夠把大量的、高度虛擬化的資源管理起來，組成一個龐大的資源池，統一提供服務。

　　百度的定義冗長而瑣碎：云計算有狹義廣義之分；狹義云計算指IT基礎設施的交付和使用模式，即通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需資源；廣義云計算指服務的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需服務。這種服務可以是IT和軟件、互聯網相關，也可是其他服務。云計算的核心思想，是將大量用網絡連接的計算資源統一管理和調度，構成一個計算資源池向用戶按需服務。提供資源的網絡被稱為“云”。“云”中的資源在使用者看來是可以無限擴展的，并且可以隨時獲取，按需使用，隨時擴展，按使用付費。云計算的產業三級分層：云軟件、云平臺、云設備。

　　中國云計算網的定義既直截了當又有些狹隘偏頗：云計算（cloud computing）是一種基于因特網的超級計算模式，在遠程的數據中心里，成千上萬臺電腦和服務器連接成一片電腦云。因此，云計算甚至可以讓你體驗每秒10萬億次的運算能力，擁有這么強大的計算能力可以模擬核爆炸、預測氣候變化和市場發展趨勢。用戶通過電腦、筆記本、手機等方式接入數據中心，按自己的需求進行運算。

　　維基百科的定義較為中允：“云計算（cloud computing），是這樣一種計算方式，計算資源是動態易擴展而且虛擬化的，往往通過互聯網提供。用戶不需要了解"云"中基礎設施的細節，不必具有相應的專業知識，也無需直接進行控制”。

　　埃森哲（Accenture）咨詢公司的定義言簡意賅：云計算是第三方提供商通過網絡動態提供及配置IT功能（硬件、軟件或服務）的服務方式。

　　……凡此種種，不一而足。

　　在參閱了不下三十余種關于“云計算”的“各自表述”后，經綜合歸納，筆者較為認同雷萬云博士對云計算的定義，即：云計算是一種IT資源的交付和使用模式，指通過網絡以按需、易擴展的方式獲得所需的資源（硬件、平臺、軟件、服務），提供資源的網絡被稱之為“云”。【4】

　　2.2 云計算的由來及發展現狀

　　（1）云計算概念雛形的產生

　　1961年，John McCarthy 提出了計算力和通過公用事業銷售計算機應用的思想，指出“計算遲早會變成一種公用基礎設施”。在此以前的1959年，Christopher Strachey發表了名為《大型高速計算機中的時間共享》的學術報告，第一次提出了虛擬化的基本概念，這篇文章也被認為是對虛擬化技術的最早論述；而正是虛擬化技術的發展和成熟，奠定了云計算的技術基礎。

　　（2）網絡重要性的被認知

　　1993年，Sun公司提出“網絡就是計算機”（“The Network is the Computer”）的口號，以標語的形式向人們宣示了網絡在IT領域內的重要地位。

　　（3）SaaS的誕生

　　1999年，Oracle高管Mare Benioff在確信web應用將最終取代桌面應用這一大趨勢后，開風氣之先地創建了salesforce這家以銷售在線CRM（客戶關系管理）系統為主的互聯網公司，并定義了SaaS的概念，即：軟件將會以在線服務的形式提供給用戶，從而避免了用戶在購買、安裝和運行維護方面可能出現的繁瑣步驟和高昂代價。

　　（4）“IT不再重要”的發表

　　2003年，在《哈佛商業評論》上發表的一篇極具轟動性的文章《IT不再重要》中，作者Nicholas G. Carr犀利地提出：IT技術已經日用品化了，雖然這樣能使大多數企業從IT中獲益，但IT也很難再給企業帶來一定的競爭優勢了。該文遭到了整個IT界的同聲斥責，以至于作者因此而自稱為IT界的“全民公敵”。但今天看來，此文不僅促使廣大IT從業人員的不斷反思，而且推動了IT產業的變革。因為IT技術的日用品化并非IT界的末日，而恰恰是下一次創新和發展的起點。

　　（5）Google三大核心技術

　　Google在2003年的SOSP大會上發表了有關GFS分布式存儲系統的論文，2004年的OSDI大會上發表了有關MapReduce分布式處理技術的論文，2006年的OSDI大會上發表了關于BigTable分布式數據庫的論文。這三篇重量級論文的發表，以及與此同時的虛擬化技術的成熟，標志著云計算核心技術基礎支撐的基本成型，而相應的開源技術產品的出現和廣泛運用，使云計算核心技術得到了普及。

　　（6）Amazon的AWS系統的推出

　　2006年3月，Amazon推出了AWS系統EC2，完美地解決了圣誕節計算高峰時段對基礎資源的需求，以及平時常態時段的空閑資源再利用問題。這是第一例成功的彈性計算。【5】

　　（7）云計算破繭而出

　　2006年8月9日，Google首席執行官Eric Schmidt在搜索引擎大會（SES San Jose 2006）首次提出“云計算”（Cloud Computing）的概念。

　　2007年10月起，Google、IBM、Amazon、Yahoo、HP、Intel、AMD、Dell、Microsoft、Cisco等公司分別與包括美國、新加坡、德國、中國臺灣及中國大陸在內的百余所大學簽訂了推廣云計算計劃，試圖將云計算模式快速推廣到校園。2008年2月1日，IBM公司宣布將在中國無錫太湖新城科教產業園為中國的軟件公司建立全球第一個云計算中心。

