云计算在谷歌的创新应用
摘要：云计算是当前信息技术发展的一个趋势，与传统的软件构架相比较，云计算是一种新型的运用Internet 网络以服务的方式提供可伸缩的网络虚拟的资源管理的计算机运行模式，云计算主要提供基础设施即（IasS ）、平台即服务（PaaS ）和软件即服务（SaaS ）的分层构架上“层次”服务。本文对云计算的核心服务内容和基本应用概况进行简单的描述和分析。探讨了云计算在IT 领域的优势, 论述了谷歌GAE 的核心技术。最后，探讨了云计算在互联网市场的发展趋势以及突破性的创新技术。
关键字: 创新模式；云计算；互联网；GFS ；GAE
一、 前言
谷歌，作为云计算产业三大巨头之一，正大规模进军云计算市场。在旧金山举行的谷歌云技术大会上，谷歌新任云端平台主管戴安妮·格林(Diane Greene) 表示，仅2015 年，谷歌就已经斥资近100 亿美元加强云业务[1]。而这还只是冰山一角，谷歌已经宣布将大规模建造更多新的云数据中心，需要的资金可能是天文数字。同时，谷歌在云计算开发和市场范畴内都遥遥领先，这成果归功于其一直在尝试技术创新，力求不断更新人们对互联网和计算机的视野。谷歌逐渐用云计算改变当今互联网市场以及软件市场的格局，在未来，谷歌将用云计算给互联网带来一个新的纪元。
二、 云计算概述
(一) 云计算的核心服务内容
云计算是一种通过Internet 网进行访问的按使用量进行付费的可以提供可用的、便捷的、按需要的网络访问的一种虚拟化的资源的计算模式。这种模式能够提供可用的、便捷的、按需的网络访问，并且让使用者可以进入可配置的计算资源共享池（包括网，服务器，存储，应用软件，服务等方面的资源）快速的选取自己所需要的资源或服务，减少很多的繁琐的管理工作的时间，使使用者的工作效率大大的提高[2]。
图1采用并行计算的数据处理方式
(二) 云计算的特点及优势
云计算是新一代IT 模式，在后端规模庞大、非常自动化和高可靠性的云计算中心支持下，只要接入互联网，就能非常方便地访问各种基于云的应用和信息，并免去了安装和维护等繁琐操作。
云计算的特点主要在于: “云”的规模超大，云计算支持用户在任意位置使用各种终端获取应用服务[3]，所请求的资源来自“云”。以数据多副本容错、计算节点同构可互换等多种措施保障服务，比使用本地计算机更加可靠。支持多个不同类型的应用同时运行，具有通用性特点，具备满足应用拓展和用户增加的高可扩展性能。用户按需购买服务，节省了软硬件等前期投入，用户获得低成本高自动化的服务，节能环保，接受“云”另一端最专业团队的管理运行维护服务。
(三) 云计算类型
从用户需求角度分类，云计算分为公共云、私有云和混合云几种类型。从应用角度分类，云计算的应用，主要包含软件即服务、效用计算、云计算的网络服务、平台即服务、自理服务供给商、服务商业平台、网络集成等。
(四) 云计算应用领域
云计算有着广泛的应用前景。如表2所示。在天文学、医学等各个领域有着广泛的应用前景。
表2 云计算的应用领域
[4][5]
三、 谷歌云计算技术
(一) 谷歌云计算技术介绍
谷歌提供的Gmail 、Google Earth、Google Analytics等服务都基于其云计算服务器运行。谷歌基于云计算提供的翻译服务具有现今最好的性能。
谷歌目前是云计算技术最大的使用者，其围绕因特网搜索创建了一种超动力商业模式[7]。在谷歌看来，“云计算”是分布式处理、并行处理和网格计算的发展，未来所有的计算都可以在“云”里进行，未来的电脑和手机可以退化成—个显示器。
谷歌的“云计算’采用了四大类核心技术，分布式基础设施、分布式大规模数据处理、分布式数据库技术、数据中心优化技术。“云计算”所带来的是这样一种情景：由谷歌这样的专业网络公司来搭建计算机存储、运算平台，用户借助浏览器就可以很方便的访问其资源，把“云”做为资料存储以及应用服务的中心。云计算时代，可以抛弃U 盘等移动设备，只需要进入GooSe Docs 页面，新建文档，编辑内容，然后，直接将文档的uRL 分享给你的朋友或者上司，他可以直接打开浏览器访问URI ，就再也不用担心因Pc 硬盘的损坏而发生资料丢失事件。
