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1、云计算之IAAS技术云计算之IAAS技术目录1.绪论1.1国外研究现状11.2国内研究现状12.相关技术2.1云计算概述2.1.1云计算产生背景22.1.2云计算的概念22.1.3云计算的特点32.1.4云计算的类型32.2Iaas技术简介2.2.1Iaas技术层次42.2.2Iaas关键技术52.2.3Iaas特征优势63Iaas平台架构设计3.1Iaas平台的实现机制63.2Iaas云计算平台功能架构73.3Iaas云计算平台的实现3.3.1EucalyPtus 介绍83.3.2Iaas云平台环境构建83.3.3业务流程分析94.总结91.绪论1.1国外研究现状由于云计算是多种技术混合演进
2、的结果，其成熟度较高，又有大公司推动，发展极 为迅速。Google是云计算的提出者，多年的搜索引擎技术的积累成果使Google在云计算技 术上处于领先的地位，不仅提供在线应用，还希望发挥自身的数据库系统优势，成为在线应 用的统一平台。Google是典型的无端0系统，这迫使微软推出了保卫端0的策略。正是因 为这种原因，微软公司的WindowSAzure在2008年10月正式推出市场，微软公司的操作系 统和浏览器产品在全球的用户数不胜数。微软公司的愿景是借助Azure操作系统和互联网， 使windows飞向/蓝天0。G00gle公司在低端服务器市场上已经占据了绝对优势，对全球的 IT 巨头构成了很
3、大的威胁。然而现在高端市场对于服务器的需求也越来越多，许多企业对 于高速运算服务的需求量越来越大。面对当前形势，IBM提出了一种高端服务器应用的云计 算技术，这是全球唯一一家采用这种方案的厂商。亚马逊研发了弹性计算云EeZ4(Elastiee mputingeloud)和简单存储服务 53(51-mpleStorageService)为企业提供 计算和存储服务。收费的服务项目包括存储空间、带宽、CPU资源以及月租费。月租费与电 话月租费类似，存储空间!带宽按容量收费，CPU根据运算量时长收费。在诞生不到两年时 间内，亚马逊的注册用户就多达44万人，其中包括为数众多的企业级用户。云计算的应用 关
4、键是网络基础设施的建立，这对于思科等网络公司而言是一个很好的商机。思科公司有着 自己对云计算的理解:所谓云计算，就是在统一的架构下，将计算机资源虚拟化，通过互联 网来满足大规模业务的需求。1.2国内研究现状云计算在我国也进行得如火如茶。2008年，IBM公司的两个云计算中心先后在无锡 和北京成立。世纪互联推出了 CloudEx产品线，提供互联网主机服务、在线存储虚拟化服务 等；中国移动研究院己经建立起1024个CPU的云计算试验中心;解放军理工大学研制了云存 储系统MassC10ud，并以它支撑基于3G的大规模视频监控应用和数字地球系统。作为云计 算技术的一个分支，云安全技术通过大量客户端的参
5、与和大量服务器端的统计分析来识别病 毒和木马，取得了巨大成功。瑞星、趋势、卡巴斯基、McAfee、symantec、江民、Panda、 金山、360安全卫士等均推出了云安全解决方案。值得一提的是，云安全的核心思想，与早 在2003年就提出的反垃圾邮件网格非常接近。2008年11月25日，中国电子学会专门成立 了云计算专家委员会。2009年5月22日，中国电子学会隆重举办首届中国云计算大会，1200 多人与会，盛况空前。2009年，中国互联网大会专门召开了/2009云计算产业峰会。2009 年12月，中国电子学会举办了中国首届云计算云计算学术会议。2010年5月，中国电子学 会举办了第二届中国云
6、计算大会。2.相关技术2.1云计算概述2.1.1云计算产生背景21世纪初期，崛起的web2.0让网络迎来了新的发展契机。业务系统或者网站所需要处 理的数据量快速增长，例如在线视频或者照片的共享，这些网站必须解决如何储存和处理大 量的数据的问题。这类系统所面临的难题是如何在用户数量剧增的情况下稳定而快速地扩展 原有系统，随着移动宽带网络的普及和移动终端的智能化，未来将会有越来越多的移动设备 接入互联网，这就意味着与移动终端有关的IT系统会增加更多的负载，而对于提供各种数 据服务的IT企业来讲，IT系统需要处理更多的数据量。由于资源非常有限，使得空间成本， 电力成本以及各类设施的维护成本快速增加，
7、因此数据中心的成本也快速上升，这就面临着 怎样有效地利用这些资源，以及如何利用更少的资源解决更多的问题。另一方面，随着高速 网络连接的发展，芯片和磁盘驱动器产品的功能变得越来越强，价格也在变得越来越低廉, 拥有成百上千台计算机的数据中心也拥有了为大量用户快速处理复杂问题的能力。在技术 上，随着分布式计算变得日益成熟，尤其是网格计算的快速发展，通过In terne t就能把分 散在各地的硬件!软件以及信息资源连接成为一个庞大的整体，从而使得人们可以利用地理 上分散在各处的资源，来完成极其复杂的!大规模的计算和数据处理的任务。另一方面，随 着数据存储的快速增长，产生了各种高性能存储技术，主要以SA
8、N(s to rage Area Net work)， GFS(Google FileSystem)为代表。服务器整合需求的不断上升加速了 Xen等虚拟化技术的发 展，还有web2.0的实现，多核技术的普及，以及SaaS(software as a Service)观念的诞 生等，所有这些先进技术为产生更加强大的计算能力和服务提供了可能。计算能力和资源利 用效率的迫切需求，资源的集中化和技术的进步，使得云计算应运而生。2.1.2云计算的概念云计算是一种商业计算模型。它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，存储空间和信息服务。如下图所示：八为丄* Q5
