云计算白皮书-中国信通院.pdf

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1、云计算白皮书云计算白皮书 中国信息通信研究院 中国信息通信研究院 2022021 1年年7 7月月 N No o.20210.202107 7 版权声明版权声明本白皮书版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。本白皮书版权属于中国信息通信研究院，并受法律保护。转载、摘编或利用其它方式使用本白皮书文字或者观点的，应注明“来源：中国信息通信研究院”。违反上述声明者，本院将追究其相关法律责任。前前 言言 对于云计算产业来说，过去一年称得上是“风云变幻”的一年。一是新冠疫情

2、的出现，加速了远程办公、在线教育等云服务发展，也加快了云计算应用落地进程，中央深改委第十二次会议就提出要鼓励运用云计算等数字技术在新冠疫情分析、病毒溯源、防控救治、资源调配等方面发挥作用。二是全球数字经济背景下，云计算成为企业数字化转型的必然选择，以云计算为核心，融合人工智能、大数据等技术实现企业信息技术软硬件的改造升级，创新应用开发和部署工具，加速数据的流通、汇集、处理和价值挖掘，有效提升了应用的生产率。三是随着新基建的推进，云计算承担了类似“操作系统”的角色，是通信网络基础设施、算力基础设施与新技术基础设施进行协同配合的重要结合点，也是整合“网络”与“计算”技术能力的平台。这些都为云计算产

3、业带来了新机遇和新格局。在此背景下，中国信息通信研究院继 云计算白皮书（2012 年）之后第 7 次发布云计算白皮书。白皮书在前几版基础上，基于行业研究和调查报告，总结过去一年来云计算在市场、技术、架构、安全、管理、软件、赋能等方面的发展特点，并对各发展特点进行详细阐述，最后对云计算未来发展给出展望，旨在帮助从业者更好地了解云计算产业发展动态。目目 录录一、过去一年，云计算产业呈现七大特点.1（一）市场方面，全球增速首放缓，我国逆势上扬.1（二）技术方面，云原生持续落地，行业应用加速.4（三）架构方面，云网融合需求强，边缘侧潜力大.5（四）安全方面，能力提升受关注，信任体系兴起.6（五）管理方

4、面，用云面临新挑战，优化需求凸显.8（六）软件方面，研发流程重定义，新格局渐形成.9（七）赋能方面，助力数字化转型，成熟度待提升.10 二、云原生技术生态完备市场活跃，进入黄金发展期.11（一）云原生生态持续完善，向体系化应用演进.11（二）云原生技术采纳率攀升，用户侧需求旺盛.14（三）云原生虹吸效应初现，融合应用时代已来.17 三、云网边一体化不断加深，重新定义算力服务方式.19（一）5G、物联网等推动云网边一体化加深.19（二）云边协同提供更广泛的算力基础设施.21（三）云网融合提供更便捷的算力调度方式.22 四、云计算打破安全边界，新一代信任体系亟待建设.24（一）云计算基础设施面临更

5、多的信任危机.24（二）应对云计算信任危机的安全理念兴起.26（三）新兴安全理念助力企业信任体系建设.29 五、深度用云加速优化需求，云管理服务迎来新窗口.30（一）企业用云持续加深，云管理面临新的挑战.30（二）云优化服务应运而生，提升企业用云效率.32（三）多方布局云优化市场，工具能力有待提升.34 六、云模式变革软件工程新业态，打造云软件新格局.35（一）云软件架构全新升级，重构开发和运维模式.35（二）云测试打破效能瓶颈，助力软件工程高质量.36 （三）云上系统稳定性遭挑战，混沌工程应运而生.37 七、云平台成数字化底座，能力成熟度为企业量体裁衣.39（一）多方力量汇聚，企业数字化转型

6、已成必然.39（二）云平台全面赋能企业业务单元数字化转型.41（三）IOMM 双曲线方法论加速企业拥抱数字化.42 八、总结与展望.45 图图 目目 录录 图 1 全球云计算市场规模及增速.1 图 2 中国公有云市场规模及增速.2 图 3 中国私有云市场规模及增速.2 图 4 中国公有云细分市场规模及增速.3 图 5 2020 年中国公有云 IaaS 市场份额占比.4 图 6 云原生用户行业分布情况.5 图 7 2020 年中国企业对云网融合场景需求情况.5 图 8 2020 年中国企业边缘计算使用情况.6 图 9 企业云环境网络防御产品升级策略.7 图 10 企业云支出使用情况.8 图 11