(二) 数据存储技术GFS
为保证高可用、高可靠和经济性，云计算采用分布式存储的方式来存储数据，[6]
采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性，即为同一份数据存储多个副本。 另外，云计算系统需要同时满足大量用户的需求，并行地为大量用户提供服务。因此，云计算的数据存储技术必须具有高吞吐率和高传输率的特点[8]。
云计算的数据存储技术主要有谷歌的非开源的GFs(Google File System)[8]，GFS 是一个管理大型分布式数据密集型计算的可扩展的分布式文件系统。它使用廉价的商用硬件搭建系统并向大量用户提供容错的高性能的服务。GFS 和普通的分布式文件系统有以下区别[9]，如表3所示。
GFS 系统由一个Master 和大量块服务器构成。Master 存放文件系统的所有元数据，包括名字空间、存取控制、文件分块信息、文件块的位置信息等。GFS 中的文件切分为64 MB的块进行存储。
在GFS 文件系统中，采用冗余存储的方式来保证数据的可靠性。每份数据在系统中保存3个以上的备份。为了保证数据的一致性，对于数据的所有修改需要在所有的备份上进行，并用版本号的方式来确保所有备份处于一致的状态。
客户端不通过Master 读取数据，避免了大量读操作使Master 成为系统瓶颈。客户端从Master 获取目标数据块的位置信息后，直接和块服务器交互进行读操作。
(三) Coogle App Engine的特点
(1)Google App Engine 能让开发人员在支持着自己的应用程序的叮扩展系统上构建网络应用程序。
(2)无需拼凑开发环境。C,oosle App Engine提供完全集成的开发环境。
(3)易于扩展。Google App Engine 可轻松设计可扩展的应用程序，无论用户增加多少，都无需再担心基础可架构问题。
(4)免费开始使用。每个Google App Engine应用程序都会拥有足够的CPU 、带宽和存储空间来免费支持每月五百万次左右的页面访问量。当需要其他资源时，可以以有竞争力的价格购买它们，并且只需为所使用的那部分资源付费。
(四) GAE 的业务流程：
(1)注册Google 账号；
(2)配置本地开发环境；
(3)开发应用；
(4)注册应用；
(5)上传发布应用。
(五) GAE 的组件调用关系
Map Reduce 是一种编程模型，用于大规模数据集(大于lTB) 的并行运算。Big Table 是一个分布式的结构化数据存储系统，它被设计用来处理海量数据。Chubby 属于分布式锁服务。Google File System(GFS)是一个可扩展的分布式文件系统，用于大型的、分布式的、对大量数据进行访问的应用
示。
(六) Google App Engine的技术创新
Google APP Engine(以下简称GAE) 是谷歌在云计算这个领域中的开拓者[11]。GAE 可以让用户在Google 的基础架构上运行网络应用程序。App Engine 应用程序易于构建和维护，并可根据用户的访问量和数据存储需要的增长轻松扩展。使用GAE ，将不再需要维护服务器；用户只需上传应用程序，它便可立即提供服务。
App Engine是谷歌在2008年5月面向专注于应用编程的小型网络初创公司推出的一个编程平台。这个平台只支持Python 编程语言，虽然平台是免费的，但是用户未经许可将无法使用很多资源。谷歌2009年2月起开始向使用App Engine 平台的开发商收费，在5月初又在平台上增加了对Java 编程语言的支
[10]。如图4所 图4 GAE的组件调用关系
持[12]。