　　（8）云計算在中國大陸

　　云計算興起的浪潮已引起中國中央層級政府的關注。相關主管部門已對云計算產業的發展勢頭表現出了相當的興趣和重視，并著手制定云計算產業在中國的推進政策，近期發布的《關于做好云計算服務創新發展試點示范工作的通知》就是重要的啟動步驟。

　　中國政府在推動云計算產業發展方面已進入實質性操作階段。2010年10月，發改委聯合工信部下發《關于做好云計算服務創新發展試點示范工作的通知》，在北京、上海、深圳、杭州、無錫等五個城市先行開展云計算創新發展試點示范工作。

　　2.3 云計算的基本特征、部署模式、服務形態和判識標準

　　（1）云計算的基本特征

　　歸納起來，云計算具有如下五個基本特征：

　　①按需自助服務：消費者無需與服務商交互，就可自動地得到資助的計算資源能力，如服務器的數量和使用時間、網絡存儲空間等（即：資源的自助服務）。

　　②基于網絡的訪問：所有的資源均不在本地，消費者通過網絡獲得資源的服務，并通過網絡支付所獲服務的費用。

　　③虛擬化的資源池：云端所有可提供服務的資源全部虛擬化，并形成相應的資源池；可根據消費者的需要在資源池中動態配置、部署或釋放有關資源。

　　④快速彈性的資源服務配置：對消費者提供服務的資源配置是彈性的，可根據消費者對資源需求的變化，實時動態地增減資源的配置。；從而達到資源服務效率的最大化。

　　⑤服務可計算（效能計算）：資源的服務可被計量，從而可被計費。系統通過計量的方法來自動控制和優化資源使用。資源的使用可被監測、控制以及對供應商和用戶提供透明的報告（即付即用模式）。

　　（2）云計算的部署模式

　　云計算目前公認的部署模式共有四種：私有云、社區云、公共云和混合云（限于篇幅，本文不做展開討論）。

　　（3）云計算的服務形態

　　云計算的服務形態共有三種，即：

　　①基礎設施服務（IaaS）：對消費者提供處理、存儲、網絡以及基礎計算資源的能力。消費者可以部署和運行任何軟件（包括操作系統和應用軟件）。消費者不必管理、控制產生這些資源能力的設備和設施。

　　②平臺服務（PaaS）：消費者通過服務商提供的編程語言（如：Java、Python等）及基礎平臺（如：GIS、數據庫等），開發相關的應用，并在其上運行已開發的應用。消費者并不管理和控制服務商的基礎設施、操作系統及提供服務的平臺，但能夠控制部署應用，并能夠對應用環境進行配置。

　　③軟件服務（SaaS）：消費者通過網絡使用服務商提供的軟件服務，而無需購買軟硬件、建設機房、招聘IT人員。即：消費者可通過互聯網以租賃方式使用其所需要使用的各種以軟件為特征的信息系統。

　　（4）云計算的判識標準

　　目前業界已基本達成共識的對云計算的判識標準有以下三條：

　　（1）用戶所需要的資源不在客戶端，而來自于網絡。

　　（2）服務能力具有分鐘級甚至秒級的伸縮能力。

　　（3）具有較傳統模式5倍以上的性價比優勢。【10】

　　3.云計算產生的基礎及關鍵技術

　　3.1 云計算產生的基礎

　　云計算并非憑空產生，它的出現是計算技術、網絡通信技術以及互聯網應用的成長和成熟的自然的產物。

　　（1）計算技術的成長和成熟：

　　1965年，Intel創始人Gordon Moore發現：“隨著單位成本的降低以及單個集成電路所集成的晶體管數量的增加，到1975年，以經濟學角度分析，單個集成電路應集成65000個晶體管”。并藉此推測，如果這個趨勢繼續的話，計算能力相對于時間周期將呈指數倍的上升。由此提出了“摩爾定律”：在未來的18～24個月內，每單位芯片上的晶體管數量將會翻番。

　　過去的40多年里，摩爾定律一直代表著信息技術發展的速度，也標示著一場計算機革命：運算速度越來越快、存儲容量越來越大、整機價格越來越低。近20年來，CPU性能提高了3500倍；單位內存價格下降了4500倍；單位硬盤價格下降了360萬倍。【7】與此同時，虛擬化、分布式計算和并行計算、分布式海量數據存儲和管理等有關技術也相繼發展和日益成熟，客觀上為云計算的出現奠定了技術儲備。

　　（2）通信帶寬的更快增長：

　　上世紀九十年代中期前后，密集波分復用技術（DWDM）開始從試驗室進入商業領域，該技術可在一根光纖里傳送多路平行的Gb級光信號。該技術的應用導致遠程通信帶寬成本大幅下降：在該技術廣泛應用前的1993年，傳輸1GB數據（1公里/每秒）的成本為2000美元，而到2007年，同樣通信傳輸量得成本已下降至不足1美元。

