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1、云计算的原理及其运用 目 录 n云计算的背景 n云计算的技术特点与类型 n云计算的代表性系统 n对云计算的一些思考 n在云计算领域的一些实践 云计算的技术背景 云计算是并行计算(Parallel Computing)、 分布式计算(Distributed Computing)和网格计算 (Grid Computing)的发展，或者说是这些计算 机科学概念的商业实现。 云计算是虚拟化(Virtualization)、效用计算 (Utility Computing)、IaaS(基础设施即服务) 、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)等技 术混合演进并跃升的结果。 云计算的“热度” l云计
2、算l网格计算 IT业界的发展浪潮 很难看到，众多企业如此一致的行动 2008 Gartner IT Hype Cycle of Emerging Technologies 目 录 n云计算的背景 n云计算的技术特点与类型 n云计算的代表性系统 n对云计算的一些思考 n在云计算领域的一些实践 云计算的技术特点 超大规模 虚拟化 高可靠性 通用性 高可扩展性 按需服务 极其廉价 云计算技术体系结构 云计算的核心支撑技术：虚拟化 Hardware Xen Domain0XenoLinuxXenoWindows Application Application Application Applicati
3、on Application Application Application Application Application Control, I/O (Domain 0) Guest DomainGuest Domain n系统虚拟化是云资源管理的关键技术 云计算的核心支撑技术：虚拟化 n桌面虚拟化是用户使用云资源的重要方式 云计算的重要工具：MapReduce n提供了简便的分布式数据处理编程模型 n为云数据中心的大规模数据处理提供支撑 网格计算与云计算的比较 云计算的服务类型 EnablerEnabler ProvidersProviders ConsumersConsumers Iaa
4、SIaaS PaaS PaaS SaaSSaaS nIaaS：Infrastructure as a Service nPaaS: Platform as a Service nSaaS: Software as a Service 目 录 n云计算的背景 n云计算的技术特点与类型 n云计算的代表性系统 n对云计算的一些思考 n在云计算领域的一些实践 代表性的云计算系统 nAmazon qAWS：EC2、S3、SimpleDB等云服务 nGoogle qAPPEngine qMapReduce、GFS、BigTable等关键技术 nMicrosoft qAzure nIBM qBlueClou
5、d n 一个成功的例子：Amazon nAmazon Web Services (AWS) 是Amazon公司提供 的一组网络服务或者云服务 nAWS面向应用开发人员，为 客户端应用和Web网站提供 在线服务 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) n弹性计算云 q提供了快速可扩展、可重构的计算资源 q极大方便了web应用的开发和维护 q以简单的web服务接口向用户提供计算资源 q改变了计算的商业模型，“Pay as you use” AWS已有大量签约客户 Case Study 管理 交流 工作 共享 Google Charts 另一个成功的例子：Google
6、不管你是否意识到，Google正在改变我们的生活方式 Google提供大量的网络服务，且越来越多 Google云计算：以用户数据为中心 n数据存储在“云”中 n数据访问不收地理位置限 制 n数据能够很方便地共享 music preferences maps news contacts messages mailing lists photo e-mails calendar phone numbers investments Google App Engine n简洁的Web应用开 发和运行平台 n在Google提供的数 据中心平台上运行 n有效简便的管理整 个应用的生命周期 n复杂的服务器环
7、境：Apache、SQL等 n不断地监控和调试系统 n令人头痛的系统扩展和容错问题 IBM Monitoring v.6 DB2 Provisioning Management Stack Provisioning Manager v.5.1 WebSphere Application Server Monitoring Provisioning Baremetal & Xen VM Open Source Linux with Xen Tivoli Monitoring Agent Virtualized Infrastructure based on Open Source Linux &
8、 Xen Virtual Machine Virtual Machine Virtual Machine Virtual Machine Data Center System x Apache 云计算基础设施 IBM的云计算架构 Microsoft的云端计算 nCloud(云)+Client(终端设备) 用户选择合理的计算资源分 布。有些计算资源应该放在云 上，有些应该放在用户终端， 或混合方式 Microsoft Online n微软运营 n企业级沟通和协作软件及服务 n面向各种规模的企业提供订购业务 目 录 n云计算的背景 n云计算的技术特点与类型 n云计算的代表性系统 n对云计算的一些思
