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1、云计算,计算机科学与工程学院 翟肇裕,前言,你还在为电脑硬盘空间不够、安装程序过多、运行效率低下而烦恼吗？ 现在云计算能为你解决这一烦恼，云计算cloud computing是一种基于因特网的超级计算模式，下面让我们进入神奇的云计算。,云计算的产生,腾讯财经：云计算万亿市场开启,凤凰网资讯：中国云计算迈入产业化,腾讯财经：云计算争夺战,哈尔滨日报：北京建全系列云计算服务器,中国科学技术大学深圳云计算应用中心成立,云计算发展史,2007年10月，Google与IBM开始在美国大学校园，包括卡内基美隆大学、麻省理工学院、史丹佛大学、加州大学柏克莱分校及马里兰大学等，推广云计算的计划。 2008年1
2、月30日，Google宣布在台湾启动“云计算学术计划”，将与台湾台大、交大等学校合作，将这种先进的大规模、快速计算技术推广到校园。 2008年8月3日，美国专利商标局(简称“SPTO”)网站信息显示，戴尔正在申请“云计算”(Cloud Computing)商标，此举旨在加强对这一未来可能重塑技术架构的术语的控制权。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”。 2008年10月27日，微软软件架构师Ray Ozzie的演讲正式开启了PDC大会，并且宣布了微软的云计算战略及云计算平台Azure。 今天，国家发改委、工信部、科技部等多部委共同参与的
3、加快发展高技术服务业的指导意见已进入起草阶段，其中，云计算产业将被明确为未来高技术服务业的主角。,什么是云计算,云计算cloud computing是一种基于因特网的超级计算模式，在远程的数据中心里，成千上万台电脑和服务器连接成一片电脑云。因此，云计算甚至可以让你体验每秒超过10万亿次的运算能力，拥有这么强大的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心，按自己的需求进行运算。,云计算的概念,1、云计算思想的产生,2、云计算的定义,3、云计算的特点,企业建立一套IT系统传统模式,1、需要购买硬件等基础设施,2、需要购买软件的许可证,3、需要专
4、门的人员维护,4、企业的规模扩大时还要继续升级各种软硬件设施以满足需要,企业巨资打造的服务器,个人电脑,1、配置要求高,2、软件许可购买,3、各类软件安装复杂,4、更新换代速度快,云计算的目的,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。,云计算的定义,中国网格计算、云计算专家刘鹏给出如下定义 ：“云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务”。,狭义的云计算指的是厂商通过分布式计算和虚拟化技术搭建数据中心或超级计算机，以免费或按需租用方式向技术开发者或者企
5、业客户提供数据存储、分析以及科学计算等服务，比如亚马逊数据仓库出租生意。,狭义的理解,通俗的理解是，云计算的“云“就是存在于互联网上的服务器集群上的资源，它包括硬件资源（服务器、存储器、CPU等）和软件资源（如应用软件、集成开发环境等），所有的处理都在云计算提供商所提供的计算机群来完成。,通俗的理解,云计算的特点,1、数据安全可靠,云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心，用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。,2、客户端需求低,云计算对用户端的设备要求最低，使用起来也最方便。,3、轻松共享数据,云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。,4、可能无限多,云计算为我们使用网络提供了几乎无
6、限多的可能，为存储和管理数据提供了几乎无限多的空间，也为我们完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力。,云计算的原理,云计算的构成,云计算系统分为两部分：前端和后端。,前端指用户的计算机或客户端，包括用户计算机（或计算机网络）以及云计算系统登陆程序。不同的云计算系统具有不同的用户界面。以网络为基础的邮件系统一般都借助IE或Firefox等网络浏览器登陆。其他云计算系统具有各自不同的登陆程序，用户可以运行登陆程序接入网络。 计算机后端是各种各样的计算机、服务器和数据存储系统，它们共同组成了云计算系统中的“云”。理论上，从数据处理到视频游戏，只要您能想到的计算机程序，云计算系统都能运行。一般来说，
7、每个应用程序都有其专用的服务器。 二者通过网络相互连接。,云计算体系结构,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。,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
8、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。,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；,用户管理是实现云计算商业模式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； 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