　　90年代初，George Gilder提出著名的吉爾德定律：未來25年內，主干網的帶寬將每6個月增加一倍，每bit的傳輸成本將趨于0。

　　目前全球光纖總長度可繞地球2.5萬圈。而密集波分復用技術的應用，使得一些發達國家近十年來主干網帶寬增長了近1000倍。

　　從增速角度考察，通信帶寬的增速甚至大于摩爾定律。充足的網絡帶寬成為最廉價的資源，使得通信業務逐漸向互聯網演進，信息服務迅速大眾化。【7】

　　（3）互聯網的出現和廣泛應用：

　　1992年，當時的美國副總統Al Gore提出著名的美國信息高速公路法案，1993年9月，美國政府宣布實施一項新的高科技計劃――“國家信息基礎設施”（National Information Infrastructure，簡稱NII），旨在以互聯網為雛形，興建信息時代的高速公路――“信息高速公路”，使所有的美國人方便地共享海量的信息資源，互聯網由此在全球迅速普及。近十年來，互聯網用戶數量每6個月翻一番，互聯網通信量每100天翻一番。

　　到目前，互聯網已成為人人感知和認知的不可或缺的設備；由于互聯網的存在，人們的感知能力和認知能力掙脫了時間和空間的束縛，得到了極大的延伸。同時，互聯網成為人與人之間溝通的不可或缺的設備；由于互聯網的存在，人與人之間、人與社會之間溝通的質量和效率得到極大的提升。【8】

　　可以毫不夸張地說：互聯網是人類二十世紀最偉大的發明，它改變了人類的生活方式、工作方式和休閑方式，改變了社會民主、教育、經濟、商務、健康與娛樂機制；它還顯示了適應甚至激勵技術轉變的巨大能力，已經成為推動社會變革和技術創新的最強大的發動機。【8】

　　（4）系統虛擬化技術的逐漸成熟

　　隨著VMware、Citrix及微軟等公司多年的不懈努力，系統虛擬化技術有了長足發展。一臺服務器能夠整合過去多臺服務器的負載，從而有效地提升了硬件的利用率，降低能源損耗和硬件的購買成本。更重要的是，這些技術有效地提升了數據中心自動化管理的程度，從而極大地減少了在管理方面的投入，使數據中心的管理更加智能化。

　　3.2 云計算所涉及的關鍵技術

　　云計算所涉及的關鍵技術皆非云計算所專有，而是數十年來IT技術在發展過程中由實際需求而孕育、發育、生長并成熟起來的；亦即，是技術的成熟促成了云計算的出現。相對于云計算而言屬于關鍵技術的具體內容包括以下幾個方面：

　　（1）虛擬化技術：虛擬化技術實現了物理資源的邏輯抽象和統一表示。通過虛擬化技術可提高資源的利用率，并能根據用戶業務需求的變化，快速靈活地進行資源配置和部署。虛擬化技術將物理設備的具體技術特性加以封裝隱藏，對外提供統一的邏輯接口，從而屏蔽了物理設備因多樣性而帶來的差異。虛擬化技術主要包括：計算虛擬化、存儲虛擬化、網絡虛擬化、應用虛擬化等。目前典型的產品有Citrix Xen、VMware ESX Server 和Microsoft Hype-V等。

　　（2）分布式編程模型與計算：分布式編程模型實現了在后臺自動地將用戶的程序分解為高效的分布式計算或并行計算模式，并在后臺具體執行計算工作，包括相關的任務調度。為使用戶能更輕松的享受云計算帶來的服務，讓用戶能利用該編程模型編寫簡單的程序來實現特定的目的，分布式編程模型必須十分簡單，而且這種功能和能力對用戶和編程人員是透明的。當前各IT廠商提出的“云”計劃的編程工具大部分基于Map-Reduce的編程模型。一些專家和學者將MPI和PVM等并行計算編程工具也納入到該項技術的范圍之中。

　　（3）海量數據分布式存儲技術：云計算系統需要同時滿足大量用戶的需求，并行地為大量用戶提供服務。為保證高可用、高可靠和經濟性，云計算采用分布式存儲方式來存儲數據，采用冗余存儲方式來保證數據的可靠性。因此，云計算的數據存儲技術必須具有分布式、高吞吐率和高傳輸率的特點。目前被列入云計算海量數據存儲技術的產品主要有Google的GFS（Google File System，非開源）以及HDFS（Hadoop Distributed File System，開源），目前這兩種技術已經成為事實標準。

　　（4）海量數據管理技術：云計算需要對分布式存儲的海量數據進行處理和分析，因此云計算的數據管理技術必須具備高效管理大量分布式數據的能力。目前云計算的數據管理技術中最著名的是Google的BigTable數據管理技術。與此同時，Hadoop開發團隊正在開發類似BigTable的開源數據管理模塊。

　　（5）虛擬資源的管理與調度：云計算系統的平臺管理技術能夠使大量的虛擬化資源協同工作，方便地進行業務部署和開通，快速發現和恢復系統故障，通過自動化、智能化手段實現大規模系統的可靠運行。

　　（6）云計算相關的安全技術：云計算模式帶來一系列的安全問題，包括用戶隱私的保護、用戶數據的備份、云計算基礎設施的防護等，這些問題都需要更強的技術手段，乃至法律手段去解決。

