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1、云计算导论,李兵，武汉大学,第一章 绪论,2018-07,1.1 身边的云计算,搜索引擎是互联网网民使用最广泛的服务之一，百度搜索每天搜索量超过60亿次,在应对海量信息处理和海量用户需求的挑战过程中，搜索引擎服务提供商在云计算技术及其商业模式方面都积累了大量宝贵的经验，从而成为云计算领域的先行者,1.1 身边的云计算,基于云计算服务的滴滴出行平台已成为国内最大的一站式出行服务平台，其用户规模超过4.5亿，每日出行规模达2500万，2017年超过74.3亿次总叫车服务订单量，与此相关的每日路径规划请求超过400亿次，每日处理数据超过4.5PB,注：1ZB=103EB=106PB=109TB=10
2、12GB=1021Byte,1.1 身边的云计算,截止到2017年10月，共有1000万辆共享单车投入社会便民服务,小黄车ofo：目前覆盖全球19个国家地区、100座城市的2亿用户，累计为用户提供了超过40亿次出行服务，日订单超过3000万单。,由于共享单车容易在上下班高峰形成潮汐效应，因此需要基于云计算服务，在后台应用智能调度方案即时计算匹配供需缺口，将车辆供需差降至最低，为更多用户提供完善的出行服务,1.1 身边的云计算,2017年我国外卖市场规模达到2046亿元，较2016年增长23.1%。截至2017年12月，饿了么在线外卖平台覆盖全国2000个城市，总计加盟餐厅200万家，用户量达2
3、.6亿，员工超过1.5万人，日订单量突破900万，每日增量数据接近100TB,送餐路径规划比驾车出行路径规划难度更高，要考虑“骑士”地图熟悉程度、天气状况、拼单效率、送餐顺序、时间对客户满意度影响、送达写字楼电梯等待时间等各种实际情况，因而需要通过云计算服务实现优化的送餐路径规划,1.1 身边的云计算,2017年11月11日，天猫实现成交额1682亿元，京东商城累计1271亿元。全球消费者通过云计算平台支持下的支付宝完成支付总笔数达到14.8亿笔，支付峰值高达25.6万笔/秒，数据处理峰值高达4200万次/秒，天量的购物人次以及成交单数对电商的精准营销能力与数据处理能力提出巨大挑战,1.1 身
4、边的云计算,中国正跨入了“无现金时代”。无论集消费、理财、结算、信用体系等于一体的第三方支付平台，还是银行为实现支付平台结算业务而开设的大小额支付系统、网银互联系统、票据交换系统、银联公司等，都需要强大的云计算服务支撑,1.1 身边的云计算,个人用户享受的所有资源、所有应用程序全部都需要由一个存储和运算能力超强的云计算服务平台来提供,1.1 身边的云计算,社交网络到达了全球15岁以上82%的互联网网民，中国有7.2亿人在使用社交网络 视频与直播平台快速发展，让情感沟通更加真实。2017年，中国网络直播用户规模达到4.22亿，年增长率达到22.6% 多功能的网络直播需要在网上构建一个系集音频、视
5、频、桌面共享、文档共享、互动环节为一体的云计算服务平台,1.1 身边的云计算,2014年开始，12306将75%流量的余票查询业务放在阿里云上，通过基于云计算服务的可扩展性与按量付费的计量方式来支持巨量查询业务，整个系统实现上百倍的服务能力扩展，高峰时段“云查询”能扛住了每天多达250亿次的访问,云计算 应用,企业管理,金融,供应链,公共安全,制造业,数字化医疗,广电,交通运输,环境保护,气象,电子政务,遥感勘测,军事,电信,物流,电力,商务,娱乐,快递、分仓、支付,如火如荼的云应用,11,每个人的生活都与云计算紧密相连，成为“互联网+”时代的“云云众生”,1.2 云计算的产生与发展,1.2.
