移動云計算：模式與挑戰(zhàn)

摘要：在移動互聯(lián)網(wǎng)的推動下，云計算正在向著更智能、更多樣、更廣泛的方向發(fā)展，本文通過分析，探討了未來移動云計算技術(shù)的業(yè)務(wù)應(yīng)用模式與面臨的技術(shù)和商業(yè)挑戰(zhàn)。
在過去的一年，云計算技術(shù)被認(rèn)為是“網(wǎng)絡(luò)的未來”，據(jù)賽迪顧問預(yù)測，2010年—2013年，中國云計算服務(wù)市場規(guī)模年均復(fù)合增長率將達(dá)到91.5%。云計算的發(fā)展并不局限于PC，隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，基于手機(jī)等移動終端的云計算服務(wù)已經(jīng)出現(xiàn)。移動云計算已經(jīng)成為我們?nèi)粘Ｉ畹囊徊糠帧Ｒ苿踊ヂ?lián)網(wǎng)是移動云計算發(fā)展的主要推力，隨著3G的普及，移動云計算將引來高速發(fā)展。工業(yè)和信息化部3月30日發(fā)布的通信業(yè)運(yùn)行報告顯示，1-4月份，全國3G用戶凈增3054.7萬戶，達(dá)到15897.1萬戶。
移動云計算有廣泛的應(yīng)用。在商業(yè)領(lǐng)域常見的應(yīng)用有工作派遣、日程安排、內(nèi)部郵件、工作流程等移動企業(yè)管理相關(guān)服務(wù)，也有后勤、庫存控制等移動商務(wù)應(yīng)用。個人用戶的應(yīng)用一般是移動網(wǎng)絡(luò)接入、電子商務(wù)(購物、移動支付)、娛樂等個性化的需求。
同時，政府也在公共服務(wù)、軍事等領(lǐng)域應(yīng)用移動云計算，譬如：電子政府、電子健康服務(wù)、旅游業(yè)(電子地圖導(dǎo)航、旅游定位服務(wù))、智能交通、環(huán)境監(jiān)控、戰(zhàn)時通信等。
移動云計算的三種模式
在筆者看來，移動云計算主要有三種模式：通過移動設(shè)備接入云、微云(Micro Cloud)和云端為移動設(shè)備增效。
眾所周知，計算機(jī)提供的服務(wù)會涉及三個部分：存儲、計算、操作/顯示。例如，播放一個視頻，需要存儲空間來存放視頻，然后需要計算資源來解碼，最后還要有顯示器和鍵盤來實現(xiàn)影像輸出和用戶操作。云計算，就是讓多個高性能的機(jī)器負(fù)責(zé)以上的其中一部分。筆者也是基于這種對任務(wù)的分配來界定不同的模式。
通過移動設(shè)備接入云
通過移動設(shè)備接入云端提供的各種SaaS(軟件即服務(wù))。常見的通過移動設(shè)備接入的案例有：為蘋果用戶提供數(shù)據(jù)存儲和同步服務(wù)的icloud、移動搜索服務(wù)、谷歌郵箱、谷歌地圖、備份等。從這些上述應(yīng)用來看，移動云計算經(jīng)常被誤解為單純的SaaS，事實上，與之相關(guān)的各種數(shù)據(jù)處理也在云端進(jìn)行的，而這個過程就涉及IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))的服務(wù)。
那如何實現(xiàn)云端的智能接入呢?一方面是按需網(wǎng)絡(luò)連接技術(shù)的實現(xiàn)，目前已經(jīng)可以通過由大范圍的無線接入技術(shù)支持的異構(gòu)數(shù)據(jù)訪問實現(xiàn)按需網(wǎng)絡(luò)連接，例如：GPRS，WCDMA/HSPA(高速分組接入)。LTE(3GPP長期演進(jìn)技術(shù))、微波存取全球互通、CDMA2000、無線局域網(wǎng)絡(luò)。另一方面是無線接入端資源的分配，可以通過終端的環(huán)境配置、網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)，或用戶端的感測器，減少無線資源的浪費(fèi)并高效管理無線接入端的分配。
微云(Micro Cloud)
通過單一基于移動設(shè)備的自適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)云計算的移動性，例如，利用個人移動設(shè)備的資源去提供一種虛擬的移動云——微云。在這種模式下，移動設(shè)備成為了云服務(wù)硬件的一部分或全部，使之無需接入互聯(lián)網(wǎng)的云端，也不需要中央服務(wù)器，也能實現(xiàn)數(shù)據(jù)儲存和處理服務(wù)。
目前，卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Hyrax項目將Hapdoop運(yùn)行框架移植到Android手機(jī)上。多臺Android手機(jī)通過相互協(xié)作實現(xiàn)對數(shù)據(jù)的分布式存儲和處理，該模式主要有兩種應(yīng)用。
第一，傳感數(shù)據(jù)應(yīng)用。智能手機(jī)利用其搭載的傳感器(例如GPS，加速度傳感器、光傳感器、溫度傳感器、指南針等等)采集數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理而為應(yīng)用提供查詢服務(wù)。例如，利用分布在不同地理位置的用戶手機(jī)所采集的位置和移動信息預(yù)測當(dāng)前交通狀況。
第二，多媒體社交應(yīng)用。多媒體數(shù)據(jù)包括智能手機(jī)利用麥克風(fēng)、攝像頭所記錄的音頻和影像文件，以及用戶預(yù)先存儲的音樂或者視頻等娛樂文件。例如，用戶輸入一張圖片或者一段音頻、視頻，應(yīng)用從多個用戶手機(jī)中尋找與用戶輸入內(nèi)容最為匹配的文件。
但是，微云模式存在缺乏普適性的問題，一方面對儲存及計算資源缺乏統(tǒng)一的有效管理;另一方面，數(shù)據(jù)存儲和訪問的過程缺乏優(yōu)化。
云端為移動設(shè)備增效

