彈性計算云課件

1、彈性計算目錄什么是彈性計算云計算平臺的彈性需求何為彈性彈性云平臺主要解決的問題Xen虛擬化技術(shù)彈性擴展Amazon EC2介紹EC2構(gòu)成EC2優(yōu)勢一、什么是彈性計算彈性計算是指用戶根據(jù)實際業(yè)務(wù)或者計算需要，靈活地購買計算資源。真正實現(xiàn)按需使用、按需交付和按需付費。 從2011年至2016年云計算產(chǎn)業(yè)每年的增長率二、云計算平臺的彈性需求不管是高性能計算，還是大數(shù)據(jù)存儲與利用，如何構(gòu)建高效可靠的云平臺以提供可伸縮的彈性服務(wù)應(yīng)該是云計算領(lǐng)域面臨的重要問題和核心難題。一方面從云服務(wù)提供商角度出發(fā)，彈性云平臺提供了資源按需供給和動態(tài)管理，可以恰到好處將物理資源和虛擬資源合理調(diào)配以及自適應(yīng)規(guī)劃，避免因為資

2、源供應(yīng)不足導(dǎo)致用戶請求等待時間過長，與此同時，避免資源供給過量導(dǎo)致大量閑置資源空轉(zhuǎn)使得系統(tǒng)利用率降低。另一方面從云計算平臺用戶角度出發(fā)，彈性云計算服務(wù)的提供不僅能降低用戶對于計算和存儲資源的使用成本，而且可以得到各種定制化的服務(wù)，包括虛擬服務(wù)動態(tài)遷移、虛擬資源按需分配并大大降低維護成本，提高服務(wù)效率。三、何為彈性彈性（Elasticity）即使用云計算系統(tǒng)中各類資源時的自由伸縮性，是云計算技術(shù)中公認的從資源利用角度最重要的特點之一。顧名思義，彈性的主要特征是可大可小、可增可減的利用計算資源。云計算白皮書中對彈性的概念進行了多次論述。彈性的主要目的是用戶在選擇云計算平臺時不必擔(dān)心資源的過渡供給導(dǎo)

3、致額外的使用開銷，亦不必擔(dān)心資源的供給不足導(dǎo)致應(yīng)用程序不能很好的運行和滿足客戶需要，所有資源將以自適應(yīng)伸縮的方式來提供。這種自適應(yīng)伸縮性表現(xiàn)在資源的實時、動態(tài)和按需供給上，即隨著任務(wù)負載和用戶請求的大小來彈性的調(diào)整資源的配置。Xen 的主要結(jié)構(gòu)如下圖所示：應(yīng)用程序應(yīng)用程序客戶操作系統(tǒng)客戶操作系統(tǒng)虛擬機虛擬機虛擬機監(jiān)控器HardwareDomain 0Xen Hypervisor 又叫做虛擬機監(jiān)控器 （VMM） ，實際上是一個軟件層，介于硬件和操作系統(tǒng)之間，直接運行在機器硬件上。Xen Hypervisor 對硬件層進行虛擬，對系統(tǒng)中的所有虛擬機（VM）執(zhí)行調(diào)度和分配資源，并且驅(qū)動硬件外設(shè)控制虛

4、擬機的運行。而 Xen Hypervisor 的這些調(diào)度和分配工作對于客戶操作系統(tǒng)而言是透明的。Domain 0是一個經(jīng)過修改的 Linux 內(nèi)核，也是唯一直接運行在Xen Hypervisor之上的虛擬機。 Domain 0在其它 Domain 啟動前啟動，其他虛擬機需要和Domain 0進行交互，通過 Domain 0來和物理網(wǎng)絡(luò)硬件通信、訪問物理I/O資源等。 在 Xen Hypervisor之上運行的所有虛擬機都位于Domain U，這些虛擬機獲取到的只是虛擬的硬件資源。客戶操作系統(tǒng)(Guest OS)安裝在虛擬機（VM）上，并通過 Hypervisor 設(shè)定的特權(quán)等級運行在獨立的地址

