云計(jì)算技術(shù)的產(chǎn)生概念原理應(yīng)用和前景樣本

1、資料內(nèi)容僅供您學(xué)習(xí)參考，如有不當(dāng)或者侵權(quán)，請(qǐng)聯(lián)系改正或者刪除。云計(jì)算技術(shù)的產(chǎn)生、 概念、 原理、 應(yīng)用和前景 HYPERLINK 賽迪網(wǎng): 谷歌推出了”Google101計(jì)劃”, 并正式提出”云”的概念和理論。隨后亞馬遜、 微軟、 惠普、 雅虎、 英特爾、 IBM等公司都宣布了自己的”云計(jì)劃”, 云安全、 云存儲(chǔ)、 內(nèi)部云、 外部云、 公共云、 私有云一堆讓人眼花繚亂的概念在不斷沖擊人們的神經(jīng)。那么到底什么是云計(jì)算技術(shù)呢? 對(duì)云計(jì)算技術(shù)的產(chǎn)生、 概念、 原理、 應(yīng)用和前景又在哪里? 一、 云計(jì)算思想的產(chǎn)生 傳統(tǒng)模式下, 企業(yè)建立一套IT系統(tǒng)不但僅需要購(gòu)買(mǎi)硬件等基礎(chǔ)設(shè)施, 還有買(mǎi)軟件的許可證,

2、需要專(zhuān)門(mén)的人員維護(hù)。當(dāng)企業(yè)的規(guī)模擴(kuò)大時(shí)還要繼續(xù)升級(jí)各種軟硬件設(shè)施以滿(mǎn)足需要。對(duì)于企業(yè)來(lái)說(shuō), 計(jì)算機(jī)等硬件和軟件本身并非她們真正需要的, 它們僅僅是完成工作、 提供效率的工具而已。對(duì)個(gè)人來(lái)說(shuō), 我們想正常使用電腦需要安裝許多軟件, 而許多軟件是收費(fèi)的, 對(duì)不經(jīng)常使用該軟件的用戶(hù)來(lái)說(shuō)購(gòu)買(mǎi)是非常不劃算的?？刹荒軌蛴羞@樣的服務(wù), 能夠提供我們需要的所有軟件供我們租用? 這樣我們只需要在用時(shí)付少量”租金”即可”租用”到這些軟件服務(wù), 為我們節(jié)省許多購(gòu)買(mǎi)軟硬件的資金。我們每天都要用電, 但我們不是每家自備發(fā)電機(jī), 它由電廠集中提供; 我們每天都要用自來(lái)水, 但我們不是每家都有井, 它由自來(lái)水廠集中提供。這

3、種模式極大得節(jié)約了資源, 方便了我們的生活。面對(duì)計(jì)算機(jī)給我們帶來(lái)的困擾, 我們可不能夠像使用水和電一樣使用計(jì)算機(jī)資源? 這些想法最終導(dǎo)致了云計(jì)算的產(chǎn)生。 中國(guó)云計(jì)算網(wǎng) HYPERLINK 云計(jì)算的最終目標(biāo)是將計(jì)算、 服務(wù)和應(yīng)用作為一種公共設(shè)施提供給公眾, 使人們能夠像使用水、 電、 煤氣和電話(huà)那樣使用計(jì)算機(jī)資源。云計(jì)算模式即為電廠集中供電模式。在云計(jì)算模式下, 用戶(hù)的計(jì)算機(jī)會(huì)變的十分簡(jiǎn)單, 或許不大的內(nèi)存、 不需要硬盤(pán)和各種應(yīng)用軟件, 就能夠滿(mǎn)足我們的需求, 因?yàn)橛脩?hù)的計(jì)算機(jī)除了經(jīng)過(guò)瀏覽器給”云”發(fā)送指令和接受數(shù)據(jù)外基本上什么都不用做便能夠使用云服務(wù)提供商的計(jì)算資源、 存儲(chǔ)空間和各種應(yīng)用軟件。