　　4.云計算的意義

　　關于云計算的意義，可以從最終用戶、信息技術、社會和政治學以及可持續發展等幾個維度來予以考察：

　　（1）最終用戶的視角：云計算是一種IT資源的交付和使用模式

　　對于最終用戶而言，云計算不是一種新技術，不是一個新的IT架構，不是一種新方法。云計算是一種全新的IT資源交付模式，這種模式使得用戶能夠完成他所需要做的事情，而不需要特殊的IT支持（如購置設備及基礎軟件平臺，以及對這些設備的運行維護）。對用戶來說，云計算的技術層面是抽象的、隱藏的，可簡單地通過“一朵云”來表示。用戶可以通過獲得服務來使用它，但不必購置、管理和維護它。

　　（2）信息技術的視角：云計算是一種商業模式的革命

　　從信息技術的角度考量，云計算是繼個人計算機、互聯網之后的第三次信息技術革命。云計算與PC、Internet的不同之處在于：云計算的存在不止基于硬件、軟件和網絡，而且更主要的，它是基于網絡的資源及服務的。云計算是一種商業模式的革命，它徹底改變了人們獲取IT服務的方式，降低了社會信息化的門檻。

　　（3）社會學、政治學的視角：云計算是一次對生產力的解放

　　云計算最大限度地降低了使用者的信息化工作的代價，解脫了前期購置IT資產的高額投入以及中后期IT設備運行維護管理的附加代價等加諸于使用者身上的沉重枷鎖，使得使用者能以“按量付費”（即：效能計算）這一迄今為止最為合理的模式使用IT資源。這將使得蘊藏在人們腦海中的各種知識、智慧等得以更加便捷、更小代價地轉變為實際成果，從而極大地解放了生產力。

　　圣塔菲研究所對云計算的評價具有較好的概括性：“電力的普及重構了一百年前的世界，電燈改變了生活的節奏，電動組裝線使工業和加工業有了新的定義，而家用電器則讓工業革命進入了家庭。對于"云"，也許最豐富的想象力都不足夠，這將是一個創新涌現的混沌狀態。”

　　此外，云計算對推動創新型、平等和和諧社會的社會轉型，也具有一定的積極意義。

　　（4）發展的視角：云計算是一種可持續的發展模式

　　對使用者來說，IT不重要，技術不重要，重要的是需求的全面的滿足，而對于提供者來說，如果用戶需求的滿足是建立在提供者所不可承受的代價的基礎之上的，那么這種滿足方式（或手段）就是不可持續的。因此，只有在提供者持續的有贏利發展的狀態下，使用者的要求才能得到持久的滿足。只有雙贏才能讓事情延續下去。

　　云計算正是這樣一種模式：它在大幅降低用戶的使用代價的同時，通過運用有效的技術手段，充分發掘提供者所擁有的資源的潛力和使用效率，通過提高效率來降低服務成本，通過規模積累微利，使得效能計算（Utility Computing，即：按使用量付費）成為了可能。

　　綜上所述，云計算使人們幾十年的夢想逐漸變成現實，即：為實現工作或生活中的某個必須使用信息技術予以完成的目標，人們不必首先花費高昂代價來購買IT資產或掌握相關IT技能，而是可以像日常生活中使用水、電一樣，通過計量收費方式直接購買IT資源或服務。

　　云計算徹底降低了信息化的準入門檻，使得所有與之相關的工作變得更加簡單、合理和自然，也使得創新和變革變得更加容易和便捷。

　　5.云計算浪潮所帶來的啟示

　　云計算的出現，是巨大需求的存在（即：大幅降低信息化工作的代價，以資源服務方式實現計算資源的提供和使用），相關技術的進步（虛擬化、分布式計算和存儲等關鍵技術的逐步成熟），以及基礎環境條件的基本具備（計算機速度持續提升、價格持續下降，網絡的出現和帶寬的持續倍增），三者共同孕育出的結果。它之所以一經出世，便引起萬眾矚目，成為IT界乃至全社會熱議的話題，并非僅緣于商家的炒作和哄抬。事實上，云計算沒有任何一項專屬于自身的技術，它不是生長起來的，而是被組裝出來的。它的塑造者的可貴之處在于：在基礎環境條件大致具備的情況下，利用現有的成熟技術以及技術組合，實現了（至少部分實現了）人們幾十年前就已萌發出來的理念、理想和美好愿望。

　　結合氣象部門信息化建設的歷程和現狀，云計算至少在以下三個方面對我們有一定的啟示意義：

　　5.1 資源與資產的脫鉤以及資源的彈性配置：令人向往的理想狀態

　　長久以來，信息系統的建立始終伴隨著相應的基礎設施和運行環境（即：計算機、網絡、存儲以及操作系統）的添置、安裝、調試、運行和維護等一系列資金的耗費及人力資源的投入。從資源的角度看，上述活動的目的無非是計算、存儲和通訊能力資源的購置以及維持；而這種以采購設備的形式來達到滿足能力資源需求的方式，是將資源與資產（即：設備本身）強行掛接在一起，以購置資產的形式實現資源的滿足。

　　依馬克思的觀點：資本主義生產力發展主要區別于以前一切社會生產的特征，是生產過程本身的社會化。即：由分散的小生產者轉化為大規模社會生產的過程【9】。因此，在目前社會化大生產以作為主要生產方式的今天，這種以采購資產的形式實現能力資源的滿足，從而完成生產過程的方式，已越來越不適應于社會發展的需要。資產應當與資源相脫鉤，由專業部門向社會（或企業內部）提供統一高效的資源服務，這既是社會生產發展的需要，而且也已經開始成為現實。

