第二章+云計(jì)算的基本原理_to+be+continued_

1、 Autumn, 2011Chapter TwoThe Fundamentals of Cloud ComputingXu Jungang12021/10/29Cloud Computing, GUCAS2提綱1. 云計(jì)算的定義2. 云服務(wù)的類型3. 云計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)和特征4. 云計(jì)算的核心思想5. 云計(jì)算中的科學(xué)問(wèn)題1. 云計(jì)算的定義1.1 不同的聲音1.2 工業(yè)界的定義1.3 學(xué)術(shù)界的定義1.4 其它定義2021/10/29Cloud Computing, GUCAS3Larry Ellison, Oracle CEO“The interesting thing about cloud T

2、he interesting thing about cloud computing is that weve redefined cloud computing is that weve redefined cloud computing to include everything that we computing to include everything that we already do. The computer industry is the already do. The computer industry is the only industry that is more

3、fashion-driven only industry that is more fashion-driven than womens fashion. . Its complete than womens fashion. . Its complete gibberishgibberish（胡言亂語(yǔ)）（胡言亂語(yǔ)）. Its . Its insaneinsane（愚蠢的（愚蠢的）. When is this . When is this idiocyidiocy（白癡的行為）（白癡的行為） going going to stop?to stop?Why Larry Ellison hates

4、 Cloud computingWhy Larry Ellison hates Cloud computing? ?Richard StallmanFather of the Free Software Movement“ItIts Cloud Computing stupidity. Its Cloud Computing stupidity. Its s worse than stupidity: itworse than stupidity: its s a marketing hypea marketing hype（大肆宣傳）（大肆宣傳） campaign. Somebody is

5、saying campaign. Somebody is saying this isthis is inevitable-and whenever you hear inevitable-and whenever you hear somebody saying that, itsomebody saying that, its s very likely to very likely to be a set of businesses campaigning to make be a set of businesses campaigning to make itit true.true.

6、”1. 云計(jì)算的定義1.1 不同的聲音1.2 工業(yè)界的定義1.3 學(xué)術(shù)界的定義1.4 其它定義2021/10/29Cloud Computing, GUCAS8Goole云計(jì)算2006年8月9日，Google前CEO埃里克施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎大會(huì)（SES San Jose 2006）首次提出“云計(jì)算”（Cloud Computing）的概念。Google“云計(jì)算”源于Google工程師克里斯托弗比希利亞所做的“Google 101”項(xiàng)目。隨后亞馬遜、微軟、IBM等公司都宣布了自己的“云計(jì)劃”。在Google的“云計(jì)算”模式中，軟件被放在遠(yuǎn)程的服務(wù)器上，就像天邊的“云”，

7、用戶在上網(wǎng)時(shí)才把它拿來(lái)用，平時(shí)軟件就放在云上，有專人管理。Google的理想構(gòu)思在于當(dāng)這些應(yīng)用程序存在于云中時(shí)，設(shè)備終端永遠(yuǎn)都不需要安裝任何東西，不需要管理軟件升級(jí)和安全補(bǔ)丁，而且很多設(shè)備可以分享這些程序。它忽略了終端的計(jì)算資源。2021/10/29Cloud Computing, GUCAS9Google的觀點(diǎn)90%計(jì)算任務(wù)都能通過(guò)“云計(jì)算”技術(shù)完成桌面軟件正在向Web軟件轉(zhuǎn)型云計(jì)算是開(kāi)發(fā)標(biāo)準(zhǔn)，業(yè)界不會(huì)獨(dú)裁中小企業(yè)、大學(xué)、消費(fèi)者會(huì)相對(duì)迅速地轉(zhuǎn)向基于Web的“云計(jì)算”技術(shù)新的贏利模式 低廉的云計(jì)算給Google帶來(lái)更多的流量，進(jìn)而帶來(lái)更多的廣告收入2021/10/29Cloud Computi