4、這就像連接”顯示器”和”主機(jī)”的電線無(wú)限長(zhǎng), 從而能夠把顯示器放在使用者的面前, 而主機(jī)放在遠(yuǎn)到甚至計(jì)算機(jī)使用者本人也不知道的地方。云計(jì)算把連接”顯示器”和”主機(jī)”的電線變成了網(wǎng)絡(luò), 把”主機(jī)”變成云服務(wù)提供商的服務(wù)器集群。 在云計(jì)算環(huán)境下, 用戶(hù)的使用觀念也會(huì)發(fā)生徹底的變化: 從”購(gòu)買(mǎi)產(chǎn)品”到”購(gòu)買(mǎi)服務(wù)”轉(zhuǎn)變, 因?yàn)樗齻冎苯用嬲_將不再是復(fù)雜的硬件和軟件, 而是最終的服務(wù)。用戶(hù)不需要擁有看得見(jiàn)、 摸得著的硬件設(shè)施, 也不需要為機(jī)房支付設(shè)備供電、 空調(diào)制冷、 專(zhuān)人維護(hù)等等費(fèi)用, 而且不需要等待漫長(zhǎng)的供貨周期、 項(xiàng)目實(shí)施等冗長(zhǎng)的時(shí)間, 只需要把錢(qián)匯給云計(jì)算服務(wù)提供商, 我們將會(huì)馬上得到需要的服務(wù)

5、。 二、 云計(jì)算的概念 云計(jì)算( CloudComputing) 是由分布式計(jì)算( DistributedComputing) 、 并行處理( ParallelComputing) 、 網(wǎng)格計(jì)算( GridComputing) 發(fā)展來(lái)的, 是一種新興的商業(yè)計(jì)算模型。當(dāng)前, 對(duì)于云計(jì)算的認(rèn)識(shí)在不斷的發(fā)展變化, 云計(jì)算沒(méi)仍沒(méi)有普遍一致的定義。中國(guó)網(wǎng)格計(jì)算、 云計(jì)算專(zhuān)家劉鵬給出如下定義: ”云計(jì)算將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上, 使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算力、 存儲(chǔ)空間和各種軟件服務(wù)”。狹義的云計(jì)算指的是廠商經(jīng)過(guò)分布式計(jì)算和虛擬化技術(shù)搭建數(shù)據(jù)中心或超級(jí)計(jì)算機(jī), 以免費(fèi)或按需租用方式

6、向技術(shù)開(kāi)發(fā)者或者企業(yè)客戶(hù)提供數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、 分析以及科學(xué)計(jì)算等服務(wù), 比如亞馬遜數(shù)據(jù)倉(cāng)庫(kù)出租生意。廣義的云計(jì)算指廠商經(jīng)過(guò)建立網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器集群, 向各種不同類(lèi)型客戶(hù)提供在線軟件服務(wù)、 硬件租借、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、 計(jì)算分析等不同類(lèi)型的服務(wù)。廣義的云計(jì)算包括了更多的廠商和服務(wù)類(lèi)型, 例如國(guó)內(nèi)用友、 金蝶等管理軟件廠商推出的在線財(cái)務(wù)軟件, 谷歌發(fā)布的Google應(yīng)用程序套裝等。 通俗的理解是, 云計(jì)算的”云”就是存在于互聯(lián)網(wǎng)上的服務(wù)器集群上的資源, 它包括硬件資源( 服務(wù)器、 存儲(chǔ)器、 CPU等) 和軟件資源( 如應(yīng)用軟件、 集成開(kāi)發(fā)環(huán)境等) , 本地計(jì)算機(jī)只需要經(jīng)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送一個(gè)需求信息, 遠(yuǎn)端就會(huì)有成千上萬(wàn)

