33、云服务的演进与服务元属性

云服务的演进与服务元属性

1. 云服务的发展浪潮

云服务的发展经历了多个阶段，每个阶段都有其独特的特点和驱动力。

1.1 第一波：企业服务器

最初的企业平台以标准高容量（SHV）服务器为特征，这些服务器为企业提供了基础的计算能力。

1.2 第二波：特定应用云服务器（ASCP）

大型云服务提供商（CSPs）推动了第二波云平台的发展，引入了特定应用云服务器（ASCPs）的概念。这些服务器具有高度的定制化和按订单生产的组件，但设计和制造定制化的非经常性工程（NRE）成本成为了小型参与者进入市场的障碍。

1.3 第三波：ASCP的普及

随着平台提供商和消费者技术成熟度的提高，定制化的好处逐渐普及到小型CSPs，这定义了第三波云服务的发展。这一波的驱动力与第一波相似，即技术共享带来规模经济。平台行业组织（如开放计算项目OCP）的标准化以及云技术在云平台开发中的应用，都促进了第三波参与者的平台定制。不同云服务领域的工作组也可能联合起来，定义针对特定服务领域优化的云平台。

1.4 第四波：物联网（IoT）平台

云平台的第四波发展刚刚开始，将为物联网（IoT）提供平台基础。这一波的特点是通过机器对机器的交互实现更高水平的自动化。由于需要支持机器对机器的交互，HaaS访问将使物联网端到端设备集成更容易设计、执行和操作。物联网中的设备可以小到传感器，也可以大到汽车、船舶或飞机，此外还有大量支持物联网功能的“暗物质”设备。一些物联网应用是无形的，其边缘设备以应用程序的形式存在于其他设备中，如Siri和Cortana服务。目前，支持新兴物联网功能的服务基础设施需求尚未得到足够关注，但每个成功的物联网服务都将创建一个相关的平台和生态系统。

以下是云服务发展浪潮的总结表格：
| 发展阶段 | 特点 | 驱动力 |
| — | — | — |
| 第一波 | 企业服务器，标准高容量（SHV） | - |
| 第二波 | 特定应用云服务器（ASCP），大型CSPs主导，定制化程度高 | 大型CSPs的需求和技术能力 |
| 第三波 | ASCP普及，小型CSPs参与 | 技术共享带来的规模经济，平台标准化 |
| 第四波 | 物联网（IoT）平台，机器对机器交互自动化 | 物联网的发展需求 |

2. 服务治理中的元服务和服务元数据

2.1 信息技术对业务流程的影响

信息技术的进步可能会给业务流程带来颠覆性的变化，例如透明度的提高或成本关系的改变。以FedEx为例，它在1973年推出了隔夜包裹服务，并引入了跟踪号码的概念，这不仅提高了物流效率，还为客户的业务流程增加了可预测性。这种输出流程效率是成功云服务的一个持久模式，其驱动原则是降低交易成本以提高业务效率。

2.2 中介化、去中介化和再中介化

服务领域存在中介化和去中介化的摆动。一些服务的引入会引发去中介化，例如互联网时代旅行社的消失、自助服务的兴起等。FedEx在成立时，通过承担包裹的取件、运输和交付，以及建立枢纽系统，消除了货运代理的中介作用，实现了去中介化。之后，随着信息技术的发展，FedEx又建立了自己的IT能力，包括实时跟踪包裹和无线通信网络，实现了再中介化。

在信息技术的发展历程中，也多次出现中介化和去中介化的交替。20世纪50年代，大型机和集中式IT的引入是再中介化的例子，而80年代个人计算机和打包软件的普及则带来了去中介化。新千年开始的云计算采用又带来了一波再中介化，企业将一些IT功能外包给SaaS提供商，实现了规模经济和专业服务。

2.3 服务元属性：服务元数据和元服务

服务范式的广泛采用带来了一些副作用，主要是IT流程外包和跨越服务边界时透明度的丧失。在日常的服务使用中，如预订旅行或注册医疗福利，服务提供商的身份和服务网络往往不透明。在这种情况下，有以下几个重要的考虑因素：
- 服务网络 ：默认情况下，任何服务提供都是其背后服务网络的前端，即使是物理设备的提供商（如HaaS），其提供的服务器也可能外包给第三方。
- 服务质量（QoS）评估 ：服务消费者需要事先了解服务质量（QoS）、第三方组件服务的来源以及所有相关服务和子服务的安全和隐私实践。
- 松耦合 ：大多数云服务需要松耦合，即服务实现功能能力，但不施加特定的流程要求。
- 服务保证 ：复合应用的服务提供商负责服务级协议（SLA）下的服务保证，以及服务的治理和编排。
- 信息访问 ：服务消费者需要访问服务提供的信息，包括静态信息（如计费费率）和动态信息（如自上次计费以来的服务费用）。
- 政策制定 ：既是服务消费者又是服务提供商的实体，需要根据下游聚合服务的信息来制定向上游服务消费者传递的信息以及安全和可用性政策。
- 服务编排 ：没有无形的手引导服务编排朝着更高效的复合服务发展，一些参与者试图转移成本可能导致服务质量下降。