5、空間以相互隔離。基于 Xen 虛擬化技術(shù)的彈性云整體架構(gòu)用戶用戶用戶用戶模塊111111計費模塊日志模塊調(diào)度模塊監(jiān)控模塊應(yīng)用程序應(yīng)用程序客戶OS客戶OS虛擬機虛擬機虛擬機監(jiān)控器HardwareXen特權(quán)虛擬機應(yīng)用程序應(yīng)用程序客戶OS客戶OS虛擬機虛擬機虛擬機監(jiān)控器HardwareXen特權(quán)虛擬機管理控制中心基于Xen虛擬化技術(shù)的彈性云架構(gòu)監(jiān)控模塊監(jiān)控模塊的主要作用是和位于云平臺內(nèi)部的虛擬機集群中的虛擬機監(jiān)控器進行交互，獲得物理主機和虛擬機對于 CPU、內(nèi)存和網(wǎng)絡(luò)的使用情況，并將數(shù)據(jù)匯總至管理控制中心以供其它模塊使用。 監(jiān)控模塊包括兩部分，即位于每臺物理主機上的服務(wù)端和位于管理控制中心的客戶端。

6、其中監(jiān)控模塊的服務(wù)端負責(zé)監(jiān)控物理主機和運行在它之上的虛擬機的資源使用情況，監(jiān)控模塊的客戶端定期向服務(wù)端發(fā)出請求對這些數(shù)據(jù)進行匯總，這些功能主要通過Libvirt庫實現(xiàn)。Libvirt是提供虛擬化管理的一套API集合，它支持包括 Xen 、KVM在內(nèi)的多種虛擬機監(jiān)控程序。監(jiān)控模塊通過 Libvirt主要實現(xiàn)了以下功能：對虛擬機進行包括啟動、停止、暫停、保存、恢復(fù)及遷移在內(nèi)的操作；獲取物理主機和虛擬機的運行狀態(tài)和資源使用信息。 三、Amazon EC2構(gòu)成EC2由Amazon Machine Image(AMI)、EC2虛擬機實例和AMI運行環(huán)境組成。AMI是一個用戶可定制的虛擬機鏡像，是包含了用

7、戶的所有軟件和配置的虛擬環(huán)境，是EC2部署的基本單位。多個AMI可以組合形成一個解決方案，例如Web服務(wù)器、應(yīng)用服務(wù)器和數(shù)據(jù)庫服務(wù)器可聯(lián)合形成一個三層架構(gòu)的Web應(yīng)用。AMI被部署到EC2的運行環(huán)境后就產(chǎn)生了一個EC2虛擬機實例，由同一個AMI創(chuàng)建的所有實例都擁有相同的配置。AMI的運行環(huán)境是一個大規(guī)模的虛擬機運行環(huán)境，擁有龐大規(guī)模的物理機資源池和虛擬機運行平臺，所有利用AMI鏡像啟動的EC2虛擬機實例都運行在該環(huán)境中。EC2運行環(huán)境為用戶提供基本的訪問控制服務(wù)、存儲服務(wù)、網(wǎng)絡(luò)及防火墻服務(wù)等。通常，EC2的用戶需要首先將自己的操作系統(tǒng)、中間件及應(yīng)用程序打包在AMI虛擬機鏡像文件中，然后將自己的

8、AMI鏡像上傳到S3服務(wù)上，最后通過EC2的服務(wù)接口啟動EC2虛擬機實例。四、EC2的優(yōu)勢可伸縮性：利用EC2提供的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)接口，應(yīng)用可以根據(jù)需求動態(tài)調(diào)整計算資源，支持同時啟動多達上千個虛擬機實例。節(jié)省成本：用戶不需要預(yù)先為應(yīng)用峰值所需的資源進行投資，也不需要雇用專門的技術(shù)人員進行管理和維護，用戶可以利用EC2輕松地構(gòu)建任意規(guī)模的應(yīng)用運行環(huán)境。在服務(wù)的運行過程中，用戶可以靈活地啟、停、增、減虛擬機實例。并且只需為實際使用的資源付費。使用靈活：用戶可以根據(jù)自己的需要靈活定制服務(wù)，Amazon公司提供了多種不同的服務(wù)器配置，以及豐富的操作系統(tǒng)和軟件組合給用戶選擇。用戶可以利用這些組件輕松地搭建企業(yè)