7、的計(jì)算機(jī)為你提供需要的資源并將結(jié)果返回到本地計(jì)算機(jī), 這樣, 本地計(jì)算機(jī)幾乎不需要做什么, 所有的處理都在云計(jì)算提供商所提供的計(jì)算機(jī)群來(lái)完成。 三、 云計(jì)算的主要服務(wù)形式和典型應(yīng)用 云計(jì)算還處于萌芽階段, 有龐雜的各類(lèi)廠商在開(kāi)發(fā)不同的云計(jì)算服務(wù)。云計(jì)算的表現(xiàn)形式多種多樣, 簡(jiǎn)單的云計(jì)算在人們?nèi)粘＞W(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中隨處可見(jiàn), 比如騰訊QQ空間提供的在線制作Flash圖片, Google的搜索服務(wù), GoogleDoc,GoogleApps等。當(dāng)前, 云計(jì)算的主要服務(wù)形式有: SaaS(SoftwareasaService), PaaS(PlatformasaService), IaaS(Infrastr

8、uctureasaService)。 (1)軟件即服務(wù)(SaaS) SaaS服務(wù)提供商將應(yīng)用軟件統(tǒng)一部署在自己的服務(wù)器上, 用戶(hù)根據(jù)需求經(jīng)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)向廠商訂購(gòu)應(yīng)用軟件服務(wù), 服務(wù)提供商根據(jù)客戶(hù)所定軟件的數(shù)量、 時(shí)間的長(zhǎng)短等因素收費(fèi), 而且經(jīng)過(guò)瀏覽器向客戶(hù)提供軟件的模式。這種服務(wù)模式的優(yōu)勢(shì)是, 由服務(wù)提供商維護(hù)和管理軟件、 提供軟件運(yùn)行的硬件設(shè)施, 用戶(hù)只需擁有能夠接入互聯(lián)網(wǎng)的終端, 即可隨時(shí)隨地使用軟件。這種模式下, 客戶(hù)不再像傳統(tǒng)模式那樣花費(fèi)大量資金在硬件、 軟件、 維護(hù)人員, 只需要支出一定的租賃服務(wù)費(fèi)用, 經(jīng)過(guò)互聯(lián)網(wǎng)就能夠享受到相應(yīng)的硬件、 軟件和維護(hù)服務(wù), 這是網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用最具效益的營(yíng)運(yùn)模式

9、。對(duì)于小型企業(yè)來(lái)說(shuō), SaaS是采用先進(jìn)技術(shù)的最好途徑。以企業(yè)管理軟件來(lái)說(shuō), SaaS模式的云計(jì)算ERP能夠讓客戶(hù)根據(jù)并發(fā)用戶(hù)數(shù)量、 所用功能多少、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)容量、 使用時(shí)間長(zhǎng)短等因素不同組合按需支付服務(wù)費(fèi)用, 既不用支付軟件許可費(fèi)用, 也不需要支付采購(gòu)服務(wù)器等硬件設(shè)備費(fèi)用, 也不需要支付購(gòu)買(mǎi)操作系統(tǒng)、 數(shù)據(jù)庫(kù)等平臺(tái)軟件費(fèi)用, 也不用承擔(dān)軟件項(xiàng)目定制、 開(kāi)發(fā)、 實(shí)施費(fèi)用, 也不需要承擔(dān)IT維護(hù)部門(mén)開(kāi)支費(fèi)用, 實(shí)際上云計(jì)算ERP正是繼承了開(kāi)源ERP免許可費(fèi)用只收服務(wù)費(fèi)用的最重要特征, 是突出了服務(wù)的ERP產(chǎn)品。當(dāng)前, S是提供這類(lèi)服務(wù)最有名的公司, GoogleDoc,GoogleApps和Zo