　　以“虛擬化技術”、“分布式編程計算”以及“虛擬資源管理技術”等為核心技術支撐的被稱之為“云計算數據中心”的出現，實現了將基礎設施資源作為服務內容向社會或部門內部提供服務的新模式。即所謂的基礎設施既服務（IaaS）。

　　對于使用者而言，IaaS有三點值得關注：其一，該模式實現了資源與資產相脫鉤，使用者不必購置資產（即相關的硬件設備），而只需按實際需求購置所需的資源即可。其二，使用者所使用的資源可以隨著實際應用需求的變化而實現實時動態調整（增加或減少）。其三，使用者根據資源的實際使用量按量付費。

　　這種模式令使用者從購置基礎設施資產的前期高額投入的困境中解脫出來，大大降低了生產成本，提高了工作效率。以一家美國房地產網絡為例，該公司擬統計67萬個家庭在最近12年內購入、沽出的房產數據，為消費者提供更好的建議和信息。此項工作如按以往慣例自己動手，即完成諸如采購設備、準備場地環境、安裝調試設備、運行并維護設備等項工作，預計將歷時6個月，耗資約100萬美元。后該公司決定采取租用Amazon的EC2服務，最終僅用了3周便完成了統計分析工作，耗資僅5萬美元。

　　因此，IaaS是目前最為理想的資源使用模式。

　　5.2公共運行平臺的做大做強：可促成業務運行模式的良性調整

　　數年前，Google Earth以其獨特的工作方式吸引了國內大批技術人員，它非但向人們提供珍貴的GIS資料，而且向人們開放相應的工作平臺以及相關的API接口，使得從事相關工作的技術人員不必為信息的獲取、系統運行平臺的購置和維護而奔忙，可直接將相關應用建立并運行在該平臺之上。這種新穎的服務模式大大降低了有關應用的準入門檻，使得地理信息系統的應用在短時間內得到迅速的擴展和普及。氣象部門也有不少技術人員根據實際需要，在其上建立了滿足本地氣象服務需求的中小型應用系統，代價低而效果良好。可以想象，如果這一平臺能夠長期穩定的維持并發展下去，將會給與此相關的應用領域帶來怎樣的發展和進步。

　　Google Earth在中國的成功，標志著人們可以用租賃使用平臺資源的方式而不是購置平臺產品來實現自己的應用需求；這意味著在平臺這個層面的服務化，可使平臺的使用成本大幅降低，使平臺應用實現的效益達到最大化。

　　作為典型的以信息獲取、信息加工處理和信息服務為特征的氣象行業，各業務單位所從事的業務工作無一例外的是信息工作，業務系統無一例外的是信息系統。如果將平臺定位為氣象信息管理系統，平臺的使用者角色定義為基層氣象單位，平臺的應用落實為基層氣象單位的氣象業務工作，那么上述“租賃平臺”（即：PaaS）的存在以及服務模式的應用，意味著基層氣象單位可以通過網絡使用設置在“云端”的平臺資源和平臺服務，便可完成有關的業務工作即所謂業務系統的“非本地化運行”及業務產品的“遠程制作”（操作在本地，平臺在遠端）；而這一切進一步意味著：這些單位可以不必在當地配置相應的用于運行業務系統的基礎設施以及基礎平臺。而這一工作模式的實現，將極大簡化基層氣象單位的工作環境，解決因IT基礎設施維護等問題所造成的單位職工編制和人員配置的缺口和困難，使得基層單位的人員結構更為合理，工作內容更加專業化。

　　信息管理系統是氣象部門的核心業務系統，其它所有業務系統皆圍繞著信息管理系統而運行。CIMISS系統的建立和投入業務運行，將在全國省一級氣象部門建立數據中心級的氣象資料存儲管理系統，并完善國家一級的相關系統。Google Earth為CIMISS系統的發展提供了樣板，未來的CIMISS除了提供自身所應具備的各種統計分析及繪圖等服務功能以外，在提供豐富高效的API檢索應用接口的基礎上，還應提供一定規模的應用運行平臺服務；為基層單位的業務系統，以及那些規模小、資金少、研發時間短、階段性運行的應用提供穩定良好的研發、測試和運行平臺。這對于氣象行業的科技進步將起到極大的推動作用。

　　5.3 服務形態：通用業務系統值得探索和嘗試的發展方向

　　對于那些需要占用和耗費較大資源的通用軟件而言，使用者因此而購置計算機設備及相關平臺軟件，多年來一直是天經地義的慣例。使用者在購置基礎設施時的費用，以及因日常維護造成的人力和資源的付出，被理所當然地視為使用該軟件（或系統）所理應由使用者承受的代價。也正是由于這類代價有時的過于高昂和難以承受，使得一些優秀的具有廣泛應用前景的系統和軟件因此而得不到應有的應用。

　　SaaS（軟件即服務）是在“云計算”概念提出的多年之前即已開始在業界出現的一種新穎的模式，該模式將軟件作為一種服務資源，使用者無需為使用該軟件而購買該軟件，以及特意配置相應的運行環境；而是通過租賃方式，通過互聯網（或網絡）在軟件提供者處使用該軟件。

