云計算：網絡時代的軟件工程CloudComputing—SoftwareEngineeringintheNetworkAge云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第1頁。一、從圖靈計算到網絡計算云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第2頁。我們已經進入一個無處不網、無時不網的時代！移動電話PCsTVsPDAs用云作為logo表示網絡環境和網絡資源早就有之。GPS導航汽車電子設備智能家電iPhoneDCs傳感器。。。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第3頁。從互聯網到萬維網的演進WWW1989Mosaic1993PacketSwitching1964ARPANET1969TCP/IP1974Internet1984Hypertext1965eCommerce1995SemanticWeb1999EverythingisoverIPV4V6WEBweb1.0WEBServicesweb2.0,web3.0WebService2000CloudComputing2007云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第4頁。VintonG.Cerf（1943-）“互聯網之父”現任美國國家研究推進機構CNRI董事長RobertE.Kahn（1938-）現任Google公司副總裁兼首席互聯網顧問

因為他們在互聯網協議方面所取得的杰出成就，2004年榮膺圖靈獎，2005年獲得美國總統頒發的總統自由勛章。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第5頁。建立一個開放的網絡模型，使得不同種類的網絡，不受具體硬件和軟件配置影響，具有足夠的靈活性和端到端的可靠性，克服網絡之間的傳輸錯誤和不一致；通過在網絡之間建立的“網關”（即路由器）來容納不同的界面和數據包，為此提出互聯網協議（IP）地址的概念；數據包傳輸控制協議（TCP），把連續的信息流切割成片，裝在稱為“數據報”的信封中，標上“來自和去往”的地址，經由基礎網絡傳輸到主機上。兩個實體之間的通信不再需要先建立好連接，是一種盡力而為(besteffortdelivery)的無連接服務云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第6頁。OSI與TCP/IP結構比較應用層運輸層網絡層表示層會話層數據鏈路層物理層7654321OSI的體系結構應用層網絡接口層網際層IP

(各種應用層協議如TELNET,FTP,SMTP等)運輸層(TCP

或

UDP)TCP/IP的體系結構無連接分組交付服務運輸服務(可靠或不可靠)各種應用服務TCP/IP

的三個服務層次云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第7頁。TCP/IP四層協議表示方法應用層運輸層網際層網絡接口層主機A主機B路由器網絡

2網絡

1應用層運輸層網際層網絡接口層網際層網絡接口層4321云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第8頁。TCP/IP協議族

HTTPSMTPDNSRTPTCPUDPIP網際層網絡接口層運輸層應用層………網絡接口

1網絡接口

2網絡接口

3EverythingoverIPIPoverEverything云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第9頁。“萬維網之父”現任現任萬維網協會(WorldWideWebConsortium）主席

因為他在萬維網方面所取得的杰出成就，2004年成為全球最大的技術類獎——千年技術獎的首位獲獎者TimBerners-Lee（1955-）云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第10頁。1989年蒂姆提出“把電腦文件互相連接形成超文本”的思想，成功開發出世界上第一個Web服務器和Web客戶機，蒂姆把該發明定名為WorldWideWeb；1991年WWW在Internet上首次露面，1994創立非盈利性組織W3C，并擔任協會主席；2004年任南安普頓大學教授，開始研究語義網。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第11頁。通信和網絡的發展使得人類成為地球村196019701980199020002010theoryuniversityprototypesproductionuseinresearchcommercialearlyresidentialbroadbandhomeemailftpDNSRIPUDPTCPSMTPSNMPfingerATMBGP,OSPFMboneIPsecHTTPHTMLRTP100kb/s1Mb/s10Mb/sXMLOWLSIPJabber100Mb/s1Gb/sportspeedsInternetprotocolsqueuingarchitectureroutingcong.controlDQDB,ATMQoSVoDp2pad-hocsensor云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第12頁。

AlbertBarabási(1967-,Hungary)RékaAlbert(Ph.D.in2001)

StevenStrogatz(1959-,America)DuncanWatts(1971-,America)WS小世界模型(1998)BA無標度模型(1999)網絡科學的興起云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第13頁。MarkNewman