7、 企业关注的云管理服务能力.9 图 12 中国企业数字化战略和数字化文化建设程度.10 图 13 云原生关键技术栈及市场采纳周期双曲线.12 图 14 云原生技术生态热点开源项目分布.13 图 15 容器技术采纳情况.15 图 16 微服务架构技术采纳情况.15 图 17 2018-2020 年招投标文件中提及云原生的频率.16 图 18 云边协同全局管理框架.21 图 19 对云充分感知的的算力调度方式.23 图 20 数字化时代以云计算为承载的 IT 架构.24 图 21 零信任安全架构.27 图 22 全因子信任安全架构.29 图 23 国内零信任主要产品和服务.30 图 24 云管理服

8、务范围.32 图 25 混沌工程平台技术架构.39 图 26 中国数字化转型相关政策.40 图 27 IOMM 六大能力和六大价值.43 图 28 IOMM 数字化发展曲线.45 表表 目目 录录 表 1 2019-2020 年中国云原生领域公司融资情况.16 云计算白皮书 1 一、过去一年，云计算产业呈现七大特点（一）市场方面，全球增速首放缓，我国逆势上扬（一）市场方面，全球增速首放缓，我国逆势上扬 全球云计算市场增速明显滑坡。过去几年，全球云计算市场保持稳定增长态势。2020 年，全球经济出现大幅萎缩，以 IaaS、PaaS和 SaaS 为代表的全球云计算市场增速放缓至 13.1%，市场规

9、模为2083 亿美元。数据来源：Gartner，2021 年 4 月 图 1 全球云计算市场规模及增速 我国云计算市场呈爆发式增长。2020 年，我国经济稳步回升，云计算整体市场规模达 2091 亿元，增速 56.6%。其中，公有云市场规模达 1277 亿元，相比 2019 年增长 85.2%；私有云市场规模达 814亿元，较 2019 年增长 26.1%。223 283 340 445 592 118 152 276 375 463 658 803 907 1021 1028 25.2%23.9%23.0%20.9%13.1%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%

10、0500100015002000250020162017201820192020IaaS（亿美元）PaaS（亿美元）SaaS（亿美元）增长率 云计算白皮书 2 数据来源：中国信息通信研究院，2021 年 5 月 图 2 中国公有云市场规模及增速 数据来源：中国信息通信研究院，2021 年 5 月 图 3 中国私有云市场规模及增速 我国 SaaS 市场稳定增长，IaaS、PaaS 迎突破。2020 年，我国公有云 SaaS 市场规模达到 278 亿元，较 2019 年增长了 43.1%，受新冠疫情对线上业务的刺激，SaaS 市场有望在未来几年迎来增长高峰；公有云PaaS市场规模突破100亿元，与

11、去年相比提升了145.3%，随着数据库、中间件、微服务等服务的日益成熟，PaaS 市场仍将保170 265 437 689 1277 66.0%55.7%65.2%57.6%85.2%0.0%20.0%40.0%60.0%80.0%100.0%05001000150020162017201820192020市场规模（亿元）增长率 345 427 525 645 814 25.1%23.8%23.1%22.8%26.1%0.0%5.0%10.0%15.0%20.0%25.0%30.0%0200400600800100020162017201820192020市场规模（亿元）增长率 云计算白皮书

12、3 持较高的增速；公有云 IaaS 市场规模达到 895 亿元，比 2019 年增长了 97.8%，随着云计算在企业数字化转型过程中扮演越来越重要的角色，预计短期内企业将继续加大基础设施投入，市场需求依然保持旺盛。数据来源：中国信息通信研究院，2021 年 5 月 图 4 中国公有云细分市场规模及增速 厂商市场份额方面。据中国信息通信研究院调查统计1，阿里云、天翼云、腾讯云、华为云、移动云占据公有云 IaaS 市场份额前五2；公有云 PaaS 方面，阿里云、腾讯云、百度云、华为云仍位于市场前列。1市场规模为 2020 年的统计，主要依据企业财报、人员访谈、可信云评估、历史公开数据等得出。对于市

13、场数据不明确的领域，只发布头部企业整体情况，不做具体排名。2因为 IaaS 和 CDN 是两种业态，需要分别获得互联网资源协作服务业务牌照和内容分发网络业务牌照，所以 IaaS 市场统计不包括 CDN（云分发）收入，只统计计算、存储、网络（不包括 CDN）、数据库等纯基础资源服务的收入。87 149 270 453 895 8 12 22 42 103 75 105 145 195 279 108.1%70.1%81.8%67.4%97.8%46.2%52.6%87.9%92.2%145.3%35.8%39.1%38.9%34.2%43.1%0.0%20.0%40.0%60.0%80.0%10