　　該模式使這些軟件的使用者有機會得以擺脫傳統模式中為使用該軟件而必須購置該軟件以及相應運行平臺的高昂代價，以計量付費這一目前最為合理的方式購買該軟件的使用；從而將軟件的使用門檻降低到可能達到的最低程度。

　　以SaaS的視角來審視目前氣象行業應用系統的使用情況，不難看出一些問題：目前一些通用系統（如micaps）對客戶端的要求較高，使用者不得不常年運行并維護一套與之相關的運行環境，既牽扯人力物力，效率亦不高。而且隨著這些通用系統的發展，其功能將越來越豐富、需要管理和處理的數據將越來越多，與之相應地，客戶端的環境也將越來越復雜和龐大。如果一直沿用目前的運行模式，那么使用者對于運行環境的維護保障代價也將隨之越來越高。

　　問題是，這種代價是我們必須付出的嗎？我們可否換一種思路，將這些系統以服務的方式向全行業使用者開放并提供呢？

　　至少這值得我們去探索。

　　6.云計算的適用度分析以及我們自身存在的差距

　　6.1 云計算目前在氣象部門的適用度初探

　　云計算展現給人們夢境般的誘人畫面，但通向夢境的道路卻并非坦途。云計算對于氣象部門而言，絕非簡單拿來即可的通用器物。它首先至少應當解決安全性、分布式計算模式效率、投資保護以及有限規模下的效益等諸方面的問題。

　　（1）安全性問題

　　安全性問題是目前云計算所面臨的最大挑戰，至今尚無有效手段和方法可徹底打消使用者就該問題所產生疑慮。氣象信息是受到法律保護的具有較高機密級別的信息，在目前這種具有嚴格審批手續、專人負責等一系列嚴密措施的管理下，尚不時發生資料外泄的情況，一旦將這些資料交予虛無縹緲的“公共云”，如何令有關管理部門和責任人確信這些數據是安全的，并且能夠切實保證這些信息的安全，是氣象信息部門首先需要解決的問題。此外，個人資料的私密性問題如何解決，也是一個目前業界尚未根本解決的難題。

　　總之，安全問題是云計算落地前所必須解決的基礎性問題，該問題的存在，將嚴重影響云計算的普及和深入應用；氣象部門概莫能外。目前該問題已受到業界的高度重視，云安全聯盟與惠普公司基于對29家企業、技術供應商和咨詢公司的調查結果，于2009年共同列出了云計算在安全方面的“七宗罪”，就是云計算商家就安全問題對云計算本身可能造成的負面影響而深感憂慮的具體表現。

　　（2）虛擬化環境下分布式處理模式的普適性問題和效率問題

　　云計算三大特征之一的“資源隨需求彈性增長”，是建立在資源高度的虛擬化及分布式計算模式的基礎之上的。其中，多機虛擬化（即：多臺虛擬服務器協同完成一個大型計算問題）需要應用分布式處理模式，將一個大型計算問題自動拆分成眾多相對獨立的小型計算問題，交由各虛擬服務器共同完成。拆分的粒度大小、以及各顆粒之間的耦合度問題，直接關系到分布式計算（處理）效率的高低。對于那些無論如何拆分，都無法避免各顆粒間頻繁通訊的緊耦合型計算問題，如何通過有效方法自動形成分布式計算方案并予以部署，自動地執行分布式計算過程，自動有效組織各顆粒間頻繁的數據通信，并保證該方案運行的高效率，是一個需要驗證的問題；但至少目前尚未看到有關的應用成功案例。

　　此外，分布式處理模型對于結構化數據的規范化管理（即：商用數據庫）的適用度，以及該模式與在物理機環境下運行商用數據庫，二者之間運行效率的高低比較，也是一個需要嘗試和檢驗的問題。

　　（3）投資保護問題

　　經過幾十年的建設時期，歷史稍長一些的單位和企業大都已建立了本單位或部門的信息業務系統。這些系統由于所建立的年代不同，業務目標不同，采購渠道不同等諸多因素，其物理設備及基礎平臺的品牌、級別和技術標準等大都存在較大差異。如何在這些品牌、技術、級別等方面都存在差異的基礎設施上構建“云計算”平臺，亦即：如何利舊那些現有的存在異構現象的基礎設施，是每一個欲實施“云計算”方案的單位的CIO所必須面對的棘手問題。

　　從目前業界公認的“云計算”系統來看，其基礎設施架構絕大多數都是同構的，基于充分異構的基礎設施而構建的“云計算”系統極為罕見。

　　（4）規模有限情況下PaaS和SaaS的效益問題

　　對于大幅降低使用者在使用資源方面的代價的“云計算”而言，令提供者仍能獲利的路徑有二，一為大幅提高設備的使用率；二為擴大規模，積小利而成宏利。然而對那些規模相對有限，又因安全等問題無法使用“公共云”而只能考慮自建“私有云”的企業和單位而言，如何在有限的規模中保證PaaS特別是SaaS的效益的持續存在，是一個令人憂慮的問題。如果通用軟件SaaS化所付出的成本無法從日后的應用中逐步補回，那么這項工作就是不可持續、甚至是無法進行的。