10、hoOffice也屬于這類(lèi)服務(wù)。 (2)平臺(tái)即服務(wù)(PaaS) 把開(kāi)發(fā)環(huán)境作為一種服務(wù)來(lái)提供。這是一種分布式平臺(tái)服務(wù), 廠商提供開(kāi)發(fā)環(huán)境、 服務(wù)器平臺(tái)、 硬件資源等服務(wù)給客戶(hù), 用戶(hù)在其平臺(tái)基礎(chǔ)上定制開(kāi)發(fā)自己的應(yīng)用程序并經(jīng)過(guò)其服務(wù)器和互聯(lián)網(wǎng)傳遞給其它客戶(hù)。PaaS能夠給企業(yè)或個(gè)人提供研發(fā)的中間件平臺(tái), 提供應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)、 數(shù)據(jù)庫(kù)、 應(yīng)用服務(wù)器、 試驗(yàn)、 托管及應(yīng)用服務(wù)。GoogleAppEngine,Salesforce的平臺(tái), 八百客的800APP是PaaS的代表產(chǎn)品。以GoogleAppEngine為例, 它是一個(gè)由python應(yīng)用服務(wù)器群、 BigTable數(shù)據(jù)庫(kù)及GFS組成的平臺(tái), 為

11、開(kāi)發(fā)者提供一體化主機(jī)服務(wù)器及可自動(dòng)升級(jí)的在線應(yīng)用服務(wù)。用戶(hù)編寫(xiě)應(yīng)用程序并在Google的基礎(chǔ)架構(gòu)上運(yùn)行就能夠?yàn)榛ヂ?lián)網(wǎng)用戶(hù)提供服務(wù), Google提供應(yīng)用運(yùn)行及維護(hù)所需要的平臺(tái)資源。 中國(guó)云計(jì)算網(wǎng) HYPERLINK (3)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)(IaaS) IaaS即把廠商的由多臺(tái)服務(wù)器組成的”云端”基礎(chǔ)設(shè)施, 作為計(jì)量服務(wù)提供給客戶(hù)。它將內(nèi)存、 I/O設(shè)備、 存儲(chǔ)和計(jì)算能力整合成一個(gè)虛擬的資源池為整個(gè)業(yè)界提供所需要的存儲(chǔ)資源和虛擬化服務(wù)器等服務(wù)。這是一種托管型硬件方式, 用戶(hù)付費(fèi)使用廠商的硬件設(shè)施。例如AmazonWeb服務(wù)( AWS) , IBM的BlueCloud等均是將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)出租。Ia

12、aS的優(yōu)點(diǎn)是用戶(hù)只需低成本硬件, 按需租用相應(yīng)計(jì)算能力和存儲(chǔ)能力, 大大降低了用戶(hù)在硬件上的開(kāi)銷(xiāo)。當(dāng)前, 以Google云應(yīng)用最具代表性, 例如GoogleDocs、 GoogleApps、 Googlesites, 云計(jì)算應(yīng)用平臺(tái)GoogleAppEngine。GoogleDocs是最早推出的云計(jì)算應(yīng)用, 是軟件即服務(wù)思想的典型應(yīng)用。它是類(lèi)似于微軟的Office的在線辦公軟件。它能夠處理和搜索文檔、 表格、 幻燈片, 并能夠經(jīng)過(guò)網(wǎng)絡(luò)和她人分享并設(shè)置共享權(quán)限。Google文件是基于網(wǎng)絡(luò)的文字處理和電子表格程序, 可提高協(xié)作效率, 多名用戶(hù)可同時(shí)在線更改文件, 并能夠?qū)崟r(shí)看到其它成員所作的編輯。

13、用戶(hù)只需一臺(tái)接入互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)和能夠使用Google文件的標(biāo)準(zhǔn)瀏覽器即可在線創(chuàng)立和管理、 實(shí)時(shí)協(xié)作、 權(quán)限管理、 共享、 搜索能力、 修訂歷史記錄功能, 以及隨時(shí)隨地訪問(wèn)的特性, 大大提高了文件操作的共享和協(xié)同能力。GoogleAPPs是Google企業(yè)應(yīng)用套件, 使用戶(hù)能夠處理日漸龐大的信息量, 隨時(shí)隨地保持聯(lián)系, 并可與其它同事、 客戶(hù)和合作伙伴進(jìn)行溝通、 共享和協(xié)作。它集成了Cmail、 GoogleTalk、 Google日歷、 GoogleDocs、 以及最新推出的云應(yīng)用GoogleSites、 API擴(kuò)展以及一些管理功能, 包含了通信、 協(xié)作與發(fā)布、 管理服務(wù)三方面的應(yīng)用, 而且擁