14、0.0%120.0%140.0%160.0%020040060080010001200140020162017201820192020IaaS（亿元）PaaS（亿元）SaaS（亿元）IaaS增速 PaaS增速 SaaS增速 云计算白皮书 4 数据来源：中国信息通信研究院，2021 年 5 月 图 5 2020 年中国公有云 IaaS 市场份额占比（二）技术方面，云原生持续落地，行业应用加速（二）技术方面，云原生持续落地，行业应用加速 当前，我国云原生发展呈现出几大特征：一是互联网和信息服务业应用占比显著下降，垂直行业快速崛起。中国信息通信研究院的云原生用户调查报告显示，2020 年我国互联网和

15、信息服务业云原生应用占比同期下降 14.11%，金融、制造、服务业、政务、电信等行业的应用占比则有所攀升，行业数字化转型的带动效应初步显现。二是云原生技术价值进一步为用户所接受。云原生技术在提升资源利用率、弹性效率、交付效率，以及简化运维系统和便于现有系统的功能扩展等方面的价值认可较前一年全面提升，分别为 14.59%、13.98%、28.83%、37.57%和 23.02%。三是采用云原生架构的生产集群规模显著提升，但规模化应用带来的安全、性能和可靠性等问题仍需考虑。用户生产环境中中小集群规模（100 节点内）同比下降明显，百节点以上规模占比全线上升，规模化应用持续。与此同云计算白皮书 5

16、时，云原生技术栈在规模化应用时的安全性、连续性及性能等因素成为用户侧落地的主要顾虑（同比增长 14.59%）。数据来源：中国信息通信研究院，2021 年 5 月 图 6 云原生用户行业分布情况（三）架构方面，云网融合需求强，边缘侧潜力大（三）架构方面，云网融合需求强，边缘侧潜力大 企业上云扩大云网融合需求。随着我国各行业上云进程不断加快，用户对云网融合的需求日益增强。中国信息通信研究院的云计算发展调查报告显示，2020 年超过半数的企业对本地数据中心与云资源池间的互联需求强烈。数据来源：中国信息通信研究院，2021 年 5 月 图 7 2020 年中国企业对云网融合场景需求情况 云计算白皮书

17、6 边缘计算需求潜力巨大。随着国家在 5G、工业互联网等领域的支持力度不断加深，边缘计算的市场需求也在快速增长。中国信息通信研究院的云计算发展调查报告显示，2020 年我国已经应用和计划使用边缘计算的企业占比分别为 4.9%、53.8%。数据来源：中国信息通信研究院，2021 年 5 月 图 8 2020 年中国企业边缘计算使用情况（四）安全方面，能力提升受关注，信任体系兴起（四）安全方面，能力提升受关注，信任体系兴起 云计算安全能力提升备受关注。随着企业上云进程的不断深化和云安全态势日益严峻，传统安全架构已无法满足企业需求，改造或升级安全架构以应对云环境威胁挑战成为企业的首要选择。IDCIn

18、ternet Defense for Cloud Environments in 2020 统计显示，超 65%的企业将会重新部署专门面向云计算环境的抗 DDoS 攻击解决方案和应用防火墙，超 28%的企业将对已有安全解决方案进行升级以适应云计算环境的网络安全需求。云计算白皮书 7 数据来源：IDC，2020 年 图 9 企业云环境网络防御产品升级策略 以信任机制为突破的安全体系开始兴起。国际上，Forrester、Gartner、NIST 等纷纷定义零信任理念或架构，CSA 提出软件定义边界（SDP）模型，打破边界安全理念中网络位置和信任间的默认关系，以适应云计算网络边界模糊状态下的安全需求

19、。Gartner 认为，向云计算快速迁移仍是目前最大的安全挑战之一，零信任网络访问（Zero-trust network access,ZTNA）将会是企业更安全的选择3；IDC预测，随着应用从集中式数据中心向边缘的 IaaS/PaaS/SaaS 迁移，到 2022 年，遵循零信任规则的软件定义安全访问解决方案预算将成倍增长4。在国内，工信部发布的关于促进网络安全产业发展的指导意见（征求意见稿），将“零信任安全”列入需要“着力突破的网络安全关键技术”。3 Top 9 Security and Risk Trends for 2020，Gartner 4 Worldwide Future of

20、Trust 2021 Predictions，IDC 0%10%20%30%40%50%60%70%80%不上云/不确定安全产品更新策略 更换新的安全厂商 扩展已有安全产品以满足云环境需求 购买专门面向云环境的安全产品 应用防火墙 抗DDoS攻击 云计算白皮书 8（五）管理方面，用云面临新挑战，优化需求凸显（五）管理方面，用云面临新挑战，优化需求凸显 企业用云程度加深引发新问题。早期，企业用户主要关注如何上云，需求通常来自咨询规划、迁移实施和资源管理等。随着用云程度加深，企业面临新的问题：一是上云后云上支出浪费严重。Flexera 2021 年云状态报告数据显示，企业上云后平均浪费了 30的云