9、和安全审计等。,云计算的核心技术,编程模型,为了使云计算环境下的编程十分简单，Google开发了java、Python、C+编程工具MapReduce，它是一种简化的分布式编程模型和高效的任务调度模型，用于大规模数据集（大于1TB）的并行运算。 MapReduce模式的思想是将要执行的问题分解成Map(映射)和Reduce(化简)的方式，先通过Map程序将数据切割成不相关的区块，分配（调度）给大量计算机处理，达到分布式运算的效果，再通过Reduce程序将结果汇整输出。,海量数据分布存储技术,GFS是一个可扩展的分布式文件系统，用于大型的、分布式的、对大量数据进行访问的应用。 一个GFS集群由一
10、个主服务器和大量的块服务器构成，并被许多客户访问。主服务器存储文件系统所有的元数据，包括名字空间、访问控制信息、从文件到块的映射以及块的当前位置。它也控制系统范围的活动。主服务器定期通过HeartBeat消息与每一个块服务器通信，给块服务器传递指令并收集它的状态。GFS中的文件被切分为64MB的块并以冗余存储，每份数据在系统中保存3个以上备份。 客户与主服务器的交换只限于对元数据的操作，所有数据方面的通信都直接和块服务器联系，这大大提高了系统的效率，防止主服务器负载过重。,海量数据管理技术,云计算需要对分布的、海量的数据进行处理、分析，因此，数据管理技术必需能够高效的管理大量的数据。云计算系统
11、中的数据管理技术主要是Google的BT(BigTable)数据管理技术和Hadoop团队开发的开源数据管理模块HBase。 BT是一个大型的分布式数据库，与传统的关系数据库不同，它把所有数据都作为对象来处理，形成一个巨大的表格，用来分布存储大规模结构化数据。 Google的很多项目使用BT来存储数据，包括网页查询，Google earth和Google金融。这些应用程序对BT的要求各不相同：数据大小（从URL到网页到卫星图象）不同，反应速度不同（从后端的大批处理到实时数据服务）。对于不同的要求，BT都成功的提供了灵活高效的服务。,云计算平台管理技术 云计算资源规模庞大，服务器数量众多并分布在
12、不同的地点，同时运行着数百种应用，如何有效的管理这些服务器，保证整个系统提供不间断的服务是巨大的挑战。 云计算系统的平台管理技术能够使大量的服务器协同工作，方便的进行业务部署和开通，快速发现和恢复系统故障，通过自动化、智能化的手段实现大规模系统的可靠运营。,虚拟化技术,通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离，它包括将单个资源划分成多个虚拟资源的裂分模式，也包括将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。虚拟化技术根据对象可分成存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化等，计算虚拟化又分为系统级虚拟化、应用级虚拟化和桌面虚拟化。,业务连续性和高可用性,某公司使用云计算虚拟化后成本明显降低,云计算的应用
13、,服务形式,软件即服务(SaaS) 平台即服务(PaaS) 基础设施服务(IaaS),软件即服务(SaaS),SaaS服务提供商将应用软件统一部署在自己的服务器上，用户根据需求通过互联网向厂商订购应用软件服务，服务提供商根据客户所定软件的数量、时间的长短等因素收费，并且通过浏览器向客户提供软件的模式。,平台即服务(PaaS),这是一种分布式平台服务，厂商提供开发环境、服务器平台、硬件资源等服务给客户，用户在其平台基础上定制开发自己的应用程序并通过其服务器和互联网传递给其他客户。,基础设施服务(IaaS),IaaS即把厂商的由多台服务器组成的“云端”基础设施，作为计量服务提供给客户。它将内存、I
14、/O设备、存储和计算能力整合成一个虚拟的资源池为整个业界提供所需要的存储资源和虚拟化服务器等服务,应用,游戏市场 Amazon Google Salesforce Microsoft 中国移动 Giwell,小结,云计算应用领域是近年来最为热门的IT技术，也被认为是互联网乃至IT行业的未来发展趋势，未来几年产业规模预计达到千亿美元。但对于电信运营商这样的企业而言，IT支撑系统是企业运营的核心命脉，如何应用云计算应用领域需要慎重考虑。在切入云计算运营管理之前，一定要详细了解云计算始末、洞察云计算技术发展趋势和技术的成熟度以及投资效益，通过试点方可推广，不可“人云亦云”，系统安全稳定运行是首要条件。,云计算的前景,自从互联网诞生以来，没有任何一种技术概念能像云计算这样受关注。云计算有望实现更高的运行效率和更低的成本，为关键任务提供更多有价值的资源，在未来几年内，云计算很可能影响整个技术领域。,一、技术前景,云计算的市场前景,总结,云计算模式必定能大大提高我国科学计算机和商业计算能力，使得我国经济竞争力大大提升。任何技术安全手段在互联网上面对强大的具有创造性的人来说都是浮云，唯一能够保证安全的还是人类的道德和法律的威慑。然而市场的培育需要无数的开拓者和牺牲者，就好比几年前云计算刚刚提出时众多的云计算倡导者已经倒下，新的继承者还在步履蹒跚。未来是光明的，道路是曲折的。,