程序员们可以利用谷歌这种云服务托管自己的应用，而无需顾虑需要运行应用所需的条件，比如配置服务器、网络等。格林表示：“它们就这样奇迹般地发生了！”利用谷歌和其他公司的云服务，程序员可以做到类似的事情，区别在于“无操作”的程度不同。这是云计算的一种形式，被称为“平台及服务”。 谷歌此次技术创新从内到外的改变了软件应用和互联网产品的格局，从外部将管理费用降低，软件升级简单化；从内部将所有的软硬件和平台开发都转化成了服务，可以说是从传统上量的提高转变成了质的飞跃。Google App目前已经成为微软和Google 两大巨头较量的重量级“战场”，Google 利用云计算所提供的免费的在线办公软件抢走不少微软Office 的忠实用户。
在2009年6月10日，谷歌的新闻发布会上公开了几个数字，Google Apps 拥有超过175万企业在使用，总用户数量超过1500万，其中管理的邮件就超过了4000TB 。这些数字都表明了GAE 从一个小型实验型服务已然成长到拥有巨大市场份额和众多拥护者的普及型服务，而所有这些都是建立在云计算所引发的技术创新基础上迅速完成的，短短几年的时间，云计算的加入就足以使谷歌撼动了屹立多年靠Office 赚取巨额利的微软。我们不得不说，追求技术质变的“Key Move”作为谷歌标志性的创新举措，是谷歌吸引用户和占领并引导市场的一把金钥匙。
云计算市场最大的诱惑在于，IT 公司每年在这个领域的累积花费高达3.5 万亿美元[13]。谷歌已经赢得许多大公司客户支持，包括与迪士尼、可口可乐等。因此，谷歌正在做的就是发布这个市场所需要的更多功能，而不仅仅是安全性、合规性以及监督功能等。
四、 从云计算看互联网市场的未来
云计算给我国工业与信息业带来了新一轮创新和前所未有的发展机遇，目前，在许多领域的实践都取得了成效，展望未来，将在制造业、银行业、物流业等更广泛的领域得以应用。
(一) 云计算在互联网市场中的发展趋势
云计算技术在未来几年内发展的几个猜想[13]：第一，云服务将发展离线工作模式来作为" 永远在线" 保证的补充（比如说Gmail 的脱机模式）；第二，云存储将解决输入/输出延迟，管理费用和安全性问题；第三，由于大量企业将在线处理业
务，企业用户将青睐通过社会媒体来进行宣传和推广，企业用户重视在线管理他们的信誉，互联网和社会媒体的融合将是云计算的另一个副产品；第四，由于云计算的所有存储和计算都在服务器中实现，云将开发出强大的灾难恢复模块以保障数据的实时可靠；第五，私有云会逐渐被市场淘汰，在未来的互联网市场中，我们看到的应该是几片“大云”，以大供应商的形式在市场上提供服务。
(二) 突破性技术创新将引导未来的互联网市场
互联网市场由网络技术主宰，网络技术更新换代之迅猛有目共睹。1981年第一台PC 机问世以来，以微软的操作系统更换速度为例[14]。在微软发布操作系统中捆绑的IE 浏览器系列软件从1995年发布的IE1到如今的IE9, 从最初的版本简单发布，到最后的每天都有新的补丁上传到官网，其发展的速度绝对凌驾于Windows 之上。由此可见，互联网技术更新之速度在今后必然会以分秒来计算。
从Google 的案例分析，企业是否能够主宰市场，主要表现在技术独占权和控制专用资产两个方面是否具有决定性的优势。独占权主要体现创新者保持突破性技术领先优势的能力，一般以专利、技术诀窍或商业秘密的形式表现出来。与互联网的特性相结合，渐进性技术创新已经不能给企业带来丰厚的回报，唯有突破性技术创新才能使企业在这个行业中，做到独占主流技术，获得互联网市场的大份额。
五、 结论
综上所述，从Google 云计算的案例分析，以及对突破性技术创新在互联网市场应用的分析，可以得出以下三点结论[15]：第一，互联网市场中企业在建立的突破性技术创新的模型中，前期阶段需要做到了“三大领先”：思路领先，投资领先，技术领先；中期阶段需要增加资源可扩容性，加快产品开发周期；后期阶段需要支持第三方开发，寻找新的市场需求。在此模型的基础上，再辅以良好的突破性创新意识和科学的突破性技术创新的基础架构，则可以成功的迎合用户，引导整个互联网市场发展的走向。第二，预测云计算技术将在未来10年内逐渐走向成熟。以2010年为起始点，云计算平台成熟需要10年时间，非云终端将则将在15年后退出历史的舞台。第三，互联网市场中的企业是否能够主宰市场，主要表现在技术独占权和控制专用资产两个方面是否具有决定性的优势，即拥有突破性创新技