21、支出，云成本预算处于失控状态。二是上云后部分业务性能下降。中国信息通信研究院的云 MSP 服务发展调查报告显示，接近50%的企业在上云后存在系统性能下降的情况，性能优化成为必然。三是上云后业务与安全结合不深。随着原生安全理念的兴起，云服务商开始以原生的思维构建云安全产品及解决方案，而上云企业并未将自身业务场景与云上安全产品进行很好的结合。数据来源：Flexera，2021 年 1 月 图 10 企业云支出使用情况 云优化成为企业最关注的云管理服务。根据中国信息通信研究院的云 MSP 服务发展调查报告，云优化能力成为企业选择云管理服务商时考虑的重要因素。其中，容量和成本优化、云上应用性能优云计算

22、白皮书 9 化成为企业云管理的首要需求。面对企业用云需求的后移，云管理服务商也将自身服务范围外延，积极探索建设优化服务能力。数据来源：中国信息通信研究院，2021 年 6 月 图 11 企业关注的云管理服务能力（六）软件方面，研发流程重定义，新格局渐形成（六）软件方面，研发流程重定义，新格局渐形成 云计算正在重新定义软件研发流程。在疫情影响全球的背景下，软件作为链接我们日常生活与全球经济的新命脉显得更为重要。传统软件开发时间长、迭代更新慢、灵活性差。云计算的发展促进了软件开发流程的改革，DevOps 理念从项目管理、应用开发、软件测试、运维运营对软件的全生命周期进行了规范，为云上开发具备多云部

23、署能力、可移植性、可扩展性和高可用性的软件应用提供了清晰的实践流程。云软件新格局逐步形成。随着数字化转型的推进，各行业头部企业都已经开始云上软件开发实践，并形成了良好的带头和示范作云计算白皮书 10 用。随着实践不断深入，云架构重塑了开发和运维模式、云测试打破了效能瓶颈进而提升软件质量、混沌工程保障了云上系统的稳定性。云软件工程正从技术架构升级、软件质量提升、系统稳定性保障三个维度打造云软件新格局。（七）赋能方面，助力数字化转型，成熟度待提升（七）赋能方面，助力数字化转型，成熟度待提升 云计算成企业数字化转型的充分必要条件。以云计算为承载，融合大数据、人工智能、区块链、数字孪生等新一代数字技术

24、于一体的平台底座，是当前企业数字基础设施数字化转型发展的重要方向。2021 年 3 月，国有资产管理监督委员会发布的关于发布 2020年国有企业数字化转型典型案例的通知中，30 多个优秀案例均使用了云计算技术建立系统平台，提升生产运营数据价值，提高工作生产流程自动化水平和工作效率，为企业创造了显著的经济效益。数据来源：清华大学全球产业研究院，2020 年 12 月 图 12 中国企业数字化战略和数字化文化建设程度 企业数字化转型成熟度有待提升。随着数字经济发展的深入，云计算白皮书 11 数字化转型已经成为各企业未来发展的“必选项”。目前，企业数字化转型的整体成熟度，以及数字化转型在企业的战略高

25、度均有提升，但整体企业数字化发展仍有很大的上升空间。中国企业数字化转型研究报告显示，中国有近四成的企业还未提出明确的数字化转型战略，仅两成的企业能够制定数字化文化建设方案并推进落地。二、云原生技术生态完备市场活跃，进入黄金发展期（一）云原生生态持续完善，向体系化应用演进（一）云原生生态持续完善，向体系化应用演进 云原生底层核心技术趋于成熟，细分领域的衍生技术呈井喷式爆发。容器、微服务、DevOps 三大云原生核心技术中，通用的容器与容器编排技术已进入技术成熟期、市场采纳度高，在深化应用中诞生的边缘容器、多集群管理和容器安全均处于技术发展爆发期；微服务技术领域，服务注册发现与服务代理技术已进入技

26、术成熟期，新一代微服务架构-服务网格也即将从技术爆发期进入整合期；DevOps 处于技术整合期，市场采纳度初步攀升。另外，随着用户对云原生技术应用便捷化、免运维、一体化等需求增多，云原生中间件、无服务器架构的代表技术函数计算，以及云原生应用融合类技术如云原生 AI、云原生区块链技术研究热度高涨，进入爆发期。云原生技术进入生产环境后，其安全性和稳定性成为应用关注的重点，系统稳定性、混沌工程、云原生安全技术等开始发展。还有一些细分领域的新技术正处于技术孵化期，包括有状态应用存储需求催生的新存储形态-云原生存储技术，追求低消耗的硬件云计算白皮书 12 加速技术，以及面向应用层统一编排的开发架构模型。