为了组装复合应用，解决方案架构师和工程师需要记录应用架构、发布应用参数，并识别构建和启动应用所需的服务。服务元数据交换机制在服务架构、设计和运营中至关重要，应用管理者需要在数据库或注册表中维护服务的相关信息，以便服务架构师选择合适的服务、验证复合功能、执行安全和性能政策，并在运行时管理服务可靠性。

David Linthicum引入了元服务的概念，用于服务生命周期管理。元数据在信息学中常用于组织和检索存储的数据，在许多领域都有重要应用，如图书馆的杜威十进制系统、数码相机的EXIF数据等。在云服务中，元数据和元服务的概念对于理解服务的价值至关重要。根据Rainer Schmidt的观点，服务是一个三维实体，包括功能属性、非功能属性（元数据）和元服务。这三个维度共同定义了服务对客户的价值。

以下是服务元属性的相关考虑因素列表：
- 服务网络的默认前端性质
- 服务质量的事先评估
- 云服务的松耦合需求
- 复合应用服务提供商的责任
- 服务消费者的信息访问需求
- 服务提供商的政策制定依据
- 服务编排的挑战

2.4 元方面的相对性和递归性

元方面具有相对性和递归性。相对性是指元指定取决于特定的上下文，服务提供商可能将元功能外包给第三方，此时第三方的元数据可能成为其主要产品。递归性是指元服务本身也可以有自己的元数据和元服务属性。服务的可管理性方面直接映射到云服务的元数据和元服务，其中可管理性监控由元数据捕获，可管理性控制由元服务执行。

云服务元概念的透明度和成熟度不足限制了其对客户的价值和采用率，也给解决方案架构师评估复合应用的安全和服务水平带来了困难。目前，服务绑定和SLA评估通常是手动过程，但未来有望实现更高程度的自动化，SLA将变得机器可读，服务评估和选择将根据预定义的政策自动进行。

2.5 元数据在应用构建中的作用

目前，一些应用是整体式的，因为当前的分析工具难以根据单个组件的特性提供全局行为的洞察。元数据的可用性将允许根据服务组件的元数据分析对整个应用进行可预测的QoS评估。元数据带来的透明度将使构建具有最佳服务组件（服务）的IT应用更加容易，并且可以根据业务条件进行重构，例如实现可扩展的性能和纳入安全程序。通过操作单个服务，可以微调交付的QoS。

例如，解决方案架构师为了达到广告宣传的QoS，可能需要将后端存储可用性从98%提高到99%。内部解决方案可能需要对公司拥有的数据中心的存储子系统进行重新设计，而更灵活的服务导向解决方案可能涉及租赁额外的存储容量、部署数据镜像或切换到具有更严格QoS配置文件的提供商。对候选服务的元数据和元服务规范进行离线分析，可以评估其未来性能。

2.6 自动化元数据管理和新服务提供商的出现

自动化元数据管理是技术成熟度的体现。未来，我们可以期待更少的人工干预，机器对机器的自动谈判将更加普遍，遵循人类到人类、人类到机器、机器到机器交互的技术进化模式。这种新环境将催生更多专注于水平领域的新型服务提供商。

元数据是一种非常有价值的商品，世界上最大的CSPs通过元数据实现了盈利。例如，Google通过广告投放将元数据货币化，Amazon通过利用客户的产品评论增加电子商务网站的流量，Facebook通过在显示用户信息和新闻源时插入广告来盈利。

随着云市场的成熟，互操作性将不断提高。例如，Eucalyptus环境可以使用亚马逊网络服务（AWS）API管理Eucalyptus或Amazon EC2 IaaS实例。在成熟的市场中，服务的元属性（元数据和元服务）将成为用户选择服务的重要差异化因素。

目前，消费者在元数据货币化方面的收益不对称，消费者很少因提供的信息获得直接补偿。但随着企业对服务元属性的需求增加，这种不对称性可能会略有减少。企业客户将要求服务元属性提供商符合其业务目标，并将其视为普通服务提供商，受SLA约束。服务元数据和元服务在进化的服务经济中的总价值可能远大于个人元数据的价值。