8、ng, GUCAS10Google 前CEO埃里克.斯密特Google的云計(jì)算夢(mèng)想應(yīng)用向互聯(lián)網(wǎng)遷移數(shù)據(jù)向互聯(lián)網(wǎng)遷移計(jì)算能力向互聯(lián)網(wǎng)遷移存儲(chǔ)空間向互聯(lián)網(wǎng)遷移“瀏覽器操作系統(tǒng)”Google ChromeGoogle的“云”無(wú)所不在GmailGoogle DocsGoogle MapsGoogle WaveGoogle CalendarGoogle EarthGoogle App Engine 云計(jì)算技術(shù)是Google大部分應(yīng)用的基礎(chǔ)設(shè)施沒(méi)有“云計(jì)算”，就沒(méi)有Google的創(chuàng)新服務(wù)2021/10/29Cloud Computing, GUCAS12Microsoft云計(jì)算微軟的云計(jì)算是Cloud(云

9、)+Client(終端設(shè)備)，即“云端計(jì)算(Video)”。Client可以是PC、手機(jī)、家電、汽車等任何工具。與Google的云計(jì)算思想不同，微軟認(rèn)為最終應(yīng)該由用戶去選擇合理的計(jì)算資源分布。有些計(jì)算資源應(yīng)該放在云上，有些計(jì)算資源應(yīng)該放在用戶終端，有些計(jì)算資源應(yīng)該放在合作伙伴那里。在微軟的理念中，終端不可被忽略，微軟遵從軟件服務(wù)的云計(jì)算戰(zhàn)略。對(duì)于未來(lái)的用戶而言，至少有3類選擇模式: 計(jì)算資源(軟件)完全放在Cloud上，終端設(shè)備是傻瓜的，不需要任何計(jì)算資源; 計(jì)算資源(軟件)大部分放在Cloud上，小部分放在Client上; 計(jì)算資源(軟件)小部分放在Cloud上，大部分放在Client上.2

10、021/10/29Cloud Computing, GUCAS13微軟云計(jì)算的三種運(yùn)營(yíng)模式2021/10/29Cloud Computing, GUCAS14微軟的軟件服務(wù)戰(zhàn)略2021/10/29Cloud Computing, GUCAS15IBM云計(jì)算云計(jì)算是一種計(jì)算模式。在這種模式中，應(yīng)用、數(shù)據(jù)和IT資源以服務(wù)的方式通過(guò)網(wǎng)絡(luò)提供給用戶使用。大量的計(jì)算資源組成IT 資源池，用于動(dòng)態(tài)創(chuàng)建高度虛擬化的資源供給用戶使用。云計(jì)算也是一種基礎(chǔ)架構(gòu)管理的方法論，大量的計(jì)算資源組成IT資源池，用于動(dòng)態(tài)創(chuàng)建高度虛擬化的資源提供用戶使用-IBM PowerCloud在云計(jì)算模式下，計(jì)算工作由位于互聯(lián)網(wǎng)中的計(jì)

11、算資源來(lái)完成，用戶只需要連入互聯(lián)網(wǎng)，借助輕量級(jí)客戶端，例如手機(jī)、瀏覽器，就可以完成各種計(jì)算任務(wù)，包括程序開(kāi)發(fā)、科學(xué)計(jì)科學(xué)計(jì)算、軟件使用乃至應(yīng)用的托管。提供這些計(jì)算能力的資源對(duì)用戶是不可見(jiàn)的，用戶無(wú)需關(guān)心如何部署或維護(hù)這些資源，因此，這些資源被比喻為“云”。 “云”就像是一個(gè)發(fā)電廠，只是它提供的不是電力，而是計(jì)算機(jī)的計(jì)算、應(yīng)用和管理能力。只要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接，并得到授權(quán)，您就可以使用這些能力和資源了。2021/10/29Cloud Computing, GUCAS16IBM“藍(lán)云”6+1解決方案IBM“藍(lán)云”解決方案是IBM云計(jì)算中心經(jīng)過(guò)多年的探索和實(shí)踐開(kāi)發(fā)出來(lái)的先進(jìn)的基礎(chǔ)架構(gòu)管理平臺(tái)。該解決方