JonKleinberg(1971-,America)GN算法(2002)HITS算法(1998)SergeyBrin(1971-,Russia)LarryPage(1973-,America)PageRank算法(1998)云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第14頁。JonMichaelKleinberg喬恩·克萊因伯格

1971年生于波士頓，1993年康奈大學計算機學士學位，1996年麻省理工學院計算機博士學位。現任康奈爾大學計算機教授，研究興趣是網絡與信息組合結構的數學分析與建模，創造了基于超鏈接分析的主題搜索算法HITS，以解決重要而且實際的問題并能夠從中發現深刻的數學思想（尤其是網絡結構的數學分析方法）而著稱。2006年獲得信息學領域最杰出數學成就獎——拉爾夫奈望林納獎（RolfNevanlinnaPrize）云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第15頁。小世界現象無尺度特征不均勻性（高集聚性）脆弱性和魯棒性并存級聯失效和連鎖崩潰網絡科學告訴我們，Internet、WWW等現實世界中的網絡具有下列特性：云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第16頁。Iwanttomakesenseoutofthis,howdoIdothat?云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第17頁。NetworkingServices云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第18頁。

因特網有5億個IP地址，11億7千萬個用戶，1億零9百萬個明確的Web站點，297億個網頁，平均每人有5個網頁；2006年全世界有161億太字節的信息被創造或復制。圖靈獎獲得者吉姆.格雷（JimGray）說：網絡環境下每18個月產生的數據量等于過去幾千年的數據量之和；每個月有72億個web搜索，其中39億個搜索是在Google上發生的，超過世界人口數量。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第19頁。

任何人，作為網絡的端用戶，其端機上的資源量（計算資源、存儲資源、軟件資源和信息資源等）和網絡上的資源量相比,都變得微不足道。一個真理：云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第20頁。如何理解“軟件即服務”？面向圖靈機時代的軟件： 軟件=程序+文檔=算法+數據+文檔面向網絡時代的軟件：軟件=服務=滿足需求的信息+服務工具云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第21頁。無論用戶是在進行網格計算、對等計算、還是信息搜索，哪些事情該由端機承擔？哪些事情該由邊緣網絡承擔？哪些事情該由核心網絡承擔？這個問題成為一個科學問題。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第22頁。科學問題：誰瘦誰胖？networkcomputerClient/ServerBrowse/ServerClient/Cloud云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第23頁。買單買什么？買知識產權（許可證）？買硬設備？買軟件？買配置？買電？買電子垃圾？買服務（Payperuse）？力所能及的服務？云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第24頁。用戶需要什么樣的端機？便宜、簡單、多元、個性化的端機很快的上網速度個性化、可定制、可演化的柔性操作系統千人一面的端機操作系統？云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第25頁。自2007年以來，互聯網上出現了一個熱詞：“云計算”在Google上輸入“云計算”有3,240,000條記錄；輸入“CloudComputing”有54,000,000條記錄云計算的興起云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第26頁。 有了云計算，用戶無需自購軟、硬件，無需考慮如何配置和維護軟件，甚至無需知道是誰提供的服務，只關注自己真正需要什么樣的資源或者得到什么樣的服務。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第27頁。一個奇怪的現象:網格計算：學術界熱、企業界不熱云計算：企業界熱、學術界不熱誰在“忽悠”誰？ManyforoneOneformany云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第28頁。網格計算：強調共享網絡上的計算，形成超級計算能力，（強調即插即用？）云計算：強調共享網絡上的信息資源，包括存儲資源、計算資源、軟件資源、數據資源、管理資源等，強調用戶主導、需求驅動云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第29頁。通信（尤其是光通信和移動通信）技術和網絡科學（尤其是復雜網絡）比圖靈計算（尤其是軟件工程）的發展來得快，而且很快滲透到了人類生活中去，加快了從圖靈計算到網絡計算的轉變。IT大公司紛紛宣布了自己的云計算計劃。如此一致的行動在IT產業的歷史上難得多見。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第30頁。