這種模式將移動設(shè)備端正在運(yùn)行的應(yīng)用中部分或者全部數(shù)據(jù)存儲和計算任務(wù)無縫透明地遷移到云端，以克服移動設(shè)備資源受限的問題。目前，手機(jī)應(yīng)用需要的大部分?jǐn)?shù)據(jù)儲存和處理需求都是在移動設(shè)備上完成的，通過云端擴(kuò)展的渠道，數(shù)據(jù)存儲和處理可以在手機(jī)以外的云端實現(xiàn)，這樣就克服了移動設(shè)備自身的局限性。這種移動云計算的模式通常被視為IaaS(基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù))或PaaS(平臺即服務(wù))。

移動計算因其集約性能大大提高了客戶端在語音、自然語言處理、計算機(jī)視覺和繪圖、機(jī)器學(xué)習(xí)、計劃和決策等的識別能力。但是，移動設(shè)備不足以應(yīng)對大量的數(shù)據(jù)存儲和處理的需求，同時，這些功能的實現(xiàn)耗電較多，移動設(shè)備會很快沒電。

通過移動設(shè)備實現(xiàn)對環(huán)境的實時監(jiān)控采用的就是云增效的模式，這項功能開始應(yīng)用在智能交通領(lǐng)域。它由一套3D傳輸系統(tǒng)實現(xiàn)，根據(jù)不同位置的移動設(shè)備所采集的二維影像數(shù)據(jù)以及相應(yīng)傳感數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對交通狀況的實時監(jiān)測。數(shù)據(jù)在完成編碼后上傳到云端，在云端完成儲存、解碼、3D圖形渲染，最后以3D方式呈現(xiàn)給用戶。

Cloudlet(小云)應(yīng)用也是一種常見的云端為移動設(shè)備增效的模式。小云的主要思想是將移動設(shè)備上的計算任務(wù)遷移到同處一個局域網(wǎng)內(nèi)的服務(wù)器。這種局域網(wǎng)內(nèi)為用戶提供計算服務(wù)的基礎(chǔ)設(shè)施稱作小云。與因特網(wǎng)上云服務(wù)相比，小云擁有高數(shù)據(jù)傳輸率的優(yōu)點(diǎn)，從而減小用戶響應(yīng)時間。此外，小云利用虛擬化技術(shù)實現(xiàn)云端基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)的短暫定制。用戶使用前需要定制云端服務(wù)資源，使用后對該資源進(jìn)行清理。

Cloudlet的優(yōu)勢主要在于它部分解決了安全性的問題，小云對用戶與用戶之間的計算環(huán)境，以及用戶計算環(huán)境與系統(tǒng)服務(wù)環(huán)境進(jìn)行進(jìn)行隔離，從而提高應(yīng)用安全性。但Cloudlet也不是完美的，它只允許少數(shù)的用戶在同一時間訪問，同時，它的管理由商戶負(fù)責(zé)，很多時候缺乏必要專業(yè)性。

移動云計算的挑戰(zhàn)

移動云計算的挑戰(zhàn)主要來自三個方面：移動計算、云計算，以及伴隨兩者結(jié)合而增加的復(fù)雜性，它們有可能阻礙移動云計算的應(yīng)用普及。

安全和隱私問題是最受關(guān)注的，移動設(shè)備的屬性使其面臨更高的隱私和安全風(fēng)險，因此云服務(wù)提供商和移動設(shè)備用戶間要建立信任。服務(wù)提供商應(yīng)該保證用戶在多重網(wǎng)絡(luò)漫游時保存隱私信息的安全性，同時，應(yīng)該著手設(shè)立保護(hù)移動設(shè)備接入云計算的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)。 [!--empirenews.page--]

服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化也是另一個急需解決的問題，在網(wǎng)絡(luò)接入、電源使用、顯示方式和信息處理方面，移動設(shè)備和個人電腦有著很多差異。移動云計算服務(wù)標(biāo)準(zhǔn)化的進(jìn)程中應(yīng)該考慮用戶界面、本地存儲與離線操作、數(shù)據(jù)同步等問題。此外也有防范被服務(wù)提供商鎖定的問題，可移植性和互操作性的缺乏使得服務(wù)商之間數(shù)據(jù)和應(yīng)用的轉(zhuǎn)移變得障礙重重。

最后是彈性應(yīng)用引發(fā)的相關(guān)問題：在云端平臺和本地設(shè)備之間如何分配功能和數(shù)據(jù)資源?如何隨時隨地實現(xiàn)移動設(shè)備在本地和云端之間資源的無縫對接?

移動云計算將會在未來幾年內(nèi)形成巨大的市場需求，據(jù)預(yù)測，移動云計算將會成為未來20年IT業(yè)的平臺選擇并形成巨大的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。到2014年，移動云計算將會成為支配性的應(yīng)用開發(fā)戰(zhàn)略。到2015年，超過2.4億的商業(yè)客戶會通過移動設(shè)備應(yīng)用云計算，這將會帶來52億美元的經(jīng)濟(jì)規(guī)模。隨之會產(chǎn)生數(shù)萬億的可接入云端的設(shè)備，包括移動云計算的各類工具、模型、解決方案和最優(yōu)實踐。