9、級的應(yīng)用平臺。EC2使用Xen虛擬化技術(shù)。每個虛擬機，又稱作實例，能夠運行小、大、極大三種能力的虛擬私有服務(wù)器。Amazon利用EC2 Compute Units去分配硬件資源。EC2系統(tǒng)提供以下的虛擬機實例類型2.1小型實例默認配置了1.7 GB的存儲器，一個虛擬核心上運行一個EC2 Compute Unit,160GB的硬盤空間, 32位平臺2.2大型實例默認配置了7.5GB的存儲器，兩個虛擬核心上各運行兩個EC2 Compute Units,850GB的硬盤空間, 64位平臺2.3極大實例默認配置了15GB的存儲器，四個虛擬核心上各運行兩個EC2 Compute Units,1690GB

10、的硬盤空間, 64位平臺Amazon EC2Now Available - New Memory-Optimized EC2 Instances (R3)The R3 instances are now available for use in the following AWS Regions:US East (Northern Virginia)US West (Northern California)US West (Oregon)EU (Ireland)Asia Pacific (Tokyo)Asia Pacific (Sydney)Asia Pacific (Singapore)In

11、tel Xeon E5-2670 v2 Ivy Bridge ProcessorsHardware Virtualization (HVM) onlySSD-backed instance storage, including TRIM supportEnhanced Networking with lower latency, low jitter, and high packet-per-second performanceMemory-Optimized R3 instances are recommended for applications that require high mem

12、ory performance at the best price point per GiB of RAM. The instances include the following features:Instance NamevCPU CountRAMInstance Storage (SSD)Price/Hourr3.large215 GiB1 x 32 GB$0.175r3.xlarge430.5 GiB1 x 80 GB$0.350r3.2xlarge861 GiB1 x 160 GB$0.700r3.4xlarge16122 GiB1 x 320 GB$1.400r3.8xlarge

13、32244 GiB2 x 320 GB$2.800The R3 instances are available in five sizes, as follows (prices are in US East (Northern Virginia);二、為什么要使用彈性計算以EC2(Elastic Compute Cloud)為例，彈性計算減少了小規(guī)模軟件開發(fā)人員對于集群系統(tǒng)的維護，并且收費方式相對簡單明了，用戶使用多少資源，只需要為這一部分資源付費即可。這種付費方式與傳統(tǒng)的主機托管模式不同。傳統(tǒng)的主機托管模式讓用戶將主機放入到托管公司，用戶一般需要根據(jù)最大或者計劃的容量進行付費，而不是根據(jù)使

14、用情況進行付費，而且，可能還需要保證服務(wù)的可靠性、可用性等，付出的費用更多，而很多時候，服務(wù)并沒有進行滿額資源使用。三、彈性計算云的目標 彈性計算云的目標是服務(wù)器映像能夠擁有用戶想要的任何一種操作系統(tǒng)、應(yīng)用程序、配置、登錄和安全機制，但是當前情況下，它只支持Linux內(nèi)核。通過創(chuàng)建自己的AMI(即實例)，用戶在完成這一步驟后將AMI上傳到彈性計算云平臺，然后調(diào)用應(yīng)用編程接口（API），對AMI進行使用與管理。AMI實際上就是虛擬機的映像，用戶可以使用它們來完成任何工作，例如運行數(shù)據(jù)庫服務(wù)器，構(gòu)建快速網(wǎng)絡(luò)下載的平臺，提供外部搜索服務(wù)甚至可以出租自己具有特色的AMI而獲得收益。用戶所擁有的多個AM

15、I可以通過通信而彼此合作，就像當前的集群計算服務(wù)平臺一樣。彈性計算服務(wù)（Elastic Compute Service，ECS）是由云服務(wù)器、云硬盤、負載均衡、云監(jiān)控、彈性調(diào)度、安全組等服務(wù)內(nèi)容組成的IT基礎(chǔ)資源綜合服務(wù)平臺。提供按需使用的計算、存儲、網(wǎng)絡(luò)能力。用于幫助快速構(gòu)建各種應(yīng)用，降低IT綜合成本與管理難度，從而能夠更專注于自身業(yè)務(wù)的開展與創(chuàng)新。四、彈性計算服務(wù)自動橫向擴展服務(wù)器處理能力或自動縮減服務(wù)器；自動檢測和處理云服務(wù)器的故障與恢復(fù)；支持會話持續(xù)性判定的準確負載均衡。彈性調(diào)度（高可用 彈性伸縮）Linux內(nèi)核Linux是最受歡迎的自由電腦操作系統(tǒng)內(nèi)核。它是一個用C語言寫成，符合POSIX標準的類Unix操作系統(tǒng)?！皟?nèi)核”