就如同通信中的面向連接和無連接有所不同、開放系統互聯模型OSI與TCP/IP結構有所不同、質量保證和盡力而為的技術策略有所不同一樣，提倡網格計算和云計算的人們都要有一點寬容、淡定和從對方中學習的精神。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第31頁。一個值得深思的事實到處都是摩爾速度：通信速度、運算速度、存儲器容量、芯片集成密度、計算機性價比…..唯獨軟件工程開發自身沒有出現摩爾速度，成為所謂的“人月神話”，為什么？軟件工程怎么了？云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第32頁。關于軟件工程的學術評論軟件在網絡環境下工作軟件工程向需求工程傾斜軟件結構用網絡拓撲表示問題的形式化向本體描述發展軟件在演化中生長完善云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第33頁。34網絡的發展迫使軟件工程尋找新的解決辦法從集中的軟件到分散的軟件從單核計算到多核協同計算從單體軟件到群體軟件的交互與協同依靠網絡實現各種各樣的虛擬計算環境從為我所有的軟件到為我所用的軟件云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第34頁。新舊軟件工程觀基礎理論研究方法研究對象基于系統；基于圖靈計算理論和馮式體系結構。

基于網絡，節點是一個個的主體（圖靈機或智能體），主體間相互作用；網絡化軟件具有小世界、無標度和高集聚的特性，研究其網絡動力學行為。

操作系統屏蔽硬件的異構性，中間件屏蔽操作系統的異構性；采用層次結構描述軟件單元之間的相互關系，采用自頂向下分解、逐步求精的開發方法；重視軟件生命周期、軟件評測和軟件成熟度。軟件是制造業；面向系統的結構；

確定的需求，明確的系統邊界。網絡成為一個虛擬資源環境；重視在不同時間段、不同軟件規模上的軟件間的相互關系和協同；軟件按偏好依附生長，逐步演化。軟件即服務，軟件業是服務業；面向服務的架構；用戶主導，隨需即取，規模定制，模型驅動，敏捷開發。過去的軟件工程未來的軟件工程云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第35頁。為什么大家都喜歡云？云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第36頁。37云計算一定是基于網絡的。網絡為大眾提供一個虛擬的、豐富的、按需即取的數據存儲池、軟件下載和維護池、計算能力池、多媒體信息資源池。云深不知處！軟件即服務。無論是用戶，還是系統開發商，均把軟件視作網絡環境中的軟件。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第37頁。天空中大量云滴構成的云，遠觀有形，近觀無邊，千姿百態，飄逸不定，有時如朵朵棉花，有時一瀉千里，或淡或濃，或卷或舒，自在灑脫，在長空中漂浮著，聚散著，變幻著，引發人類諸多遐想，造就多少不朽詩句。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第38頁。量子物理中的電子云量子物理中的電子云(electroncloud)：在原子核周圍運動的電子，不是一個確定的軌道，而是彌漫空間的云狀存在，形成一個概率分布的密度函數，可用薛定諤波動方程來描述。電子云具有概然性、彌漫性、同時性等。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第39頁。1蒸發2水氣凝結成云滴4降水天高云淡3云滴聚集成云云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第40頁。41“生命的本質在于物質的組織形式，而不在于物質的自身”——ChrisLangton信息資源網絡的本質在于信息資源之間的組織形式，而不在于承載信息的計算機自身云計算的提出，有可能導致軟件工程的重大變革：不在于單臺計算機上的軟件，而在于網絡上軟件之間的相互作用！一個大膽的設想云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第41頁。云計算不是一件“皇帝的新衣”云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第42頁。目前，太多的定義和太泛的解釋使得云計算有成為“皇帝的新衣”之嫌，迫切需要業界匯聚共識！云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第43頁。二、云計算的基本任務及特征云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第44頁。云計算的基本任務網絡化信息資源的開發和應用用戶主導、面向領域的跨系統、跨媒體、即時定制的服務或者服務組合云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第45頁。服務可以是：存儲服務計算服務（含超級計算和對等計算）軟件服務信息處理（含數據管理）信息資源利用云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第46頁。特征一：虛擬化虛擬存儲虛擬機器虛擬網絡虛擬社區虛擬計算環境計算設施的本身細節和物理位置對用戶是透明的云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第47頁。虛擬存儲云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第48頁。虛擬機器裸機系統軟件中間件應用軟件云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第49頁。虛擬網絡overlay基礎信息設施云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第50頁。