术，同时拥有强大的数据平台。
云计算应用广泛[16]，给我国信息产业与计算机工业带来新一轮创新与发展的机遇。面对这一千载难逢的历史性机会，必须迅速建立自己的云计算产业链，并与全球云计算产业良性互动，参与竞争，占领市场。做好各个方面的准备工作。 参考文献
[1] 马胜龙. 从谷歌云计算看互联网市场中的技术创新[J],中国学术期刊,2013(19)
[2] 罗军舟; 金嘉辉; 宋爱波; 东方. 云计算：体系架构与关键技术[J],通信学报,2011(07)
[3] 钟伟彬; 周梁月; 潘军彪; 文锦军. 云计算终端的现状和发展趋势[J],电信科学2010,26(3)
[4] 陈岩. 关于云计算技术及其应用的探讨[J],黑龙江科技信息,2013(25)
[5] 尹鑫. 云计算服务中数据安全的若干问题研究[J],电脑知识与技术,2013(36)
[6] 吴吉义; 平玲娣; 潘雪增; 李卓. 云计算:从概念到平台[J],电信科学2009,25(12)
[7] 陈全; 邓倩妮. 云计算及其关键技术[J],计算机应用,2009(29)
[8] 李娟. 云计算环境下的分布存储技术研究[J],计算机光盘软件与应用,2014(19)
[9] 刘鹏. 云计算[M].北京: 电子工业出版社,2013,7.
[10] 张建勋; 古志民; 郑超. 云计算研究进展综述[J],计算机应用研究2010,27(2)
[11] 张建成; 宋丽华; 鹿全礼; 郭瑞; 刘永全. 云计算方案研究[J],计算机技术与发展,2012,
（22）
[12] 蔡建; 王树梅. 基于Google 的云计算实例分析[J],电脑知识与技术,2009(25)
[13] 孙洁贤. 超越云计算[J],中国信息化,2013(9)
[14] 张福潭. 从谷歌和微软对比看“云计算”的发展应用[J],信息技术学研究,2011(01)
[15] 陈康; 郑纬民. 云计算:系统实例与研究现状[J],软件学报2009,20(5)
[16] 张亚明; 刘海鸥. 云计算研究综述——基于技术与商业价值双重视角[J];科技论坛2010(8)
Abstract ：The trendency of current information technology development is could computing,comparing with the tradiontal sofeware framework,cloud computing is a kind of new run pattern based on internet,which provide the source management of intensive internet virtual technology,mainly provide infrastructure is Iass,Pass,Sass,this are based level infrastructure. The paper probed into the advantage of cloud computing in IT territory,discussed the core technology of Google GAE.In the end,probeing into the trendency of cloud computing development
in interent and the conspicious innovation technology. Key Words：innovation;pattern;cloud;computing;interent;GFS;GAE