6、1 社会与经济发展催生云计算,“高投入、高消耗、高污染、低效率”的粗放型增长方式,“低投入、低消耗、低污染、高效能”的集约型增长方式,云计算的广泛应用一方面将更好地满足信息社会中人的高层次需求，另一方面也通过技术进步提高各种生产要素的利用率，促进经济持续健康地发展,1.2.1 社会与经济发展催生云计算,（1）互联网的发展刺激了大众对信息需求的欲望,网络 新闻,搜索 引擎,微博,网上 购物,网络 游戏,网络 阅读,网络 视频,微信,QQ,MOOC,电子 商务,网上 支付,电子 政务,网络 理财,网络 约车,网络 直播,网络 议政,1.2.1 社会与经济发展催生云计算,（2）信息需求的激增刺激了互
7、联网更先进的计算,“麦特卡夫定律”：网络价值同网络消费者数量的平方成正比,互联网时代，共享程度越高，拥有的消费者群体越大，其价值越可能得到最大程度的体现,当互联网上的资源海量化之后，对信息内容的检索甄别以及对数据处理能力的需求，需要强劲、高效、经济的计算能力、以及通过互联网提供这种计算能力的服务,“贝索斯定律”：每隔3年云计算单位计算能力的价格将下降50%,1.2.1 社会与经济发展催生云计算,（3）信息社会的发展需要更高效的信息处理能力,通过云计算，人的感知能力和认知能力得到极大的延伸和增强，一方面挣脱了时间和距离的束缚，另一方面在从大数据处理到新知识获取的阶梯上迅速跃升。随着互联网应用向社
8、交空间与物理空间延伸，人与人、人与物、物与物之间沟通质量和效率得到极大的提升，云计算大大加快了人类社会、信息系统和物理世界走向“人-机-物”三元融合的进程,1.2.1 社会与经济发展催生云计算,（4）信息服务走向社会化、集约化和专业化的新形态,信息服务成为了全社会的公共基础设施，形成“网络丰富，边缘简单、交互智能”的新形态，实现用信息技术精确调控物质和能量，从而降低全社会经济的总体运维成本，推动社会向“资源节约型”和“环境友好型”发展,云计算成为互联网创新的引擎以及全社会的主要基础设施,1.2.2 从图灵计算到云计算,（1）从图灵计算到网络计算,计算：就是从一个符号串F变换成另一个符号串G,计
9、算的根本性问题：什么问题是可计算的？什么问题是不可计算的？如何判定一个问题是可计算的？,艾伦麦席森图灵：英国数学家、逻辑学家，被称为计算机之父，人工智能之父 1912年出生，演算能力突出 1926年，考入伦敦舍本(Sherborne)公学 1931年，进剑桥大学学数学 1936年，提出图灵机模型 1938年，获普灵斯顿大学博士学位，丘奇是图灵的博士导师 1939年，英国外交部通信处 1950年，发表论文“计算机和智能”，提出图灵测试 1951年，成为英皇家学会院士 1954年，不幸去世,Alan Mathison Turing （1912.6.231954.6.7),1.2.2 从图灵计算到云
10、计算,来源：李国杰，微处理器和高端计算机的挑战,“摩尔定律”：18-24个月内每单位面积芯片上的晶体管数量会翻番,1.2.2 从图灵计算到云计算,吉尔德定律：在未来25年，主干网的带宽将每6个月增加一倍，而且认为每比特的费用将会趋向于零,“在过去的40多年里，计算机网络（尤其是互联网）的研究已经发生了改变，科学家越来越关注网络的基础设施。网络不仅改变了我们的生活、工作、娱乐方式，也改变了我们关于政治、教育、医疗、商业等方方面面的思想观念。互联网强大的技术价值与应用价值日益显现，已经成为技术革新和社会发展强有力的推动力” 网络科学与工程研究纲要,1.2.2 从图灵计算到云计算,（2）从网络计算到