PBX

1000Downloads/dayERP

1.2MDownloadsOfficeTools

800KDownloads/monthIntegrationBackup/RecoverySolutionBusinessIntelligence

69%MSS

Est.10MInstallationsLinux,~30%ServerMSS

550KDevelopers,23M+Websites

9MDownloads,31%MSS網絡上興起共同創作、開發不同軟件的社區。虛擬社區云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第51頁。虛擬計算環境端機端用戶應用云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第52頁。10m10m10m10m10m10m10m10m10m10m2219124-5-6-9-12-14-15經典物理學天體物理學分子物理學粒子物理學原子物理學宏觀物理學特征二：多粒度/變尺度云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第53頁。在不同的粒度和尺度上提供的服務：霧云團毛毛細雨大雨傾盆大雨將復雜的軟件、資源、服務和計算任務“碎片化”，由易于重組和擴展的設施即時性協作，完成變粒度/變尺度的服務任務。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第54頁。對服務資源不同層次的管理和動態擴展，從不同的粒度上對“云”所提供的服務資源進行處理，形成面向不同用戶、不同使用目的、表現形態各異的“云滴和云”。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第55頁。軟件資源開發者對應的辦公服務功能GoogleAppsGoogleWord,

ExcelOpenOfficeSun,開源社區Word,PPT,Excel,AccessSymphonyIBM,開源社區Word,PPT,ExcelThinkFreeYahooWord,PPT,ExcelLazybaseTobeSegaranAccess面向用戶、即時定制的在線軟件服務：軟件服務的粒度應該隨著用戶的個性化需求變化而變。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第56頁。Web服務分布在網絡中的Web服務就像是云計算環境中的一個個“云滴”。松散耦合的Web服務的組合可以在不同粒度上針對用戶的不同請求隨時組合，即時服務。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第57頁。特征三：不確定性不確定性有多種：隨機性、模糊性，冗余性、不完備性、不協調性和不一致性等。彈性計算模糊計算統計計算概率計算云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第58頁。隨機性客觀世界具有隨機性，人類在認知過程中表現出的智能和挖掘的知識、獲取的信息不可避免地具有隨機性。模糊性模糊性是根植于客觀事物差異的中介過渡性，對象亦此亦彼的性態是一種客觀存在，是客觀事物所固有的。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第59頁。虛擬機服務器互操作協議彈性計算云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第60頁。Google搜索結果的不確定性

對于用戶的一個請求，Google搜索引擎返回成千上萬的相關網頁，用戶難以直接得到最關心的回答。不斷地在“下一頁”中找尋答案并不是最終目標，如何將搜索返回的結果集聚合形成一個“摘要”的按需回答，才是解決問題的關鍵。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第61頁。搜索結果聚類：“云滴”和“期望”

將用戶請求返回的N個頁面看作是N個“云滴”，通過網頁關鍵詞的語義相似性及其對用戶請求的語義確定度計算，利用逆向云發生器進行簡約，得到用戶的“期望”回答，從而實現按需百科，是盡力而為的解，不是唯一的解。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第62頁。特征四：軟計算詞計算概念計算內容計算語義計算云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第63頁。三、定性定量轉換的數學方法：云模型云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第64頁。65

設C是論域U上的概念。若xU是概念C的一次隨機實現，x對C的確定度(x)[0,1]是有穩定傾向的隨機數：(x):U

[0,1]x

U

則x在論域U上的分布稱為云，每一個x稱為一個云滴。云模型的定義云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第65頁。云模型云由許許多多云滴組成，每一個云滴就是定性概念映射到論域空間的一個點，即實現了一次量化，這是一個離散轉換過程，云滴在論域空間的分布形成一朵云。這種實現帶有不確定性，云模型同時給出每個云滴能夠代表定性概念的確定度。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第66頁。云模型云是用自然語言值表示的某個定性概念與其定量表示之間的不確定性轉換模型，具有直觀性和普遍性。定性概念對應的論域空間是數域空間，可以是一維的、二維的、也可以是多維的，由研究問題而定云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第67頁。云模型是模糊性與隨機性的關聯模型論域空間里的一個個云滴的產生具有隨機性，云滴的生成次序和云滴數量不會改變云的分布形態，整朵云具有穩定性；云模型給出了每一個云滴（樣例）屬于這個概念的確定度，云滴的確定度是具有穩定傾向的隨機值。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第68頁。云的數字特征：定性概念的定量值期望值Ex：概念的原型值（中心值、標準值），最能代表這個定性概念的數值；熵En：概念不確定程度的度量；超熵He：熵的不確定程度的度量，即熵的熵。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第69頁。云模型的可視化表示可視化的三種方法：