12、案可以對(duì)企業(yè)現(xiàn)有的基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行整合，通過(guò)虛擬化技術(shù)和自動(dòng)化技術(shù)，構(gòu)建企業(yè)自己擁有的云計(jì)算中心，實(shí)現(xiàn)企業(yè)硬件資源和軟件資源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一分配、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一監(jiān)控和統(tǒng)一備份，打破應(yīng)用對(duì)資源的獨(dú)占，從而幫助企業(yè)實(shí)現(xiàn)云計(jì)算理念。IBM以6+1方式為客戶提供云計(jì)算解決方案，即適用于如下6個(gè)完整的應(yīng)用場(chǎng)景及1個(gè)可快速部署的云計(jì)算平臺(tái)。 軟件開(kāi)發(fā)測(cè)試云 培訓(xùn)與教育云 創(chuàng)新協(xié)作云 高性能計(jì)算云 云計(jì)算IDC 智慧企業(yè)云2021/10/29Cloud Computing, GUCAS17IBM“藍(lán)云”6+1解決方案2021/10/29Cloud Computing, GUCAS18Amazon云計(jì)算作為網(wǎng)絡(luò)電

13、子商務(wù)巨頭的Amazon 大量的時(shí)間和金錢建立了眾多的服務(wù)器 僅僅是為了滿足那少有的幾段銷售高峰期 大部分時(shí)間海量硬件資源都處于閑置的狀態(tài)將部分富裕的存儲(chǔ)服務(wù)器、帶寬、CPU資源租給第三方用戶。這些用戶包括個(gè)人開(kāi)發(fā)者、程序員、小企業(yè)、中型企業(yè)，他們租用亞馬遜的存儲(chǔ)服務(wù)器、帶寬、CPU資源開(kāi)發(fā)應(yīng)用，運(yùn)營(yíng)公司業(yè)務(wù)。云計(jì)算就是指用戶不再需要關(guān)心如何根據(jù)自己的業(yè)務(wù)需求來(lái)購(gòu)買服務(wù)器、軟件和解決方案，只是根據(jù)自己的需要，通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)來(lái)購(gòu)買自己需要的計(jì)算處理資源。Amazon關(guān)于MP3云服務(wù)的一個(gè)例子2021/10/29Cloud Computing, GUCAS19Amazon的“云”從哪里來(lái)一個(gè)簡(jiǎn)單的想法

14、2021/10/29Cloud Computing, GUCAS20Amazon提供的云計(jì)算服務(wù)2021/10/29Cloud Computing, GUCAS211. 云計(jì)算的定義1.1 不同的聲音1.2 工業(yè)界的定義1.3 學(xué)術(shù)界的定義1.4 其它定義2021/10/29Cloud Computing, GUCAS24UC BerkeleyA Berkeley View of Cloud ComputingCloud Computing refers to both the applications delivered as services over the Internet and t

15、he hardware and systems software in the datacenters that provide those services. The services themselves have long been referred to as Software as a Service (SaaS). 2021/10/29Cloud Computing, GUCAS25UC BerkeleyThe datacenter hardware and software is what we will call a Cloud. When a Cloud is made av

16、ailable in a pay-as-you-go manner to the general public, we call it a Public Cloud; the service being sold is Utility Computing. We use the term Private Cloud to refer to internal datacenters of a business or other organization, not made available to the general public. Thus, Cloud Computing is the

17、sum of SaaS and Utility Computing, but does not include Private Clouds. 2021/10/29Cloud Computing, GUCAS26UC Berkeley2009年2月10日，UC Berkeley高可靠適應(yīng)性分布式系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室（UC Berkeley Reliable Adaptive Distributed Systems Laboratory） 11位學(xué)者在聯(lián)合發(fā)表的一篇關(guān)于云計(jì)算的報(bào)告中論述了云計(jì)算的概念。云計(jì)算既指通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)以服務(wù)方式提供的應(yīng)用程序，也指在數(shù)據(jù)中心用來(lái)提供這些服務(wù)的硬件和系統(tǒng)軟件。這些服務(wù)長(zhǎng)