9、考 n在云计算领域的一些实践 n云计算对产业链有何重要影响？ n中国为什么要发展自己的云计算 技术与系统？ 云计算对产业链的重要影响云计算对产业链的重要影响 n对于服务器厂商而言 q云计算及数据中心都对服务器系 统的需求急剧膨胀，市场前景巨 大 n对于终端设备厂商而言 q网络化的云计算为终端设备，特 别是小型移动设备的多元化、个 性化发展提供了重要机遇 q云计算将推动普适计算发展 云计算对产业链的重要影响云计算对产业链的重要影响 n对于软件产业而言 q随着计算、数据及服务网络化，Google、 Amazon等网络服务提供商会根本改变软件的 使用模式 q微软还能够独霸桌面系统吗？需要window
10、s这 样重量级的桌面环境吗？ q大量中小软件企业面临着工作平台、工作对 象及工作方式的重组和革新 q服务化的软件产业面临着全新机遇 云计算对中小企业发展的影响云计算对中小企业发展的影响 n中小企业创造了国内生产总值的55.6%，开发了80%以上的 新产品，申请了65%的国家专利，提供了75%以上的就业 岗位 n但是信息化的创新平台及管理平台代价高昂、维护困难， 对于中小企业负担沉重 Source: IBM Corporate Strategy analysis of IDC data, Sept. 2007 $0B 50 100 150 200 250 300 1996 1997 1998 1
11、999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009 2010 服务器购置开销 管理维护开销 能耗开销 n云计算可以为中小企业的信息化带来切实好处 q信息化业务及管理平台部署到云计算平台上 q极大的降低了投资成本、管理成本及维护成本 更低的硬件成本 更低廉的电价 更低的管理费用 更高的利 用率 云计算对中小企业发展的影响云计算对中小企业发展的影响 现有云计算的潜在安全威胁！ n截至2008年底，仅Google旗下的邮件服务Gmail，在 中国大约拥有10%的市场占有率，拥有2000万左右的 中国用户 后门 NSA邮 件监听 系统 Email
12、 停止服务 美国国家安全局（NSA ）可以根据外国情报 监视法 要求，在 Gmail邮件系统中安置后 门以便其对往来的电子 邮件进行监视，甚至能 够强制对某些特定群体 用户停止服务，或者拦 截重要邮件 nGoogle、Facebook、亚马逊EC2/S3等云计算平台，提供免 费的大容量存储空间，廉价、高质量的网络服务,现在国内各行 各业用户对这些平台的依赖性越来越大 必须关注云计算带来的信息安全问题 ！ n云计算已成为不可阻挡的发展趋势，我们的国 家安全将面临严重的威胁 q有关国计民生的大量信息将掌控在国外的服 务提供商手中，众多敏感和热点信息对于国 外政府和厂商来说毫无密可言 q大量社会和经
13、济活动依赖于这些云计算服务 ，可能被中断从而因此蒙受巨大的损失 q云计算平台可能会形成不良信息的发布平台 从国家安全的角度考虑，中国需要发展自主的 云计算系统与平台，并掌握其关键核心技术！ 目 录 n云计算的背景 n云计算的技术特点与类型 n云计算的代表性系统 n对云计算的一些思考 n在云计算领域的一些实践 我们的一些科研实践 n云资源管理平台CRM4G n面向云环境的虚拟化桌面CloudDesk n云存储服务系统ppStore n基于云模式的网络安全防御系统 CloudFence 云资源管理平台 nCRM4G：Cloud Resource Management for Grid q基于网格基
14、础设施，向用户提供云服务 q实现了IaaS模式的资源服务 CRM4G-云资源管理平台 n多粒度计算资源服务 CRM4G-云资源管理平台 n快速软件部署服务 面向云的虚拟化桌面 n动态适应用户需求变化，为用户提供高效、 安全、易用的云资源访问的桌面环境 q按需动态构建虚拟化桌面环境 q与客户端现有OS无差别的人机接口 q计算、数据远程部署的安全可信环境 q无限延展、动态调配的云中计算资源 面向云的虚拟化桌面 n热点领域 qIDC：到2011年，桌面虚拟化市场将达 到20亿美元 qMIT、斯坦福、剑桥、卡耐基梅隆大学 等 n最新动态 qIBM的网络服务云将在今年十月加入虚 拟化桌面业务 q华为正在
15、积极进军面向云服务的桌面虚 拟化 VMWareVMWare CloudDesk：云计算的用户桌面 云中异构资源聚合与共享 工作环境的个性化定制 工作环境的保存与恢复 工作环境的在线迁移 移动环境的虚拟接入 本地资源的协同访问 云存储系统ppStore Plugin 应应用 Index Server Storage Service1 Storage Service2 Storage Servicen 文件名或存储服务等 分片的位置及可用 的存储服务 存取 分片 n通过集成互联网上的免费存储空间提供大规模云存储服务 基于Web的文件系统 以服务，而不是服务器作为存储单元 ，因此不要求对服务器有控制
16、权 对服务类型及规模无限制 任何能够存放数据的服务，如ftp, email等 文件分片，并分发给各服务管理 51 云存储系统ppStore CloudFence：基于云模式的网络安 全防御系统 采用安全检测与防御相分离的原则，充分利用云端 强大的处理能力和存储能力，云端集中检测和决策 。 关键技术 v云端的入侵报警信息聚类和关联 v实时、在线的安全检测机制 v云端向客户端动态发布防御规则 v基于虚拟机的恶意软件行为分析 v多检测引擎的综合决策 面向云平台的软件容错系统 依托云端强大的处理能力以及全面的软件容错数据库 ，对节点提交的无法处理的软件错误进行决策分析 关键技术 v面向云平台的软件故障分析机制 v基于虚拟机架构的软件容错机制 v实时检测及通知机制 v云端向客户端动态发布容错补丁 v高效