27、具体的云原生关键技术栈及市场采纳度可见下图，图中横轴表示技术生命演进周期，从孵化期、发展期、爆发期、整合期到成熟期，纵轴表示技术研究热度和市场采纳程度。数据来源：公开资料整理 图 13 云原生关键技术栈及市场采纳周期双曲线 据国际主要基金会的公开项目数据统计，云原生技术生态的热点开源项目已超 300 个，涵盖技术能力的各个方面，包括云原生底层技术、云原生应用编排及管理、云原生应用、云原生安全技术以及云原生监测分析等五大模块。同时，云原生核心技术的稳固也为跨领域的融合技术繁荣发展夯实了基础，云原生化的大数据、AI、区块链等技术正在成为趋势，以云原生为核心的融合应用发展迅速。云计算白皮书 13 数

28、据来源：公开资料整理 图 14 云原生技术生态热点开源项目分布 云原生实践走向深水区，用户从单点服务尝试向体系化应用演进。用户需求虽繁杂多变，但云原生建设总体可归纳为三个视角：技术架构、业务应用和架构安全。技术架构建设视角着眼于服务全局的技术架构技术路径和全景能力规划，业务应用建设视角着眼于业务应用拆分解耦，充分融合底层架构技术实现应用韧性，架构安全建设视角着眼于新形态技术架构下的端到端安全防护能力构建。用户选择的技术栈虽不同，但都是为了尽可能地实现云原生的五大核心特性：弹性、高可用、自动化、自愈性和可观测性，只是不同技术栈实现核心特性的水平不同，即云原生落地成熟度不同。随着成熟度的增加，云原

29、生技术架构从容器化、微服务化、体系化、规模化向智能化发展，云原生业务应用从架构弹性、服务解耦、应用自愈向持续优化演进，云原生架构安全从基础层云安全、容器安全、应用安全、研发运营安全向全链条云原生安全及领先的云原生安全设计理念深化。用户可结合企业业务与发展需求，灵活选择对应的云计算白皮书 14 云原生技术栈，并制定企业云原生化建设演进路线。（二）云原生技术采纳率攀升，用户侧需求旺盛（二）云原生技术采纳率攀升，用户侧需求旺盛 云原生行业用户占比显著上升。需求的不断变化、业务规模的持续上涨，促使各行业积极寻求变革、拥抱新技术。银行业从传统网点模式走向互联网金融模式，制造业依托工业互联网走向“智造”，

30、交通业大力推广“智慧交通”走向真正的互联互通。云原生在行业转型升级过程中提供众多可灵活组合的标准能力，呈现降本增效、弹性伸缩、敏捷迭代、高可用性等多重价值。互联网和信息服务行业是云原生技术实践最成熟的行业，技术受众较多，但随着垂直行业对云原生技术的价值认同逐渐加深，行业用户占比同比上升明显。云原生有力推动了各行业的创新性发展，行业用户范围不断扩展，呈现多元化格局。云原生在生产环境的采纳率同比攀升。云原生作为构建云上业务应用的最优模式集合，提供计算、编排、存储、安全、可观测等灵活多样的技术方案。云原生理念贯穿系统的开发、测试、发布、运维等全链路，引导传统业务逐步过渡到全新的建设模式，搭建起一整套

31、体系化的云原生架构，最大化云原生技术的叠加效应。云原生核心技术已成为云上业务技术选型的优先项，中国信息通信研究院的云原生用户调查报告显示，容器化改造依旧是主流趋势，将容器技术投入核心业务生产的受访用户同比增长 2.48%；微服务架构应用持续受到业界重视，已使用的用户同比增长近 5%。云计算白皮书 15 数据来源：中国信息通信研究院，2021 年 5 月 图 15 容器技术采纳情况 数据来源：中国信息通信研究院，2021 年 5 月 图 16 微服务架构技术采纳情况 云原生技术领域市场活跃，需求旺盛进一步加速市场繁荣。过去几年容器、微服务等云原生关键技术越来越多的出现在项目招标文件中。2018

32、年云原生在招投标文件中开始被零星提及；2019 年下半年云原生相关的招投标项目数量快速增长，单月频率高达 30 余次；2020 年初由于受到疫情影响，国内经济市场整体低迷，云原生招投标数量偏低；随着经济复苏，2020 年年中针对云原生的招投标项目云计算白皮书 16 再次实现高增长。数据来源：中国采招网、天风证券研究所 图 17 2018-2020 年招投标文件中提及云原生的频率 过去两年，我国云原生领域资本市场活跃度较高。至少 16 家云原生领域的公司获得融资，涉及容器、编排、运维、PaaS 平台、消息系统、云原生安全等细分领域。除了贝塔斯曼、晨兴、红杉、高瓴、IDG 等风险投资公司外，阿里巴