14、有著云計(jì)算的特性, 能夠更好的實(shí)現(xiàn)隨時(shí)隨地協(xié)同共享。另外, 它還具有低成本的優(yōu)勢(shì)和托管的便捷, 用戶(hù)無(wú)需自己維護(hù)和管理搭建的協(xié)同共享平臺(tái)。Googlesites是Google最新發(fā)布的云計(jì)算應(yīng)用, 作為GoogleApps的一個(gè)組件出現(xiàn)。它是一個(gè)側(cè)重于團(tuán)隊(duì)協(xié)作的網(wǎng)站編輯工具, 可利用它創(chuàng)立一個(gè)各種類(lèi)型的團(tuán)隊(duì)網(wǎng)站, 經(jīng)過(guò)Googlesites可將所有類(lèi)型的文件包括文檔、 視頻、 相片、 日歷及附件等與好友、 團(tuán)隊(duì)或整個(gè)網(wǎng)絡(luò)分享。 GoogleAppEngine是Google在 4月發(fā)布的一個(gè)平臺(tái), 使用戶(hù)能夠在Google的基礎(chǔ)架構(gòu)上開(kāi)發(fā)和部署運(yùn)行自己的應(yīng)用程序。當(dāng)前, GoogleAppEng

15、ine支持Python語(yǔ)言和Java語(yǔ)言, 每個(gè)GoogleAppEngine應(yīng)用程序能夠使用達(dá)到500MB的持久存儲(chǔ)空間及可支持每月500萬(wàn)綜合瀏覽量的帶寬和CPU。而且, GoogleAppEngine應(yīng)用程序易于構(gòu)建和維護(hù), 并可根據(jù)用戶(hù)的訪問(wèn)量和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)需要的增長(zhǎng)輕松擴(kuò)展。同時(shí), 用戶(hù)的應(yīng)用能夠和Google的應(yīng)用程序集成, GoogleAppEngine還推出了軟件開(kāi)發(fā)套件(SDK), 包括能夠在用戶(hù)本地計(jì)算機(jī)上模擬所有GoogleAppEngine服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器應(yīng)用程序。 四、 云計(jì)算的核心技術(shù) 云計(jì)算系統(tǒng)運(yùn)用了許多技術(shù), 其中以編程模型、 數(shù)據(jù)管理技術(shù)、 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)、 虛擬化

16、技術(shù)、 云計(jì)算平臺(tái)管理技術(shù)最為關(guān)鍵。 (1)編程模型 MapReduce是Google開(kāi)發(fā)的java、 Python、 C+編程模型, 它是一種簡(jiǎn)化的分布式編程模型和高效的任務(wù)調(diào)度模型, 用于大規(guī)模數(shù)據(jù)集( 大于1TB) 的并行運(yùn)算。嚴(yán)格的編程模型使云計(jì)算環(huán)境下的編程十分簡(jiǎn)單。MapReduce模式的思想是將要執(zhí)行的問(wèn)題分解成Map(映射)和Reduce(化簡(jiǎn))的方式, 先經(jīng)過(guò)Map程序?qū)?shù)據(jù)切割成不相關(guān)的區(qū)塊, 分配( 調(diào)度) 給大量計(jì)算機(jī)處理, 達(dá)到分布式運(yùn)算的效果, 再經(jīng)過(guò)Reduce程序?qū)⒔Y(jié)果匯整輸出。 (2)海量數(shù)據(jù)分布存儲(chǔ)技術(shù) 云計(jì)算系統(tǒng)由大量服務(wù)器組成, 同時(shí)為大量用戶(hù)服務(wù), 因