18、期以來(lái)一直被稱為軟件即服務(wù)（SaaS），而數(shù)據(jù)中心的硬件和軟件就是“云”。當(dāng)云以即用即付的方式提供給公眾的時(shí)候，稱其為“公共云”，此時(shí)出售的是效用計(jì)算，而不對(duì)公眾開(kāi)放的企業(yè)或組織內(nèi)部數(shù)據(jù)中心的資源稱作“私有云”。因此云計(jì)算就是SaaS和效用計(jì)算，但通常不包括私有云。Above the Clouds: A Berkeley View of Cloud Computing2021/10/29Cloud Computing, GUCAS27墨爾本大學(xué)Market-oriented cloud computing: vision, hype and reality for delivering IT

19、services as computing utilities澳大利亞墨爾本大學(xué)(University of Melbourne)的Rajkumar Buyya 等提出了如下定義: 云是一種由互聯(lián)的虛擬計(jì)算機(jī)集合組成的并行和分布式系統(tǒng)，它根據(jù)服務(wù)提供商與用戶間協(xié)商確定的服務(wù)等級(jí)協(xié)議(SLA)動(dòng)態(tài)提供若干統(tǒng)一的計(jì)算資源。2021/10/29Cloud Computing, GUCAS28中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)并行計(jì)算的一體化研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)陳國(guó)良院士等把云計(jì)算作為并行計(jì)算的新發(fā)展方向，給出了如下定義: 云計(jì)算是指基于當(dāng)前已相對(duì)成熟與穩(wěn)定的互聯(lián)網(wǎng)的新型計(jì)算模式， 即把原本存儲(chǔ)于個(gè)人電腦、移動(dòng)設(shè)備等個(gè)人

20、設(shè)備上的大量信息集中在一起， 在強(qiáng)大的服務(wù)器端協(xié)同工作。它是一種新興的共享計(jì)算資源的方法， 能夠?qū)⒕薮蟮南到y(tǒng)連接在一起以提供各種計(jì)算服務(wù)。2021/10/29Cloud Computing, GUCAS291. 云計(jì)算的定義1.1 不同的聲音1.2 工業(yè)界的定義1.3 學(xué)術(shù)界的定義1.4 其它定義2021/10/29Cloud Computing, GUCAS30維基百科Cloud computingCloud computing is the delivery of computing as a service rather than a product, whereby shared re

21、sources, software and information are provided to computers and other devices as a utility (like the electricity grid) over a network (typically the Internet). /wiki/Cloud_computing2021/10/29Cloud Computing, GUCAS31Commission of the European CommunitiesCommission of the Europea

22、n Communities, Information Society & Media Directorate-General, Software & Service Architectures, Infrastructures and Engineering Unit.a cloud is an elastic execution environment of resources involving multiple stakeholders and providing a metered service at multiple granularities for a spec

23、ified level of quality (of service).The NIST Definition of Cloud ComputingInstitute of Standards and TechnologyCloud computing is a model for enabling ubiquitous, convenient, on-demand network access to a shared pool of configurable computing resources (e.g., networks, servers, storage, applications

24、, and services) that can be rapidly provisioned and released with minimal management effort or service provider interaction.2021/10/29Cloud Computing, GUCAS36提綱1. 云計(jì)算的定義2. 云服務(wù)的類型2. 云計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)和特征3. 云計(jì)算的核心思想4. 云計(jì)算中的科學(xué)問(wèn)題Who own the Cloud ?!這朵云是誰(shuí)家的?!AaaSArchitecture as a ServiceBaaSBusiness as a ServiceCa

25、aSComputing as a ServiceDaaSData as a ServiceDBaaSDatabase as a ServiceEaaSEthernet as a ServiceFaaSFrameworks as a ServiceGaaSGlobalization or Governance as a ServiceHaaSHardware as a ServiceIMaaSInformation as a ServiceIDaaSIdentity as a ServiceLaaSLending as a ServiceMaaSMashups as a ServiceOaaSO