33、巴、腾讯、字节跳动等企业也加入投资者行列，云原生细分领域的市场潜力与商业价值可见一斑。表 1 2019-2020 年中国云原生领域公司融资情况 序号序号 公司简称公司简称 融资轮次融资轮次 融资金额融资金额 融资时间融资时间 1 精灵云 A+轮 千万级 RMB 2019 年 12 月 2 谐云科技 战略投资 千万级 RMB 2020 年 4 月 3 飞致云 C+轮 未披露 2020 年 4 月 4 滴普科技 A+轮 5000 万 USD 2020 年 5 月 5 科探信息 A 轮 千万级 RMB 2020 年 6 月 云计算白皮书 17 6 零米信息 Pre-A 千万级 RMB 2020 年

34、7 月 7 小佑科技 天使轮 千万级 RMB 2020 年 8 月 8 原流科技 Pre-A 轮 百万级 USD 2020 年 8 月 9 才云科技 并购-2020 年 8 月 10 智领云 A 轮 千万级 RMB 2020 年 9 月 11 博云 D 轮 未披露 2020 年 9 月 12 听云 C 轮 亿元级 RMB 2020 年 9 月 13 安畅网络 D1 轮 亿元级 RMB 2020 年 10 月 14 时速云 B 轮 千万级 RMB 2020 年 10 月 15 睿云智合 首轮 千万级 RMB 2020 年 10 月 16 雅克云 天使轮 千万级 RMB 2020 年 12 月 数

35、据来源：根据公开资料整理（三）云原生虹吸效应初现，融合应用时代已来（三）云原生虹吸效应初现，融合应用时代已来 云原生技术带来架构、效能和效益红利，带动用户云原生化改造。云原生应用可以实现快速的构建、发布和部署，并结合云计算的特点，实现底层硬件和操作系统解耦，满足用户在扩展性、可用性、可移植性等方面的要求，推动技术架构深层融合；云原生通过极致的弹性伸缩能力、高效的故障自愈能力、应用开发的高速迭代云计算白皮书 18 能力，实现业务短期迭代、产品快速更新、应用弹性伸缩，极大地释放了云计算效能；云原生技术通过与人员、流程和工具更好的结合，降低了企业信息系统维护成本，提升信息系统稳定性和安全性，提供了极

36、高的经济效益。随着云原生技术的不断普及，云原生的虹吸效应初现，推动技术、行业、场景的云原生化改造。传统底层技术、编排及管理技术、安全技术、监测分析技术逐步开始云原生化改造，形成了基于云原生的全生命周期技术链，同时细分领域的技术也趋于多元化发展；传统行业用户逐步对外围系统、次核心系统、核心系统进行不同程度的云原生化改造，完成上云效能提升；越来越多面向边缘、云网融合、物联网、工业互联网的场景开始基于云原生进行构造和实践。云原生降低技术门槛，深化交叉集成，推动云数智深层次融合。云原生成为云上数据产品的技术底座。当前，遵循云原生理念设计的数据产品已经与云生态紧密结合，生于云上，长于云上，云原生技术简化

37、了数据产品的部署和交付流程，用户无需关注底层基础设施，按需索取、按量使用，聚焦数据与业务逻辑，提供优质的用户体验，推进数据技术在全行业的广泛应用。云智技术交叉集成，推动智能化应用价值凸显。传统的人工智能（Artificial Intelligence，AI）开发过程复杂，涉及数据处理、模型开发、训练加速硬件资源、模型部署服务管理等多个环节，落地困难。同时，伴随着人工智能产业应用数据规模的膨胀，数据格式的多样化、算法模型的复杂化云计算白皮书 19 对计算能力、调参速度的要求逐步提高。云计算依托自身强大的弹性计算能力、海量数据的存储能力，能够快速满足人工智能对基础设施的效能要求。基于云原生技术的人

38、工智能产品体系在简化 AI开发流程、智能化 AI 数据管理、强化 AI 处理性能等方面卓有成效，加速实现人工智能在各行各业的落地创新，促使人工智能发挥更大的社会经济价值。云原生推动高性能计算应用呈现快速上升势头。云原生在科研及学术机构、生物、制药等领域率先得到应用，例如欧洲核子研究中心（CERN）、中国科学院上海生命科学研究院、中国农业大学、华大基因等单位都已经将传统的高性能计算业务升级为云原生架构。此外，为了更好的支撑高性能计算场景，各云计算厂商也纷纷推出专门面向高性能计算的云原生解决方案。三、云网边一体化不断加深，重新定义算力服务方式（一）（一）5G、物联网等推动云网边一体化加深、物联网等