17、此云計(jì)算系統(tǒng)采用分布式存儲(chǔ)的方式存儲(chǔ)數(shù)據(jù), 用冗余存儲(chǔ)的方式保證數(shù)據(jù)的可靠性。云計(jì)算系統(tǒng)中廣泛使用的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)是Google的GFS和Hadoop團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的GFS的開(kāi)源實(shí)現(xiàn)HDFS。GFS即Google文件系統(tǒng)( GoogleFileSystem) , 是一個(gè)可擴(kuò)展的分布式文件系統(tǒng), 用于大型的、 分布式的、 對(duì)大量數(shù)據(jù)進(jìn)行訪問(wèn)的應(yīng)用。GFS的設(shè)計(jì)思想不同于傳統(tǒng)的文件系統(tǒng), 是針對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)處理和Google應(yīng)用特性而設(shè)計(jì)的。它運(yùn)行于廉價(jià)的普通硬件上, 但能夠提供容錯(cuò)功能。它能夠給大量的用戶(hù)提供總體性能較高的服務(wù)。一個(gè)GFS集群由一個(gè)主服務(wù)器( master) 和大量的塊服務(wù)器(chunks

18、erver)構(gòu)成, 并被許多客戶(hù)( Client) 訪問(wèn)。主服務(wù)器存儲(chǔ)文件系統(tǒng)因此的元數(shù)據(jù), 包括名字空間、 訪問(wèn)控制信息、 從文件到塊的映射以及塊的當(dāng)前位置。它也控制系統(tǒng)范圍的活動(dòng), 如塊租約( lease) 管理, 孤兒塊的垃圾收集, 塊服務(wù)器間的塊遷移。主服務(wù)器定期經(jīng)過(guò)HeartBeat消息與每一個(gè)塊服務(wù)器通信, 給塊服務(wù)器傳遞指令并收集它的狀態(tài)。GFS中的文件被切分為64MB的塊并以冗余存儲(chǔ), 每份數(shù)據(jù)在系統(tǒng)中保存3個(gè)以上備份。客戶(hù)與主服務(wù)器的交換只限于對(duì)元數(shù)據(jù)的操作, 所有數(shù)據(jù)方面的通信都直接和塊服務(wù)器聯(lián)系, 這大大提高了系統(tǒng)的效率, 防止主服務(wù)器負(fù)載過(guò)重。 (3)海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)

19、云計(jì)算需要對(duì)分布的、 海量的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理、 分析, 因此, 數(shù)據(jù)管理技術(shù)必須能夠高效的管理大量的數(shù)據(jù)。云計(jì)算系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)管理技術(shù)主要是Google的BT(BigTable)數(shù)據(jù)管理技術(shù)和Hadoop團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)的開(kāi)源數(shù)據(jù)管理模塊HBase。BT是建立在GFS,Scheduler,LockService和MapReduce之上的一個(gè)大型的分布式數(shù)據(jù)庫(kù), 與傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫(kù)不同, 它把所有數(shù)據(jù)都作為對(duì)象來(lái)處理, 形成一個(gè)巨大的表格, 用來(lái)分布存儲(chǔ)大規(guī)模結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。Google的很多項(xiàng)目使用BT來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù), 包括網(wǎng)頁(yè)查詢(xún), Googleearth和Google金融。這些應(yīng)用程序?qū)T的要求各不相同: 數(shù)

