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1、Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 Cloud Computing 郭权 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 总目录 云计算概述 云计算体系及技术 云计算应用 云计算平台及趋势 - 2 - Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 目录 云计算体系概述 云计算技术体系结构 云计算背后采用的具体技术 云计算对未来动态IT架构的支撑 - 3 - Neusoft Institute of Information
2、Date: 15. May 2010 云计算体系概述 - 4 - n 云计算的基本原理是通过使计算分布在大量的分布式计 算机上，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。 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 云计算发展路线 - 5 - 并行计算 集群计算 网格计算 云计算 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 云计算体系逻辑结构 - 6 - 用户互动 界面 系统管理资源
3、工具 服务器 服务目录监控和测定 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 云计算体系物理结构 - 7 - IBM Monitoring v.6 DB2 资源管理栈 Provisioning Manager v.5.1 WebSphere Application Server 监控 Provisioning Baremetal & Xen VM Linux with Xen Tivoli 监控工具 虚拟机虚拟机虚拟机虚拟机 数据中心 System x Apache 云计算基础设施，可提供 托管或现场解决方案。 Neusoft Inst
4、itute of InformationDate: 15. May 2010 云计算体系特点 - 8 - n通过Internet接入 n不需要自身具有IT技术来实施 n第三方提供 n资源共享 n无多余功能开发 n无多余费用 n系统延续性好 Cloud Applications (“Software-as-a-Service”) Cloud Platforms (“Platform-as-a-Service”) Cloud Collaboration Cloud Storage Cloud Servers/ Processing Cloud MSP Neusoft Institute of In
5、formationDate: 15. May 2010 目录 云计算体系概述 云计算技术体系结构 云计算背后采用的具体技术 云计算对未来动态IT架构的支撑 - 9 - Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 - 10 - 云计算技术体系结构 n 由于云计算分为IaaS、PaaS和SaaS三种类型，不同的 厂家又提供了不同的解决方案，目前还没有一个统一的 技术体系结构； n 综合不同厂家的方案，给出一个供商榷的云计算体系结 构。这个体系结构如下图所示，它概括了不同解决方案 的主要特征，每一种方案或许只实现了其中部分功能， 或许也还有部
6、分相对次要功能尚未概括进来。 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 云计算技术体系结构 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 - 12 - 云计算技术体系结构 n 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）； n 物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软 件等； n 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
7、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。 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 - 13 - 云计算技术体系结构 n 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 ； n 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。 Neusoft Ins
8、titute of InformationDate: 15. May 2010 - 14 - 云计算技术体系结构 n 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。 n 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； n 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； Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 - 15 - 云计算技术体系结构 n 用户管理是实现云计算商业模式
9、的一个必不可少的环节， 包括提供用户交互接口、管理和识别用户身份、创建用户 程序的执行环境、对用户的使用进行计费等； n 安全管理保障云计算设施的整体安全，包括身份认证、访 问授权、综合防护和安全审计等。 n 基于上述体系结构，以IaaS云计算为例，简述云计算的实 现机制，如下图。 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 云计算简化实现机制 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 - 17 - 云计算简化实现机制 n 用户交互接口向应用以Web Services方式提供访
10、问接口， 获取用户需求。 n 服务目录是用户可以访问的服务清单。系统管理模块负责 管理和分配所有可用的资源，其核心是负载均衡。配置工 具负责在分配的节点上准备任务运行环境。 n 监视统计模块负责监视节点的运行状态，并完成用户使用 节点情况的统计。执行过程并不复杂： n 用户交互接口允许用户从目录中选取并调用一个服务。该 请求传递给系统管理模块后，它将为用户分配恰当的资源 ，然后调用配置工具来为用户准备运行环境。 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 目录 云计算体系概述 云计算技术体系结构 云计算背后采用的具体技术 云计算对未来动
11、态IT架构的支撑 - 18 - Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 - 19 - 云计算背后采用的具体技术 n 云计算作为一种新型的计算模式，还处于早期发展阶段。 众多大小不一、类型各异的提供商提供了各自基于云计算 的应用服务。 n 通过介绍亚马逊、Google、 IBM这三种典型的云计算实现 ，剖析在“云计算”背后所采用的具体技术，解析当前云计算 的平台建设方法以及应用构建方式。 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 - 20 - 实例1: Google的云计算平
12、台与应用 n Google的云计算技术实际上是针对Google特定的网络应用 程序而定制的。针对内部网络数据规模超大的特点， Google提出了一整套基于分布式并行集群方式的基础架构 ，利用软件的能力来处理集群中经常发生的节点失效问题 。 n 从2003年开始，Google连续几年在计算机系统研究领域的 最顶级会议与杂志上发表论文，揭示其内部的分布式数据 处理方法，向外界展示其使用的云计算核心技术。 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 - 21 - 实例1: Google的云计算平台与应用 n 从其近几年发表的论文来看，Goog
13、le使用的云计算基础架构 模式包括四个相互独立又紧密结合在一起的系统。包括： n 一. Google建立在集群之上的文件系统Google File System n 二. 针对Google应用程序的特点提出的Map/Reduce编程模式 n 三. 分布式的锁机制Chubby n 四. Google开发的模型简化的大规模分布式数据库BigTable。 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 - 22 - 一、Google File System 文件系统 n 为了满足Google迅速增长的数据处理需求，Google设计并 实现了Goo
14、gle文件系统（GFS：Google File System）。 n GFS与过去的分布式文件系统拥有许多相同的目标，例如 性能、可伸缩性、可靠性以及可用性。然而，它的设计还 受到Google应用负载和技术环境的影响，主要体现在以下 四个方面: Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 - 23 - 一、 Google File System 文件系统 n 1. 集群中的节点失效是一种常态，而不是一种异常。由于 参与运算与处理的节点数目非常庞大，通常会使用上千个 节点进行共同计算，因此，每时每刻总会有节点处在失效 状态。需要通过软件程
15、序模块，监视系统的动态运行状况 ，侦测错误，并且将容错以及自动恢复系统集成在系统中 。 n 2. Google系统中的文件大小与通常文件系统中的文件大小 概念不一样，文件大小通常以G字节计。另外文件系统中的 文件含义与通常文件不同，一个大文件可能包含大量数目 的通常意义上的小文件。所以，设计预期和参数，例如I/O 操作和块尺寸都要重新考虑。 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 - 24 - 一、 Google File System 文件系统 n 3. Google文件系统中的文件读写模式和传统的文件系统不同。 在Google应
16、用（如搜索）中对大部分文件的修改，不是覆盖原 有数据，而是在文件尾追加新数据。对于这类巨大文件的访问 模式，客户端对数据块缓存失去了意义，追加操作成为性能优 化和原子性（把一个事务看做是一个程序。它要么被完整地执 行，要么完全不执行）保证的焦点。 n 4. 文件系统的某些具体操作不再透明，而且需要应用程序的协 助完成，应用程序和文件系统API的协同设计提高了整个系统的 灵活性。例如，放松了对GFS一致性模型的要求，这样不用加 重应用程序的负担，就大大简化了文件系统的设计。还引入了 原子性的追加操作，这样多个客户端同时进行追加的时候，就 不需要额外的同步操作了。 Neusoft Institute of InformationDate: 15. May 2010 - 25 - 一、 Google File System 文件系统 n 总之，GFS是为Google应用程序本身而设计的。据称，Googl