39、推动云网边一体化加深 随着物联网、工业互联网等行业应用的核心模块都已完成云计算平台的部署，5G 网络促使无线接入侧能力大幅提升，边缘侧业务场景逐渐丰富，各类型应用也将根据流量大小、位置远近、时延高低等需求对整体部署架构提出更高的要求，因此传统上相对独立的云计算资源、网络资源与边缘计算资源不断趋向融合，即需要在云计算、边缘计算以及网络之间实现云网融合、云边协同，才能实现算力服务的最优化。从云的一体化来看，分布式云满足了多样性计算需求。算力的云计算白皮书 20 分布式部署是云计算从单一数据中心向不同物理位置多数据中心部署、从中心化架构向分布式架构扩展带来的新模式。在该模式下，中心-区域-边缘的算力

40、处理能力深入到传统集中式计算处理模式无法覆盖到的边缘应用场景，并通过多种算力基础设施的协同，为各种计算场景提供有针对性的算力。一方面，利用多种计算架构解决多样性数据处理的问题。如计算密集型应用需要中心计算平台执行逻辑复杂的调度任务，而数据密集型应用则需要边缘计算高效地完成多样性数据接入及海量数据处理。另一方面，“云计算+边缘计算”的新型算力处理模式逐步代替集中式算力处理模式。如 CPU、DSP、GPU、FPGA 等算力服务开始从云端向边缘侧扩展，通过提高边缘侧算力处理能力和云边协同能力，达到算力服务分布式发展的最终目标。从网的一体化来看，网络虚拟化技术加速云内-云间-入云网络的一体化构建。云网

41、边一体化将云计算、边缘计算以及含广域网在内的各类网络资源深度融合在一起，并根据实际部署位置与应用类型采用集中处理或者分布式调度方法，将原本分散的云内、云间、入云的网络资源进行协同，通过网络虚拟化技术与大型二层交换技术，将算力连接以服务的形式开放给用户，使得云内网络与云间网络边界逐渐模糊，网络结构进一步趋于扁平化，减轻运维复杂度，增加网络灵活性。从边的一体化来看，云边协同最大化体现云计算与边缘计算的云计算白皮书 21 应用价值。利用容器、微服务等技术快速部署和升级应用，并对边缘应用进行管理和运维；通过云端训练-边缘推理的模式实现云边协同的 AI 处理，支持多种模型发布、更新、推进，形成完整的模型

42、闭环；提供边缘业务高可靠性机制，保证边缘节点应用数据安全传输到云端等。云边协同技术的使用，使得云计算与边缘计算发挥各自优势，在越来越丰富、越来越复杂的应用场景中落地实践。（二）云边协同提供更广泛的算力基础设施（二）云边协同提供更广泛的算力基础设施 在云网边一体化的趋势下，大量的、分散的边缘计算节点接入云端，通过搭建云边协同全局管理平台，对边缘计算节点进行统一纳管，从资源、数据、服务、应用、安全、运维等方面实现云端与边缘计算节点间的协同，将边缘侧算力与云端算力相结合，为 5G时代下各应用场景提供更广泛的算力基础设施。来源：中国信息通信研究院 图 18 云边协同全局管理框架 云边协同扩展边缘侧算力

43、应用范围。得益于物联网、5G 等技术的蓬勃发展，云边协同已经从最初的中心云与边缘云协同扩展到覆云计算白皮书 22 盖中心云、边缘云、边缘设备、物联网设备在内的“云边端”综合性技术架构体系。该架构体系能够提供高效灵活的部署方式，使云边协同在更多复杂的场景中应用，进而推动云网边一体化应用在不同边缘场景中落地。云边协同提升边缘侧算力应用能力。一方面，以容器为代表的云原生技术向边缘侧下沉，利用轻量化、部署简单、规范统一、多环境兼容、快速启动、易扩容、易迁移等特点，为边缘应用在边缘环境资源紧张、边缘设备异构严重、服务管理需求复杂等环境提供了新的部署方式。另一方面，边缘侧积极拥抱开源技术，以开源框架的形式

44、聚集产业各方力量，吸纳广大从业者参与到相关技术、平台、社区、生态的研究和运营工作中来。以 Kubernetes 为主的容器编排技术框架，可以通过构建云边数据通道，对应用进行统一分发、管理和升级，有效支持分布式计算、边缘自治、负载均衡等云边协同、边边协同场景下的业务需求。（三）云网融合提供更便捷的算力调度方式（三）云网融合提供更便捷的算力调度方式 在云网边一体化的趋势下，业务的分布式部署促使云内、云间和入云网络的网络能力以服务的形态被封装出来，同时要求底层网络基础设施对云计算保持充分的感知性，使得算力的调度可以根据网络的性能与业务的类型得到更好的保障，云网融合能够为各级算力的调度管理提供更为便捷

