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1、第二部分: 云平台、面向服务的体系结构和 云编程本部分三章主要介绍云计算，包括IaaS（基 础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（ 软件即服务）应用的不同云平台。描述了近几年面向服务的体系结构的发展， 并且介绍不同云计算服务的并行和分布式计算范 式及其软件支持、语言工具和编程环境 1Computer School, NUDT. Spring, 2013l第4章构建在虚拟化数据中心上的云平台体系 结构。包括云体系结构和数据中心设计的原则 和关键技术。 l第5章用于分布式计算的面向服务体系结构。 包括了网格系统中两种主要的分布式服务形式 ：表述性状态转移（Representationa
2、l State Transfer，REST）和Web服务以及后者的扩展。 l第6章云编程和软件环境。介绍了主要的云编 程范式：MapReduce、BigTable、Twister、 Dryad、DryadLINQ、Hadoop、Sawzall和Pig Latin。通过具体的云例子来说明云中的实现和 应用要求。2Computer School, NUDT. Spring, 2013Chapter 4: Cloud Platform Chapter 4: Cloud Platform Architecture Architecture over Virtualized Datacentersove
3、r Virtualized Datacenters构建在虚拟化数据中心上的构建在虚拟化数据中心上的云平台体系结构云平台体系结构 3Computer School, NUDT. Spring, 20134.1 云计算和服务模型l 用户可以在全球任意位置以极具竞争力的成本 访问和部署云应用。 l 虚拟化的云平台常常构建在大规模数据中心之 上。 l 云致力于通过自动化的硬件、数据库、用户接 口和应用程序环境把它们结构化为虚拟资源， 来驱动下一代的数据中心。 l 云渴望通过自动化的资源配置构建更好的数据 中心。4Computer School, NUDT. Spring, 2013公有云、私有云和混合
4、云云计算的概念从集群、网格和效用计算发展 而来。集群和网格计算并行使用大量计算机可以解 决任何规模的问题。效用计算和SaaS（Software as a Service）将计算资源作为服务进行按需付 费。云计算利用动态资源为终端用户传递大量服 务。云计算是一种高吞吐量计算范式，它通过大 的数据中心或服务器群提供服务。云计算模型使 得用户可以随时随地通过他们的互连设备访问共 享资源。5Computer School, NUDT. Spring, 2013Public Clouds vs. Private Clouds :Public Clouds vs. Private Clouds :Char
5、acteri sticsPublic cloudsPrivate cloudsTechnology leverage and ownershipOwned by service providersLeverage existing IT infrastructure and personnel; owned by individual organization Management of provisioned resourcesCreating and managing VM instances within proprietary infrastructure; promote stand
6、ardization, preserves capital investment, application flexibilityClient managed; achieve customization and offer higher efficiencyWorkload distribution methods and loading policiesHandle workload without communication dependency; distribute data and VM resources; surge workload is off-loadedHandle w
7、orkload dynamically, but can better balance workloads; distribute data and VM resourcesSecurity and data privacy enforcementPublicly accessible through remote interface Access is limited; provide pre- production testing and enforce data privacy and security policies Example platformsGoogle App Engin
8、e, Amazon AWS, Microsoft AzureIBM RC26Computer School, NUDT. Spring, 2013Todays Cloud Services StackNetwork Cloud ServicesCo-Location Cloud ServicesCompute & Storage Cloud ServicesPlatform Cloud ServicesApplication Cloud Services(Courtesy of T. Chou, 2010)7Computer School, NUDT. Spring, 2013云计算避免了大量