　　上述問題的存在和未解決，是漂浮在云計算天空中揮之不去的數片烏云。隨著光線的逐步清晰，這些烏云的輪廓、厚度及內部結構正日益被人們所看清。

　　6.2 差距和不足

　　盡管存在上述問題，“云計算”的理念，即：通過深度挖潛，最大幅度地提高設備和系統的利用率，以向使用者提供資源服務的模式徹底降低使用者信息化工作的準入門檻；是符合當今發展趨勢和方向的。以“又好又快地發展”做為口號和實際評判標準的今日中國，以提高“四個能力”為發展目標的氣象部門，如何在信息化發展過程中具體貫徹這些既定目標，是每一個參與者必須思考的問題。參照“云計算”的理念和發展路線，氣象部門在信息化建設過程中長期存在的問題便愈發明顯和突出：

　　（1）缺少部門及行業的整體統籌規劃，導致建設和管理的混亂

　　業務架構規劃設計的缺失，導致IT架構設計的缺失。同時，IT部門沒有能擔負起統籌設計規劃信息系統架構的職責，沒有擔負起統一建設、統一部署和統一管理IT基礎設施的職責。統籌規劃的缺失導致項目設計缺乏統籌布局和各方面關系的兼顧，從而造成項目建設目標的單一和狹隘，基礎設施（含平臺）與業務系統緊密捆綁。而業務職責的明確及考核制度的確立，使得業務系統嚴格歸屬于業務單位，從而造成基礎設施（含平臺）在設計階段的整體無序，以及引進和運維管理階段的混亂和低效。

　　（2）粗放的管理模式導致IT資源利用率的長期低下

　　業務系統歸屬于所屬業務部門，運行平臺歸屬于業務系統，使得氣象部門在信息化建設和管理過程中整體的集約化程度甚低。統籌規劃的長期缺位導致信息孤島及信息煙囪林立，并派生出基礎設施及平臺的使用效率整體的低下。以目前各業務單位在國家氣象信息中心托管的各業務系統為例，據不完全統計，其基礎設施中的服務器（包括：CPU、內存等）的平均使用率低于30%。這顯然與“又好又快”及綠色環保等發展理念相距甚遠。

　　此外，沒有長期穩定的研發團隊及規范的軟件研發平臺，IT專業單位自身能力不強等，諸多負面因素長期困擾著氣象部門的信息化建設。使得當人們驟然接觸到“云計算”后，不免生出遙遠的距離感和相形見絀的差距感。

　　7. 未來信息化趨勢的探討

　　氣象部門的信息化建設已進入到信息技術與氣象業務深度融合的階段；在助力氣象業務，有效提高“四個能力”的同時，以先進的設計理念、有效的組織形式和技術手段，盡可能提高工作效率和效益，是實現“有好又快”發展模式的主要途徑。

　　根據信息技術的發展態勢以及業界對未來走向的共識，筆者認為，氣象部門未來信息化發展趨勢將有以下四個重點：

　　7.1 資源的集約化管理和便捷高效利用將成為關注重點

　　隨著信息化建設的不斷深入，如何使寶貴的資源（包括能力資源和信息資源）的價值得到充分發揮，是IT部門面臨的最大挑戰之一。資源的有效管理和合理調度，是充分發揮資源價值的基礎和前提；而欲達到資源的有效管理和合理調度，首先必須實現資源的集約化管理。這里的資源既包括IT基礎設施（如：計算機、存儲、網絡等），也包括氣象信息。目前這種資源（特別是基礎設施資源）的分散管理，其在安全性隱患以及在管理維護方面的高昂代價等弊端已彰顯無遺并開始引起有關各方的關注；只有成規模，才能高效率和高效益。相信隨著時間的推移，通過對資源的集約化管理來達到其效益的最大化，終將成為共識。

　　需要特別強調的是：數據是信息系統的核心財富，信息資源的集約化管理，是提高數據使用效益，高效解決數據安全問題的有效途徑。將分布式數據中心整合成有限的幾個核心數據中心及備份數據中心，是目前業界推崇和行之有效的方法和模式。即：將數據中心集中起來，使得數據使用起來更加流暢便捷，從而最大限度地發揮數據的自身價值和附加價值。可以預見，未來氣象部門的數據中心的數量和布局將比現在更加簡單和合理。

　　隨著社會的進步，高效、綠色、人與自然和諧共存等理念將日益廣泛普及，氣象部門終將逐步拋棄粗放式的建設方式，信息化建設終將實現統一規劃、統一設計、分步實施和集約化管理。

　　7.2 基于平臺的應用將逐漸形成規模

　　筆者在“5.2”中已介紹和分析了平臺作為一種服務資源的提供，對于促進相關領域技術和業務發展的重要意義。近年來，該領域在氣象部門內部已開始得到重視。國家氣象中心研發的“氣象GIS”平臺，就是基于該理念所作的有益嘗試。相信在不遠的將來，類似的嘗試以及基于有益的嘗試而逐漸成長起來的具有典型氣象特色的“PaaS”平臺必將出現。而它的出現和不斷完善，必將促進相關領域技術和業務的快速發展，從而形成良性的互動局面。有關決策者應充分意識到此項工作的意義和價值，并予以積極支持和引導。

