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1、云计算 Cloud Computing,2,近年来，云计算已成为IT业界最热门的研究方向之一。几乎所有的主流IT厂商都在谈论云计算，既包括硬件厂商（IBM、英特尔等）、软件开发商（微软等），也包括互联网服务提供商（Google、Amazon等）和电信运营商（AT&T、中国移动等）。这些企业覆盖了整个IT产业链，构建了一个完整的云计算生态系统。,引言,3,引言,什么是云计算?,4,云计算的最终目标是将计算、服务和应用作为一种公共设施提供给公众，使人们能够像使用水、电、煤气和电话那样使用计算机资源。,引言,5,云计算概述 云计算体系结构 云计算关键技术 云计算研究现状 云计算机遇与挑战 云计算与分
2、布式处理,目录,6,1.1 云计算起源,2006年3月，亚马逊推出弹性计算云服务。 2006年8月9日，Google首席执行官埃里克施密特在搜索引擎大会首次提出“云计算”的概念。 2007年10月，Google与IBM开始在美国大学校园，推广云计算的计划，这项计划希望能降低分散式计算技术在学术研究方面的成本，并为这些大学提供相关的软硬件设备及技术支持。 2008年7月29日，雅虎、惠普和英特尔宣布一项涵盖美国、德国和新加坡的联合研究计划，推出云计算研究测试床，推进云计算。该计划要与合作伙伴创建6个数据中心作为研究试验平台，每个数据中心配置1400个至4000个处理器。 2008年8月3日，戴尔
3、正在申请“云计算” 商标。戴尔在申请文件中称，云计算是“在数据中心和巨型规模的计算环境中，为他人提供计算机硬件定制制造”。,1.1 云计算起源,2010年3月5日，Novell与云安全联盟（CSA）共同宣布一项供应商中立计划，名为“可信任云计算计划”。 2010年7月，美国国家航空航天局和包括Rackspace、AMD、Intel、戴尔等支持厂商共同宣布“OpenStack”开放源代码计划。 微软在2010年10月表示支持OpenStack与Windows Server 2008 R2的集成；而Ubuntu已把OpenStack加至11.04版本中。 2011年2月，思科系统正式加入OpenS
4、tack，重点研制OpenStack的网络服务。,7,8,1.1 云计算起源（续）,计算资源的演进：从集中到分步再到集中,计算时代,网络时代,云时代,9,1.2 云计算发展路线,10,1.2.1 并行计算,Parallel Computing 是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程，其主要目的是快速解决大型且复杂的计算问题 特点：把计算任务分派给系统内的多个运算单元 并行机的多CPU和多存储器 并行计算问题的特征 将工作分离成离散部分，有助于同时解决 随时并及时地执行多个程序指令（多CPU同时运行） 多计算资源下解决问题的耗时要少于单个计算资源下的耗时,11,1.2.2 分布式计算,Dis
5、tributed Computing 所谓分布式计算是一门计算机科学，它研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分，然后把这些部分分配给许多计算机进行处理，最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果。 特点：把计算任务分派给网络中的多立的机器 优点： 稀有资源可以共享 通过分布式计算可以在多台计算机上平衡计算负载 可以把程序放在最适合运行它的计算机上,12,1.2.3 云计算,硬件为中心,软件为中心,服务为中心,数据在云端：不怕丢失，不必备份； 软件在云端：不必下载自动升级； 无所不在的计算：在任何时间、任何地点、任何设备登录即可进行计算服务； 强大的计算：空间大，快速度
6、。,13,1.2.3 云计算（续）,电：从购买发电设备到购买电力服务,信息：从购买软硬件到购买信息服务,发电机,现代发电厂,计算,软件,存储,信息服务提供商,有了云计算，广大用户无需自购软、硬件，甚至无需知道是谁提供的服务，只关注自己真正需要什么样的资源或者得到什么样的服务。,14,1.3 云计算定义,维基百科：是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。 Google ：将所有的计算和应用放置在“云”中，设备终端不需要安装任何东西，通过互联网络来分享程序和服务。 微软：认为云计算的应是“云+端”的计算，将计算资源分散分布，部分资源放在云上，
7、部分资源放在用户终端，部分资源放在合作伙伴处，最终由用户选择合理的计算资源分布。 美国国家标准与技术实验室：云计算是一个提供便捷的通过互联网访问一个可定制的IT 资源共享池能力的按使用量付费模式（IT 资源包括网络，服务器，存储，应用，服务），这些资源能够快速部署，并只需要很少的管理工作或很少的与服务供应商的交互；,到目前为止， 云计算还没有一个统一的定义。云计算领先者如Google、Microsoft 等IT 厂商，依据各自的利益和各自不同的研究视角都给出了对云计算的定义和理解。,15,1.3 云计算定义(续),狭义云计算 狭义云计算是指IT基础设施的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的
8、方式获得所需的资源（硬件、平台、软件）。 广义云计算 广义云计算是指服务的交付和使用模式，通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的，也可以是任意其它的服务。,16,1.4 云计算基本特征,17,1.5 云计算优势,按需服务,快速服务,通用性,高可靠性,极其廉价,超大规模,虚拟化,高扩展性,18,1.6 云计算模式,软件即服务（SaaS） Software as a Service 平台即服务（PaaS） Platform as a Service 基础设施既服务（IaaS） Infrastructure as a Service,19,1.6 云计算模