9、的数据移动，可以带来更 好的网络带宽利用率。而且，机器虚拟化进一步 提高了资源利用率，增加了应用程序灵活性，降 低了使用虚拟化数据中心资源的总体成本。云为IT公司带来了极大的益处，将他们从设 置服务器硬件和管理系统软件等低级任务中解放 出来。云计算使用虚拟化平台，通过按需动态配 置硬件、软件和数据集，将弹性资源放在一起， 主要思想是使用数据中心中的服务器集群和大规 模数据库，将桌面计算移向基于服务的平台，利 用其对提供商和用户的低成本和简单性。 8Computer School, NUDT. Spring, 20139Computer School, NUDT. Spring, 2013l云应
10、用的所有计算任务被分配到数据中心的 服务器上。这些服务器主要是虚拟集群的虚拟 机，由数据中心资源产生出来。 l云平台是通过虚拟化分布的系统。 l公有云和私有云都是在互联网上开发的。 l公有云构建在互联网之上，任何已付费的用 户都可以访问。公有云属于服务提供商，用户 通过订阅即可访问。 l私有云构建在局域网内部，属于一个独立的 组织。由客户管理，而且其可访问范围限制在 所属客户及其合作者之中。 l混合云由公有云和私有云共同构成 10Computer School, NUDT. Spring, 2013l公有云促进了标准化，节约了资金投入，为应 用程序提供了很好的灵活性；私有云尝试进行定 制化，可
11、以提供更高的有效性、弹性、安全性和 隐私性；混合云则处于两者中间，在资源共享方 面进行了折中。 l云的核心是服务器集群（或虚拟机集群）。集 群节点用作计算节点，少量的控制节点用于管理 和监视云活动。用户作业的调度需要为用户创建 的虚拟集群分配任务。 l数据中心和超级计算机在网络需求方面也不相 同。超级计算机使用客户设计的高带宽网络，如 胖树或3D环形网络；数据中心网络主要是基于IP 的商业网络 11Computer School, NUDT. Spring, 2013图4-2用于云访问互联网的标准数据中心网络12Computer School, NUDT. Spring, 2013l尽管目前构
12、建的大部分云都是大型公有 云，但是作者认为将来私有云的发展会更 为迅速。l私有云在一个公司或组织内，相对更为 安全和可信。一旦私有云成熟起来并且防 护更为安全时，可以将其开放或转换为公 有云。l公有云和私有云的界限在未来会变得越 来越模糊。这样的话，未来非常有可能大 部分云天然上就是混合云。13Computer School, NUDT. Spring, 2013经典计算:（每隔18个月重复一次如 下周期） 购买和拥有 硬件、系统软件、应用程 序满足峰值需求 安装、配置、测试、验证 、评测、管理 - 使用 - 付费$ (高成本)云计算:（按照提供的服务现收现付 ） 提交 -使用（大约节约总成本
13、的 80%95%） - （最终） $-按实际使用量付费 基于服务质量14Computer School, NUDT. Spring, 2013云设计目标 l将计算从桌面移向数据中心 计算处理、存储与软 件发布从桌面和本地服务器移向互联网数据中心。 l服务配置和云效益 提供商供应云服务时必须与消 费者和终端用户签署服务等级协议（SLA）。 l性能可扩展性 云平台、软件和基础设施服务必须 能够根据用户数的增长而相应扩容。 l数据隐私保护 能否信任数据中心处理个人数据和 记录呢？云要成为可信服务必须妥善解决该问题。 l高质量的云服务 云计算的服务质量必须标准化， 这才能使得云可以在多个提供商之间进行
14、互操作。 l新标准和接口 主要解决与数据中心或云提供商相 关的数据锁定问题。15Computer School, NUDT. Spring, 2013l云计算会大大降低小型用户及大型企业的计算成 本。l无需预先购买昂贵计算机而节约的成本在很大程 度上减轻了创业型公司的经济负担。l云用户只需支付操作费用、无需投入固定设备的 事实吸引了大量的小型用户l对大部分企业和繁重的计算机用户来讲极具吸引 力。l任何IT用户，若其资本支出压力大于操作费用， 都应考虑将他们超出负荷的工作交给效用计算或 云服务提供商。 16Computer School, NUDT. Spring, 2013图4-3 传统IT用
15、户和云用户的计算经济17Computer School, NUDT. Spring, 2013图4-4构建私有云的云生态系统：a)消费者要求一个灵活的平台 ；b)云管理器在IaaS平台上提供虚拟化的资源；c)VI管理器分 配虚拟机；d)虚拟机管理器处理安装在服务器上的虚拟机18Computer School, NUDT. Spring, 2013基础设施即服务(IaaS)云计算将基础设施、平台和软件作为服务发布 ，使得用户能够以即用即付的模式使用基于定阅的 服务。在云上提供的服务通常可以分为三个不同的服 务模型，即IaaS、PaaS（平台即服务）和SaaS（软 件即服务）。SaaS由用户或客户
16、使用特殊的接口，用在应用 程序端；在PaaS层，云平台必须进行计费服务，处 理作业队列，启动和监视服务；底层是IaaS服务， 需要配置数据库、计算实例、文件系统和存储以满 足用户需求。IaaS模型包括存储即服务、计算实例即服务和 通信即服务。19Computer School, NUDT. Spring, 201320Computer School, NUDT. Spring, 2013Some Some IaaSIaaS Offerings from Public Clouds : Offerings from Public Clouds :21Computer School, NUDT. Spring, 2013图4-6 Amazon VPC (虚拟私有云)22Computer School, NUDT. Spring, 2013平台即服务 (PaaS)平台云是一个由硬件和软件基础设施构成的集 成的计算机系统，可以在这个虚拟化的云平台上使 用提供商（