　　需要指出的是：氣象“PaaS”的存在和優質服務，是建立在其所擁有的具有一定規模的資源的有效管理的基礎之上的。因此，資源集約化管理的實現，是氣象“PaaS”業務化的基礎和前提。

　　7.3 氣象信息系統的業務布局將有可能更為簡單、合理和高效

　　基礎設施資源集約化管理，以及業務系統的基于平臺化的逐步實現，將可使基層氣象單位的業務工作環境大大簡化：其所有的設備資源、數據資源和相關平臺皆可來自于設在省局信息中心、區域氣象信息中心乃至國家氣象信息中心的“云端”的各項服務，基層單位的業務工作可經本地終端，通過網絡使用設于省、區域和國家氣象信息中心（即“云端”）的資源服務（即通常所說的“系統運行”）而得以全部完成。基層氣象單位可以不必修建自己的計算機房，不必購置UPS和機房專用空調，不必設置門禁、消防和防水等安全設施，不必維護服務器、數據庫等基礎設施和平臺，單憑使用“云端”的各項資源服務，便可保質保量地完成本單位的所有相關業務工作。

　　這樣的工作模式至少可以適用于縣級氣象局，而且甚至可能適用到地市級氣象單位，緩解甚至消除因IT資產管理給當地造成的人力資源壓力。

　　上述工作的完成，將使氣象部門信息系統整體架構更加簡單、合理，業務工作的布局更加合理、高效和專業化。此舉將從業務布局角度徹底消除目前信息系統建設和運行過程中存在的混亂、低效和低水平重復等現象，實現“又好又快”的發展目標。

　　7.4 應用系統（軟件）的研制應逐步規范化、專業化和平臺化

　　缺少規范標準的開發平臺，所有應用軟件研發工作皆沿用“一切從最基本模塊開始做起”的模式，前人的成果和經驗得不到有效的保留、集成和發展，這是目前氣象部門長期存在的缺陷。

　　開發平臺由業務構件庫、服務庫以及開發界面（平臺）等組成。由于開發平臺的統一規范性，使得在其上開發的各種應用系統（軟件）之間的功能模塊可達到較高的規范化程度，從而形成系統內部以及系統與系統之間的最大范圍和最大程度的功能復用。而功能復用的廣泛和深入，又使得系統研發者能夠擺脫平均占總工作量約50%的基礎型功能的重復性開發，而將寶貴而有限的精力聚焦于本系統特定功能的設計和開發方面。

　　隨著業務構件庫和服務庫的不斷豐富，基于該平臺的應用系統研發工作將越來越直觀、便捷和簡單。

　　氣象行業需要一支屬于自己的長期穩定的應用軟件研發團隊。同樣，氣象行業也需要擁有一個長期穩定、不斷改進和豐富的統一規范的應用軟件研發平臺。因為這個平臺的存在，將使氣象行業從此真正擺脫一直延續至今的“一切從最基本模塊開始做起”的低水平重復工作現象，使得所有新的工作都是基于前人積累的成果之上，而不是重復前人早已做過多次的工作。

　　計算機軟件的實質，是人類處理事物、解決問題的方法的具體描述，是人類知識和智慧的固化。長期穩定、統一規范的軟件研發平臺，非但是規范氣象應用系統的尺度，更是已被顯性化了的氣象知識和智慧的圖書館和實驗室。同時，它也能大大降低應用軟件研發的門檻，使得科學家和工程師頭腦中蘊藏的知識和閃現的智慧火花能夠更加簡便快捷地固化下來，復制出去，成為行業乃至社會的共同財富。

　　總之，在滿足業務目標的前提下，最大限度地發掘并發揮出所有資源的潛在價值，最大限度地提高資源的使用效率，從而提高信息化建設的效益和效能，最大限度地降低氣象部門在業務、科研、管理等各方面的工作成本，以工作環境的大幅改善及工作代價的大幅降低來促進氣象部門技術水平的提高、業務能力的增強、管理質量的提升這是“云計算”帶給我們的啟示。

　　云計算的理念、方法在氣象部門的適度引入和有效普及應用，將有可能極大地簡化基層氣象單位的業務工作環境，真正實現資源的優化組合和業務工作的專業化分工，完成氣象部門信息系統架構的最優化調整和合理配置，徹底擺脫一直存在的無序、混亂、低水平重復建設等負面現象；極大地降低創造性工作和日常信息化工作的初期成本和過程成本，從而釋放出被高昂代價所壓制的寶貴的創造力和生產力。

　　8.結語

　　冠名并不重要，重要的是實質和精髓。透過云計算那些被廠家和捧家炒作得如花似錦的外殼，我們的確能夠從中發現許多寶貴的內涵，這些內涵傳遞給我們的信息，是值得氣象部門有關人士予以重視、分析、嘗試并最終采納其合理部分的。

 　　希望決策者們能夠(gou)早日看到云計算(suan)大(da)潮可能帶給氣(qi)象部門(men)的機遇和挑(tiao)戰(zhan)，冷靜分析、認(ren)真思考，并適當引(yin)導人們的工(gong)作思路和走向，使得氣(qi)象部門(men)的軟實力真正強大(da)起來。