45、的方式。云计算白皮书 23 来源：公开资料整理 图 19 对云充分感知的的算力调度方式 云网融合增强网络连接过程中的算力提供。初期承载网元设备的数据中心产生的算力是为了连接网络而存在，网络的价值多体现于连接个体设备，绝大多数算力只分布在云网两级架构，集中化的特点明显。依托NFV/SDN技术，现阶段电信网元的虚拟化与智能化管理编排逐步成熟，同时，随着5G的建设与边缘计算的发展，边缘云拓展了云计算的边界，呈现云网边三级分布式架构，算力下沉到分散的用户侧，因此云网融合为算力服务的价值在于连接不同位置、不同层级的计算节点。结合网络切片、动态编排、租户隔离等技术，使传统的“应用适配网络”转变为“应用定义

46、网络”，全面提升算力服务的连接水平。云网融合为算力服务提供端到端的确定性业务保障。算力服务从中心云向外推送，发展路径是自顶向下，由内而外。分布式技术将算力和存储向外拓展和延伸，依托各层级节点网络控制中心实现云计算白皮书 24 了网络架构对业务的感知，进而提升网络的端到端确定性服务能力。即通过高带宽保障、确定性时延、有界时延抖动等，并基于应用类型、用户对连接数量、带宽资源、PaaS资源、IaaS资源等的需求，提供可管可控高质量的算力服务。四、云计算打破安全边界，新一代信任体系亟待建设（一）云计算基础设施面临更多的信任危机（一）云计算基础设施面临更多的信任危机 随着企业数字化转型进程的不断深化，I

47、T 架构从以传统数据中心为核心向以云计算为承载，融合大数据、人工智能、区块链等新一代技术的数字基础设施转变，多云、混合云成为主要形态，以数据中心内部和外部进行划分的安全边界被打破，IT 架构面临更多安全信任危机。来源：公开资料整理 图 20 数字化时代以云计算为承载的 IT 架构 资源暴露面增大，工作负载可信程度难保障。传统 IT 架构下，云计算白皮书 25 应用、数据、工作负载（物理服务器、虚拟机、容器等）等资源位于企业数据中心内网，仅对互联网开放有限端口，企业对资源的安全管理和把控能力强。随着多云、混合云成为企业 IT 建设的主要选择，资源分布于云端，不再处于数据中心边界的防护屏障内，如何

48、保证工作负载及其承载数据、应用的可信将成为难题。一是海量攻击和威胁对安全防护能力提出更高要求，企业公有云、私有云、传统数据中心等环境中的工作负载需进行频繁的交互，跨云的连接和数据传输使得暴露面增大，面临更多来自互联网的规模化、多样化威胁，安全防护能力需不断提升；二是工作负载分散难以有效的统一安全管理，公有云、私有云、传统数据中心等环境内的工作负载在属性、物理位置、网络等方面均可能存在差异，企业安全管控能力变弱，难以确保所有资源处于可信任状态。分布式应用架构导致东西流量激增，默认可信的风险大。传统安全防护认为企业内网可信，侧重在内网边界针对南北向（外部）流量进行检测和防护。但随着虚拟化、容器等技

49、术的发展，工作负载粒度从物理服务器，向虚拟机、容器，以及无服务方向细粒度演化，为应用由单体架构向微服务分布式架构升级带来契机。分布式架构中各微服务间需进行频繁的交互，导致负载间的东西向（内部）流量大幅度增加，若默认东西向流量可信，一旦外部威胁突破内网防护边界，将在内部横行无阻，带来不可估量的损失。数字化工作空间扩展，终端和身份可信状况需把控。数字化时云计算白皮书 26 代远程办公和供应链协作成为趋势。一方面，企业员工使用自有设备（Bring your own device，BYOD）远程访问企业资源的频率增多，办公类 SaaS 让人们随时随地接入成为可能，员工不再局限使用企业设备内网办公；另一

50、方面，供应链上下游企业进行信息共享和工作协同，企业内部资源面临频繁的外部访问，数据跨云交互和融合。工作空间扩展带来更多的终端和身份不可信挑战。一是网络接入位置和时间多变，用户不可控性增多，外网连接占比增多，时间从集中变得分散，大量外网访问行为中可能混杂着黑客行为，判断用户身份是否合法的难度提升；二是设备种类复杂导致风险要素增多，与企业设备相比，BYOD 软硬件环境的安全状态更加难以预测，同时，供应链各企业安全管理机制有差异，接入设备和系统的安全能力参差不齐。（二）应对云计算信任危机的安全理念兴起（二）应对云计算信任危机的安全理念兴起 在以传统数据中心为核心的 IT 架构中，企业通过在安全边界部