以下是云服务元数据相关的作用和影响总结表格：
| 方面 | 作用和影响 |
| — | — |
| 应用构建 | 实现可预测的QoS评估，使应用构建更灵活、可重构 |
| 自动化管理 | 推动机器对机器谈判，催生新型服务提供商 |
| 市场发展 | 提高互操作性，元属性成为差异化因素 |
| 收益模式 | 改变消费者和企业的收益模式，减少不对称性 |

2.7 复合应用的可管理性

服务元属性将为复合应用提供通用的可管理性流程。每个应用实例本质上是一个贡献服务的树状结构，对于CSPs来说，应用树的叶子通常是来自HaaS提供商的物理服务器。应用的服务配置文件可能非常动态，根据客户的操作需求实时绑定到下级服务，例如添加更多服务实例以提高性能或在现有服务故障时切换到相同功能的服务。为了实现服务发现和运行时服务管理，需要考虑以下几个方面：
- 服务内省 ：服务内省不仅包括顶级服务的属性，还包括其下层服务的属性，以递归方式进行。不同服务可能有不同的发现能力，例如某些服务可能出于商业原因保密其服务拓扑，但仍可以提供综合信息以支持特定政策。
- 能力与政策转换 ：一个层次的能力在更高层次可能成为政策。例如，客户可能对服务资源的位置或竞争对手的产品使用施加限制。对于电源管理，虽然高层服务无法直接指定CPU的运行平均功率限制（RAPL）设置，但可以通过向低层服务发布政策来控制能源使用。
- 分布式管理 ：可以通过合作方式在所有相关服务中执行某些政策。例如，计算能源消耗时，只需询问部分服务，由它们汇总下层服务的信息。服务计费也可以采用类似的分布式方式。

目前，大多数服务提供的元属性不完整，这导致了云去中介化带来服务质量下降的常见抱怨。但实际上，由于提供商的规模经济和专业知识，第三方服务应该比内部解决方案表现更好。随着行业的成熟，元属性将成为服务提供的关键差异化因素，服务提供商需要更加关注元属性，以确保其在市场中的竞争力。

以下是复合应用可管理性的关键考虑因素列表：
- 服务内省的递归性和信息提供方式
- 能力和政策在不同层次的转换
- 分布式管理的合作执行方式

mermaid格式流程图展示复合应用的服务结构：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(复合应用):::process --> B(S1):::process
    B --> C(S2):::process
    B --> D(S3):::process
    B --> E(S4):::process
    E --> F(S5):::process
    E --> G(S6):::process
    G --> H(S7):::process
    G --> I(S8):::process
    G --> J(S9):::process

这个流程图展示了复合应用的服务结构，复合应用依赖于服务S1，S1又依赖于多个下层服务，形成了一个树状结构。这种结构体现了复合应用中服务的层次关系和依赖关系，有助于理解服务编排和管理的复杂性。

3. 元服务和元数据在不同场景下的应用与挑战

3.1 智能城市中的服务生态系统

智能城市是一个典型的服务生态系统，政府的主要使命是为居民提供服务。在智能城市中，元服务和元数据的应用可以极大地提高服务的效率和质量。例如，城市的交通管理系统可以利用元数据来优化交通流量，通过分析车辆的实时位置、速度和行驶方向等信息，实现智能交通信号控制。

以下是智能城市中一些常见服务及其可能应用的元数据和元服务：
| 服务领域 | 元数据应用 | 元服务应用 |
| — | — | — |
| 交通管理 | 车辆实时位置、速度、行驶方向 | 智能交通信号控制、实时路况信息推送 |
| 能源管理 | 建筑物能耗数据、能源供应情况 | 能源消耗预测、节能策略制定 |
| 公共安全 | 监控摄像头位置、报警信息 | 应急响应调度、犯罪趋势分析 |

在智能城市的服务生态系统中，不同的服务之间需要进行有效的协调和集成。这就要求元数据和元服务具有良好的互操作性和标准化。例如，交通管理系统和能源管理系统可能需要共享一些公共数据，如车辆的行驶路径和时间，以便更好地优化能源消耗和交通流量。

3.2 物联网应用中的元服务和元数据挑战

物联网应用的快速发展给元服务和元数据带来了新的挑战。物联网中的设备数量庞大，数据类型复杂，如何有效地管理和利用这些数据是一个关键问题。例如，在一个智能家居系统中，可能有多个不同品牌和类型的设备，如智能灯泡、智能门锁和智能摄像头等，这些设备产生的数据格式和协议可能各不相同。