20、據(jù)大小( 從URL到網(wǎng)頁(yè)到衛(wèi)星圖象) 不同, 反應(yīng)速度不同( 從后端的大批處理到實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)服務(wù)) 。對(duì)于不同的要求, BT都成功的提供了靈活高效的服務(wù)。 ( 4) 虛擬化技術(shù) 經(jīng)過(guò)虛擬化技術(shù)可實(shí)現(xiàn)軟件應(yīng)用與底層硬件相隔離, 它包括將單個(gè)資源劃分成多個(gè)虛擬資源的裂分模式, 也包括將多個(gè)資源整合成一個(gè)虛擬資源的聚合模式。虛擬化技術(shù)根據(jù)對(duì)象可分成存儲(chǔ)虛擬化、 計(jì)算虛擬化、 網(wǎng)絡(luò)虛擬化等, 計(jì)算虛擬化又分為系統(tǒng)級(jí)虛擬化、 應(yīng)用級(jí)虛擬化和桌面虛擬化。 ( 5) 云計(jì)算平臺(tái)管理技術(shù) 云計(jì)算資源規(guī)模龐大, 服務(wù)器數(shù)量眾多并分布在不同的地點(diǎn), 同時(shí)運(yùn)行著數(shù)百種應(yīng)用, 如何有效的管理這些服務(wù)器, 保證整個(gè)系統(tǒng)提供

21、不間斷的服務(wù)是巨大的挑戰(zhàn)。云計(jì)算系統(tǒng)的平臺(tái)管理技術(shù)能夠使大量的服務(wù)器協(xié)同工作, 方便的進(jìn)行業(yè)務(wù)部署和開(kāi)通, 快速發(fā)現(xiàn)和恢復(fù)系統(tǒng)故障, 經(jīng)過(guò)自動(dòng)化、 智能化的手段實(shí)現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)的可靠運(yùn)營(yíng)。中國(guó)云計(jì)算網(wǎng) HYPERLINK 五、 典型云計(jì)算平臺(tái)介紹 由于云計(jì)算技術(shù)范圍很廣, 當(dāng)前各大IT企業(yè)提供的云計(jì)算服務(wù)主要根據(jù)自身的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)實(shí)現(xiàn)的。下面以Google、 IBM、 Amazon為例說(shuō)明: ( 1) Google的云計(jì)算平臺(tái) Google的硬件條件優(yōu)勢(shì), 大型的數(shù)據(jù)中心、 搜索引擎的支柱應(yīng)用, 促進(jìn)Google云計(jì)算迅速發(fā)展。Google的云計(jì)算主要由MapReduce、 Google文件系統(tǒng)(

22、GFS)、 BigTable組成。它們是Google內(nèi)部云計(jì)算基礎(chǔ)平臺(tái)的3個(gè)主要部分。Google還構(gòu)建其它云計(jì)算組件, 包括一個(gè)領(lǐng)域描述語(yǔ)言以及分布式鎖服務(wù)機(jī)制等。Sawzall是一種建立在MapReduce基礎(chǔ)上的領(lǐng)域語(yǔ)言, 專(zhuān)門(mén)用于大規(guī)模的信息處理。Chubby是一個(gè)高可用、 分布式數(shù)據(jù)鎖服務(wù), 當(dāng)有機(jī)器失效時(shí), Chubby使用Paxos算法來(lái)保證備份。 ( 2) IBM”藍(lán)云”計(jì)算平臺(tái) ”藍(lán)云”解決方案是由IBM云計(jì)算中心開(kāi)發(fā)的企業(yè)級(jí)云計(jì)算解決方案。該解決方案能夠?qū)ζ髽I(yè)現(xiàn)有的基礎(chǔ)架構(gòu)進(jìn)行整合, 經(jīng)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

23、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的”藍(lán)云”計(jì)算平臺(tái)是一套軟、 硬件平臺(tái), 將Internet上使用的技術(shù)擴(kuò)展到企業(yè)平臺(tái)上, 使得數(shù)據(jù)中心使用類(lèi)似于互聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算環(huán)境?！彼{(lán)云”大量使用了IBM先進(jìn)的大規(guī)模計(jì)算技術(shù), 結(jié)合了IBM自身的軟、 硬件系統(tǒng)以及服務(wù)技術(shù), 支持開(kāi)放標(biāo)準(zhǔn)與開(kāi)放源代碼軟件?！彼{(lán)云”基于IBMAlmaden研究中心的云基礎(chǔ)架構(gòu), 采用了Xen和PowerVM虛擬化軟件, Linux操作系統(tǒng)映像以及Hadoop軟件(GoogleFileSystem以及MapReduce的開(kāi)源實(shí)現(xiàn))。IBM已經(jīng)正式推