9、 J.* b .s O - JJfrKJrJf；、旷说咛Ml潮I f 2.1.3云计算的特点对比传统的单机应用和网络应用模块，云计算模式有以下特点：(1) 虚拟化：这是云计算最重要的一个特点。这里虚拟化不仅指应用虚拟化，还包括资源虚 拟化。云计算的应用是物理平台无关性的，在虚拟化平台中，所有的操作都是统一的。(2) 可动态扩展：所谓可动态扩展，指可以随时增减服务器来达到加强或减弱云计算的能力。(3) 按需部署：云计算平台的部署是十分灵活的，可以按用户需求的资源和计算能力来部署 不同的硬件，以满足用户的需求。(4) 高灵活性：现在大部分的软件和硬件都支持虚拟化，各种IT资源，包括软件，硬件，操
10、作系统以及存储网络等经过虚拟都可以放在云计算平台上运行。同时，不同硬件厂商的产品 可以互相兼容，通过兼容低配置的机器和外设可以获得高性能计算。(5) 高可靠性：用户的应用和计算不会因为某台机器的崩溃而受影响，通过扩展功能，云计 算可以很方便地再扩展服务器来完成用户的服务。(6) 高性价比：通过虚拟化技术，云计算可以整合大量的廉价的PC，然而这些PC结合起来 的性能却能超过一台大型机。2.1. 4云计算的类型云计算按照服务类型可以分为三类:讲基础设施作为服务IaaS，将平台作为服务 PaaS和将软件作为服务SaaS。如:Salesforce online CRM将软件作为服务SaaS (Soft
11、ware as i Servica)将平台作为服务 (Platform a5 a Service)如：Google App EngineMicrosoft Windows Azure如;Amazon EC2/S3将基础设施作为服务TfirlS (infrastructure as a Service*)IaaS提供底层的技术平台以及核心的云服务，是最为全面的云计算服务。Amaxon, Google 等提供的云计算服务可以归于此类。通过这种云计算服务形态，整个互联网的虚拟中心能够 将内存，I/O设备，存储和计算能力集中起来成为一个虚拟的资源池为整个网络提供服务。Paas提供用户应用程序的运行环境
12、，典型的如GoogleAppEngine。微软的云计算操作系统 Microsoft Windows Azure也可大致归入这一类。PaaS自身负责资源的动态扩展和容错管理, 用户应用程序不必过多考虑节点间的配合问题。但与此同时，用户的自主权降低，必须使用 特定的编程环境并遵照特定的编程模型。这有点像在高性能集群计算机里进行MPI编程， 只适用于解决某些特定的计算问题。例如，GoogleAppEngine只允许用户基于称为Django的Web应用框架，使用Java和Python语言，来调用Google App Engine SDK开发属于自己 的在线应用服务。相对而言，SaaS的针对性更强，它把
13、一些特定的应用软件功能封装成了服务，如salesforee 公司所提供的在线客户关系管理CRM（elient Relationship Management）服务。Saas既不像Iaas 一样提供计算或存储资源的服务，也不像PaaS 一样提供运行用户自定义的应用程序环境的 服务，它只提供某些专门用途的服务供应用调用。需要指出的是，随着云计算的深化发展, 不同云计算解决方案之间互相渗透融合，同一种产品往往横跨两种以上类型。例如，Amazon Web Service是以IaaS发展的，但新提供的弹性MapReduee服务模仿了 Google的MapReduee， 简单数据库服务SimpleDB模仿
14、了 Google的Bigtable，这两者属于PaaS的范畴，而它新提 供的电子商务服务FPS和DevPay以及网站访问统计服务Alexa Web服务，则属于SaaS的 范畴。2.2Iaas技术简介Iaas基础设施服务是云服务中最基础的服务，通过这种服务，人们可以使用互联网来得到 各种资源包括存储和计算等。它将存储器和CPU等整合成一个虚拟的资源池供用户使用。2.2.1Iaas技术层次云计算技术层次和服务层次是不一样的，一个是从系统属性及设计思想来说明，另 一个主要是说明云服务带给我们什么。云计算中IaaS服务主要由四方面组成：物理 硬件层，虚拟化层，中间层，web应用层。盹b应用层（服务接口
15、，用户管理、服务定制等）曲云计算的技术层次中问层f自功化部署，虚拟化淬理酱）虎拟化层服务器.存林虚拟化）物理愎杵层服务器* pc.存祐.网络等）2.2.2Iaas关键技术ttttttttft處拟化技术Xan. KVM, Vhara LKC.VlrtualBoL, Hype r-7虚拟化骨理Oracle 阿.ClcudStaqk Xn Sc rvw, QpenQRM基础荊架瞬笄C laaS ) opnHvh.州用临 Eu?qlypti-p1虚拟化技术虚拟化技术是云计算关键的技术之一，也是云计算区别于其他并行计算的重要特点。虚拟 化是将底层物理设备与上层操作系统!软件分离的一种去藕合技术，其将硬件!操作系统和应 用程序一同装入一个可迁移的虚拟机档案文件中。通过其管理软件将多个物理设备纳入统一 的资源池进行管理，从而增强了物理设备和物理设备之间的祸合性。使用虚拟机的方式给云 计算的资源管理带来一些特别优点。虚拟机软件通过模拟硬件的执行，能够在上面运行完整 的操作系统，从而达到把一整套运行环境语义保留下来的目的。而采用虚拟机可以通过打包 的方式将整个执行环境传输到其他物理节点上。这种把执行环境与物理环境完全隔离的方 式，