26、rganization or Operations as a ServiceTaaSTechnology or Testing as a ServiceVaaSVoice as a Service引用自：https:/ as a Service (SaaS)A model of software deployment whereby a provider licenses an application to customers for use as a service on demandOnlinePlatform as a Service (PaaS)對(duì)于開(kāi)發(fā)對(duì)于開(kāi)發(fā)Web Applicat

27、ionWeb Application和和ServicesServices，PaaSPaaS提供了一整套提供了一整套基于基于InternetInternet的，從開(kāi)發(fā)、測(cè)試、部署、運(yùn)營(yíng)到維護(hù)的全方的，從開(kāi)發(fā)、測(cè)試、部署、運(yùn)營(yíng)到維護(hù)的全方位的集成環(huán)境。特別它從一開(kāi)始就具備了位的集成環(huán)境。特別它從一開(kāi)始就具備了Multi-tenant Multi-tenant architecturearchitecture，用戶不需要考慮多用戶并發(fā)的問(wèn)題，而由，用戶不需要考慮多用戶并發(fā)的問(wèn)題，而由platformplatform來(lái)解決，包括并發(fā)管理、擴(kuò)展性、失效恢復(fù)和安全來(lái)解決，包括并發(fā)管理、擴(kuò)展性、失效恢復(fù)和安

28、全等。等。 Utility Computing“Pay-as-you-go” Pay-as-you-go” 好比讓用戶把電源插頭插在墻上，你得好比讓用戶把電源插頭插在墻上，你得到的電壓和到的電壓和MicrosoftMicrosoft得到的一樣，只是你用得少，得到的一樣，只是你用得少，pay pay lessless；utility computingutility computing的目標(biāo)就是讓計(jì)算資源也具有這的目標(biāo)就是讓計(jì)算資源也具有這樣的服務(wù)能力，用戶可以使用樣的服務(wù)能力，用戶可以使用500500強(qiáng)公司所擁有的計(jì)算資源強(qiáng)公司所擁有的計(jì)算資源，只是，只是use less pay lessus

29、e less pay less。這是。這是cloud computingcloud computing的一個(gè)重的一個(gè)重要方面要方面 2021/10/29Cloud Computing, GUCAS43提綱1. 云計(jì)算的定義2. 云服務(wù)的類型3. 云計(jì)算的體系結(jié)構(gòu)和特征4. 云計(jì)算的核心思想5. 云計(jì)算中的科學(xué)問(wèn)題User-Level MiddlewareCore MiddlewareUser-LevelSystem Level云計(jì)算邏輯體系結(jié)構(gòu)用戶互動(dòng) 界面系統(tǒng)管理資源工具服務(wù)器服務(wù)目錄監(jiān)控和測(cè)量云計(jì)算物理體系結(jié)構(gòu)(IBM方案為例）IBM Monitoring v.6DB2資源管理?xiàng)?Prov

30、isioning Manager v.5.1WebSphere Application Server監(jiān)控Provisioning Baremetal & Xen VMLinux with XenTivoli 監(jiān)控工具虛擬機(jī)虛擬機(jī)虛擬機(jī)虛擬機(jī)數(shù)據(jù)中心 System xApache云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施，可提供托管或現(xiàn)場(chǎng)解決方案。云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)由于不同的云計(jì)算廠家又提供了不同的解決方案，目前還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一的技術(shù)體系結(jié)構(gòu)；下圖所示的體系結(jié)構(gòu)綜合了不同廠家的方案，概括了不同解決方案的主要特征，每一種方案或許只實(shí)現(xiàn)了其中部分功能，或許也還有部分相對(duì)次要功能尚未概括進(jìn)來(lái)。2021/10/29Cloud Computing, GUCAS47云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)四層技術(shù)體系結(jié)構(gòu)云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分為四層 物理資源層 資源池層 管理中間件層 SOA構(gòu)建層2021/10/29Cloud Computing, GUCAS49四層技術(shù)體系結(jié)構(gòu)物