为了解决这些问题，需要建立统一的元数据标准和元服务接口。例如，制定物联网设备的元数据规范，规定设备的基本信息、功能描述和数据格式等。同时，开发通用的元服务平台，实现设备之间的互联互通和数据共享。

以下是物联网应用中可能面临的元服务和元数据挑战及应对策略：
| 挑战 | 应对策略 |
| — | — |
| 设备数据格式不统一 | 制定统一的元数据标准，规范设备数据格式 |
| 设备协议多样化 | 开发通用的元服务接口，实现设备协议的转换 |
| 数据安全和隐私问题 | 建立数据安全和隐私保护机制，对元数据进行加密和访问控制 |

3.3 云服务市场中的竞争与合作

随着云服务市场的不断成熟，竞争也日益激烈。服务的元属性（元数据和元服务）将成为企业竞争的关键因素。企业需要通过提供高质量的元数据和元服务来吸引客户，提高客户满意度。例如，一些云服务提供商可能会提供详细的服务质量报告和安全审计信息，以证明其服务的可靠性和安全性。

同时，云服务市场也存在着合作的机会。不同的云服务提供商可以通过共享元数据和元服务来实现资源的优化配置和协同创新。例如，多个云服务提供商可以联合开发一个通用的元服务平台，为客户提供更加全面和高效的服务。

以下是云服务市场中竞争与合作的一些关键要点：
- 竞争要点 ：
- 提供高质量的元数据和元服务，提高服务的透明度和可信赖性。
- 优化服务的性能和安全，满足客户的需求。
- 不断创新，推出新的服务和功能。
- 合作要点 ：
- 建立共享的元数据和元服务平台，实现资源的优化配置。
- 开展联合研发，共同解决技术难题。
- 加强行业标准的制定和推广，促进市场的健康发展。

3.4 服务治理框架的演进

随着信息技术的不断发展和服务模式的不断创新，服务治理框架也需要不断演进。元服务和元数据在服务治理框架中扮演着越来越重要的角色。通过引入元服务和元数据，可以实现服务的自动化管理和优化，提高服务的质量和效率。

例如，在传统的服务治理框架中，服务的配置和管理通常是手动进行的，效率低下且容易出错。而在引入元服务和元数据后，可以实现服务的自动发现、配置和部署，大大提高了服务治理的效率。

以下是服务治理框架演进的一些关键阶段：
| 阶段 | 特点 |
| — | — |
| 手动管理阶段 | 服务配置和管理依靠人工，效率低下，容易出错 |
| 自动化管理阶段 | 引入元服务和元数据，实现服务的自动发现、配置和部署 |
| 智能管理阶段 | 利用人工智能和机器学习技术，实现服务的智能优化和预测 |

mermaid格式流程图展示服务治理框架的演进过程：

graph LR
    classDef process fill:#E5F6FF,stroke:#73A6FF,stroke-width:2px;
    A(手动管理阶段):::process --> B(自动化管理阶段):::process
    B --> C(智能管理阶段):::process

这个流程图清晰地展示了服务治理框架从手动管理到自动化管理，再到智能管理的演进过程，反映了技术发展对服务治理的推动作用。

4. 总结与展望

4.1 元服务和元数据的重要性总结

元服务和元数据在云服务的发展中具有至关重要的作用。它们不仅可以提高服务的透明度和可管理性，还可以促进服务的创新和优化。通过对服务的功能属性、非功能属性和元服务进行全面管理，可以实现服务的高效集成和协同工作，为客户提供更加优质的服务体验。

4.2 未来发展趋势展望

未来，随着物联网、人工智能和大数据等技术的不断发展，元服务和元数据的应用将更加广泛和深入。以下是一些可能的发展趋势：
- 自动化程度进一步提高 ：机器对机器的交互将更加频繁，服务的自动发现、配置和部署将成为常态。
- 跨领域融合加强 ：元服务和元数据将在不同领域之间实现更加深入的融合，如智能城市、工业互联网等。
- 安全和隐私保护更加重要 ：随着数据的大量产生和共享，安全和隐私保护将成为元服务和元数据应用的关键问题。
- 行业标准更加完善 ：为了促进市场的健康发展，行业将制定更加完善的元数据标准和元服务接口。

为了适应这些发展趋势，企业和组织需要加强对元服务和元数据的研究和应用，培养相关的技术人才，不断提升自身的竞争力。同时，政府和行业组织也需要发挥积极作用，推动行业标准的制定和推广，为元服务和元数据的发展创造良好的环境。

总之，元服务和元数据是云服务发展的重要支撑，它们将在未来的信息技术领域中发挥越来越重要的作用。我们需要密切关注其发展动态，积极探索其应用场景，以推动云服务和相关产业的持续发展。