11、云计算,1.2.2 从图灵计算到云计算,（2）从网络计算到云计算,Salesforce：软件即服务 亚马逊：从卖书到卖云计算 谷歌：搜索引擎公司转型为线上应用软件提供商 IBM：计算机制造商转型为企业整体解决方案供应商,1.2.2 从图灵计算到云计算,成熟期,1.2.3云计算在中国的发展,起步期,快速发展期,中国云计算产业发展可分为起步期、快速发展期和成熟期三个阶段,2007,2010,2015,现在,概念从云里雾里到逐渐清晰，硬件支撑技术相对完善，各类云计算的解决方案和商业模式尚在尝试和探索阶段，云计算应用的广度和深度不足，主要依靠政府项目推动,云计算已逐渐被市场认可和接受。产业发展势头迅猛
12、、创新能力显著增强、服务能力大幅提升、应用范畴不断拓展，已成为提升信息化发展水平、打造数字经济新动能的重要支撑,国内企业逐渐掌握了云计算核心技术以及超大型云平台的工程化与交付能力，云服务模式快速发展，用户对云计算的接受程度显著提升，云计算产业链基本形成,1.3 云计算的内涵与特性,云计算是一种基于互联网的、大众按需、随时随地获取计算资源与能力进行计算的新计算模式，其计算资源与能力（计算能力、存储能力、交互能力）是动态、可伸缩、且被虚拟化的，以服务的方式提供。这种新型的计算资源与能力的组织、分配和使用模式，有利于合理配置计算资源与能力并提高其利用率，降低成本、减少排放，实现高效、柔性、绿色计算,
13、1.3.1云计算服务与云计算平台,通过云计算平台，将一个或多个云计算中心中的软硬件资源整合，形成一种虚拟的计算资源池，并提供可动态调配和平滑扩展的计算、存储和通信能力，用以支撑各种应用创新的云计算服务的实现,1.3.1云计算服务与云计算平台,云计算涵盖了服务和平台两个方面，这二者既可相互独立，又可紧密结合。只有二者的完美结合，才能实现在大规模用户聚集的情形下以较低的服务成本提供高可用性的服务，从而保持业务的持续发展性和在商业竞争的优势,云服务是以创新服务模式为主要的推动力，底层技术平台的选择可以起到辅助和提升的作用，它仍然可以运行在传统的底层架构（非云计算平台）之上,云计算平台强调的是通过先进
14、的技术手段构建全新的基础平台或是改造旧有的底层架构，它可以为所有的应用或计算服务提供底层支撑而并不局限于云计算服务。云计算平台支撑的云计算服务不仅可以提高服务的效率，而且还会充分发挥出平台的能力和优势,1.3.2 云计算的基本特性,应用软件与操作系统、硬件紧耦合 缺乏灵活性（时间灵活性，空间灵活性，管理灵活性） 计算系统的资源利用率较低,传统的计算模式：,虚拟化,虚拟化的计算模式：IT系统解耦合，提高效能与灵活性，方便用户，减低管理成本与风险,1.3.2 云计算的基本特性,虚拟化,虚拟机管理器,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机管理器,虚
15、拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,虚拟机 VM,资源池,单计算系统虚拟化,多计算系统虚拟化,1.3.2 云计算的基本特性,一切皆服务（XaaS）,
16、服务化,1.3.2 云计算的基本特性,云计算中心必须根据用户需求的变化对计算资源自动地进行分配和管理，体现出一种高度的“柔性”或“适应性”,云计算中心还可以支撑在访问请求和数据处理多元化上各不相同的多种业务应用的同时运行和资源共享。,随需而变,随着用户或服务自身需求的变化，一个云计算中心也可以自动地提供相应的资源扩展或资源释放功能,云计算中心还可通过网络对松散耦合的各种应用组件进行分布式部署、组合和使用，并按不同的需求提供服务,柔性化,1.3.2 云计算的基本特性,一个云计算中心在对资源和服务进行统一调配的基础上，通过监控管理机制保持对用户状态和资源使用情况的跟踪和记录并实时地反馈到前端的运营系统，以此实现对用户动态使用的个性化支持,随时自由地选择与配置自己的计算环境,仅按实际IT资源使用量为所用的服务精确付费,无需事先投入大量资金从头到尾地去建设自己的数据中心和IT支撑体系,无需自行面对支撑服务的各种复杂IT技术问题,无需负担日益高昂的 数据中心管理成本