點的位置代表云滴的分布，點的灰度代表云滴的確定度

圓心的位置代表云滴的分布，園的直徑代表云滴的確定度在“論域空間+確定度”構成的N+1維空間里，形成曲面或超曲面云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第70頁。正態云發生器

CGExEnHedrop

(xi,yi)（i=1,2,…,N）云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第71頁。不同區域內的云滴群對定性概念的貢獻μ(x)1ExEx-0.67EnEx+0.67EnEx-EnEx+EnEx+2EnEx-2EnEx-3EnEx+3En骨干元素基本元素外圍元素外圍元素弱外圍元素弱外圍元素骨干元素：22.33%[Ex-0.67En，Ex+0.67En]基本元素：33.33%[Ex-En，Ex+En]外圍元素：27.18%

[Ex-2En，Ex-En]和[Ex+En，Ex+2En]弱外圍元素：4.3%[Ex-3En，Ex-2En]和[Ex+2En，Ex+3En]云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第72頁。在N+1維中理解云模型Ex3EnHe影響云滴確定度的厚度云滴群的厚度處處不同，表現了云滴確定度的分散程度不同；Ex附近的云較薄，反映了云滴確定度的分散程度小;云的厚度將在“偏離期望值Ex的某個位置附近”達到最大；En、He影響云滴群的厚度云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第73頁。在N+1維中理解云模型不同云滴的確定度，其變化的幅度有大小之分；同一個云滴的確定度是一個隨機變量，服從某種分布，表現出“中間大、兩頭小”的形態x1E(y1)E(y2)x2云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第74頁。在N+1維中理解云模型云滴對于概念的確定度，在理解上不妨簡約為隸屬曲線簇模糊集合中的隸屬函數可視為簇中的一根曲線簇中的一條條隸屬度曲線，揭示了定性概念確定度的認知差異云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第75頁。在N+1維中理解云模型對云滴確定度在[0,1]范圍內選取不同的閾值λ截取，可得到若干不同的二值截集不同的二值截集分別構成對應的二值邏輯在同一個λ截集的兩端，云滴的取值并不固定，是一個隨機變量云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第76頁。逆向云發生器

CG-1EnExHedrop(xi,yi)i

=1,2,…,N云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第77頁。78正態云中的期望Ex=0,En=3,He=0.3,n=10000期望Ex是最能夠反映概念的定量表示云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第78頁。期望

期望是最能代表概念的數值。通常，概念“25歲左右”的期望是25歲，青年人的期望是18歲，但如果考慮生理年齡和心理年齡，則概念“年青人”的期望可能是二維空間的一個點。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第79頁。期望是什么？高維空間的一個點？一個數據集合？一個函數？一幅圖像？一段聲音？一個典型的網絡拓撲？云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第80頁。期望的含義：

期望可以理解為不確定性中的基本確定性！云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第81頁。人臉識別時的期望臉人的視覺認知，對同一個人不同年齡、不同環境的各張照片，留下了（記住了）對方的期望臉（原型、典型），“全局優先”的認知規律說明了人對人臉特征的提取能力。不同照片僅僅是從期望臉向某些方向的變化，甚至擴張，形成一張張不確定的臉。相對于期望臉的離散程度可以用熵和超熵度量。云計算-網絡時代的軟件工程全文共95頁，當前為第82頁。視角不同，期望也不同

人還可以從一大堆人的照片中，按照表情分成為若干類，如高興、沮喪、驚訝、氣憤、厭惡、害怕、中性等7種類型，抵