9、式(续),服务多租赁化,平台可伸缩化,资源虚拟化,云计算的服务体系,20,1.6.1 软件即服务（SaaS）,提供给客户的服务是服务商运行在云计算基础设施上的应用程序，可以在各种客户端设备上通过瘦客户端界面访问，比如浏览器。客户不需要管理或控制的底层的云计算基础设施，包括网络、服务器、操作系统、存储，甚至单个应用程序的功能. 如：Google APPS、SoftWare+Services；,21,1.6.2 平台即服务（PaaS）,提供给客户的是将客户用供应商提供的开发语言和工具（例如Java，python,.Net）创建的应用程序部署到云计算基础设施上去。客户不需要管理或控制的底层的云基础设
10、施，包括网络、服务器、操作系统、存储，但客户能控制部署的应用程序，也可能控制应用的托管环境配置。 如：IBM IT Factory、Google APPEngine、F；,22,SaaS & PaaS 示例,定制化硬件，集装箱式数据中心,云计算IT平台,Google应用,托管的第三方应用,Google 云计算IT架构,搜索,广告,VoIP/IM,地图服务,照片分享,邮件,视频分享,办公套件,日历,GFS,BigTable,MapReduce,集群管理,SaaS & PaaS,23,1.6.3 基础设施即服务（IaaS）,提供给客户的是出租处理能力、存储、网络和其它基本的计算资源，用户能够部署和
11、运行任意软件，包括操作系统和应用程序。客户不管理或控制的底层的云计算基础设施，但能控制操作系统、储存、部署的应用，也有可能选择网络组件（例如，防火墙，负载均衡器）。 如： Amazo Ec2、IBM Blue Cloud、Sun Grid；,24,实例,战略：利用内部IT资源平台，对外提供IT公用服务 作为云计算的推动者，Amazon 历经2年多时间形成了基本成熟的云计算服务,商业模式 计算，存储，带宽等IT基础设施出租 Web基础能力，电子商务基本能力作为服务出租 按需使用，按需付费 网上支付 客户 互联网应用开发者 企业（纳斯达克，纽约时报） 面向全球，目前主要集中在北美和欧洲，09年已经
12、启动中国市场拓展 合作伙伴 IBM、Microsoft、Oracle、Google、Apple,Amazon Technology Platform（计算，存储，网络）,EC2,S3,Simple DB,SQS,DevPay,FPS,MT,Alexa Search,FWS,Other,计算,支付,订单履行,搜索,人工智能,AWS Amazon Web Services,存储,数据库,消息队列,计费,其他设施能力,进展 到08年11月为止，已经有45万开发者基于Amazon AWS开发Web应用 存储对象数从07年4月份50亿增长到08年10月份的290亿，在一年半的时间里增长6倍 08年云服务
13、收入约4亿美金,25,26,1.7 云计算部署模式,27,部署层次的类型,1.7 云计算部署模式（续）,28,1.8 云计算推动力量,虚拟化技术 宽带的普及 互联网应用增加 服务器浏览器开发技术的进步 IT基础设施利用率低下 数据中心能耗问题突出 IT管理与维护成本提高 .,29,云计算的基本原理是通过使计算分布在大量的计算服务器上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。,2 云计算体系结构,30,2.1云计算体系逻辑结构,云用户端：提供云用户请求服务的交互界面，也是用户使用云的入口，用户通过We
14、b浏览器可以注册、登录及定制服务、配置和管理用户。打开应用实例与本地操作桌面系统一样。 服务目录：云用户在取得相应的权限后可以选择或定制的服务列表，也可以对已有服务进行退订的操作，在云用户端界面生产相应的图标或列表的形式展示相关服务。,31,2.1 云计算体系逻辑结构(续),管理系统和部署工具：提供管理和服务，能管理云用户，能对用户授权、认证、登录进行管理，并可以管理可用计算资源和服务，接收用户发送的请求，根据用户请求转发相应的程序，调度资源智能地部署资源和应用，动态部署、配置和回收资源。 监控：监控和计量云系统资源的使用情况，以便做出迅速反应，完成借点同步配置、负载均衡配置和资源监控，确保资
15、源能顺利分配给合适的用户。 服务器集群：虚拟的或物理的服务器，由管理系统来管理负载、高并发量的用户请求处理、大运算量计算处理、用户Web应用服务，云数据存储时采用相应数据切割算法，采用并行方式上传和下载大容量数据。 用户可以通过云用户端从列表中选择所需的服务，其请求通过管理系统调度相应的资源，并通过部署工具分发请求、配置Web应用。,32,2.2云计算技术系统结构,33,云计算技术体系结构分为4层：物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA构建层（如上图）； 物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件等； 资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，如计算资源池、数据资
16、源池等。构建资源池更多是物理资源的集成和管理工作，例如研究在一个标准集装箱的空间如何装下2000个服务器、解决散热和故障节点替换的问题并降低能耗。,2.2云计算技术系统结构（续）,34,管理中间件负责对云计算的资源进行管理，并对众多应用任务进行调度，使资源能够高效、安全地为应用提供服务； SOA构建层将云计算能力封装成标准的Web Services服务，并纳入到SOA体系进行管理和使用，包括服务注册、查找、访问和构建服务工作流等。管理中间件和资源池层是云计算技术的最关键部分，SOA构建层的功能更多依靠外部设施提供。,2.2云计算技术系统结构（续）,35,计算的管理中间件负责资源管理、任务管理、用户管理和安全管理等工作。 资源管理负责均衡地使用云资源节点，检测节点的故障并试图恢复或屏蔽之，并对资源的使用情况进行监视统计； 任务管理负责执行用户或应用提交的任务，包括完成用户任务映象(Image)的部署和管理、任务调度、任务执行、任务生命期管理等等；,2.2云计算技术系统结