24、出了基于x86芯片服務(wù)器系統(tǒng)的”藍(lán)云”產(chǎn)品。下圖為IBM”藍(lán)云”的架構(gòu): 由圖可知, ”藍(lán)云”計(jì)算平臺(tái)由一個(gè)數(shù)據(jù)中心、 IBMTivoli部署管理軟件(Tivoliprovisioningmanager)、 IBMTivoli監(jiān)控軟件(IBMTivolimonitoring)、 IBMWebSphere應(yīng)用服務(wù)器、 IBMDB2數(shù)據(jù)庫(kù)以及一些開(kāi)源信息處理軟件和開(kāi)源虛擬化軟件共同組成?！彼{(lán)云”的硬件平臺(tái)環(huán)境與一般的x86服務(wù)器集群類(lèi)似, 使用刀片的方式增加了計(jì)算密度?！彼{(lán)云”軟件平臺(tái)的特點(diǎn)主要體現(xiàn)在虛擬機(jī)以及對(duì)于大規(guī)模數(shù)據(jù)處理軟件ApacheHadoop的使用上。 ”藍(lán)云”平臺(tái)的一個(gè)重要特點(diǎn)是虛

25、擬化技術(shù)的使用。虛擬化的方式在”藍(lán)云”中有兩個(gè)級(jí)別, 一個(gè)是在硬件級(jí)別上實(shí)現(xiàn)虛擬化, 另一個(gè)是經(jīng)過(guò)開(kāi)源軟件實(shí)現(xiàn)虛擬化。硬件級(jí)別的虛擬化能夠使用IBMp系列的服務(wù)器, 獲得硬件的邏輯分區(qū)LPAR(logicpartition)。邏輯分區(qū)的CPU資源能夠經(jīng)過(guò)IBMEnterpriseWorkloadManager來(lái)管理。經(jīng)過(guò)這樣的方式加上在實(shí)際使用過(guò)程中的資源分配策略, 能夠使相應(yīng)的資源合理地分配到各個(gè)邏輯分區(qū)。p系列系統(tǒng)的邏輯分區(qū)最小粒度是1/10顆CPU。Xen則是軟件級(jí)別上的虛擬化, 能夠在Linux基礎(chǔ)上運(yùn)行另外一個(gè)操作系統(tǒng)。 虛擬機(jī)是一類(lèi)特殊的軟件, 能夠完全模擬硬件的執(zhí)行, 運(yùn)行不經(jīng)修

26、改的完整的操作系統(tǒng), 保留了一整套運(yùn)行環(huán)境語(yǔ)義。經(jīng)過(guò)虛擬機(jī)的方式, 在云計(jì)算平臺(tái)上獲得如下一些優(yōu)點(diǎn): 1)云計(jì)算的管理平臺(tái)能夠動(dòng)態(tài)地將計(jì)算平臺(tái)定位到所需要的物理節(jié)點(diǎn)上, 而無(wú)須停止運(yùn)行在虛擬機(jī)平臺(tái)上的應(yīng)用程序, 進(jìn)程遷移方法更加靈活; 2)降低集群電能消耗, 將多個(gè)負(fù)載不是很重的虛擬機(jī)計(jì)算節(jié)點(diǎn)合并到同一個(gè)物理節(jié)點(diǎn)上, 從而能夠關(guān)閉空閑的物理節(jié)點(diǎn), 達(dá)到節(jié)約電能的目的; 3)經(jīng)過(guò)虛擬機(jī)在不同物理節(jié)點(diǎn)上的動(dòng)態(tài)遷移, 遷移了整體的虛擬運(yùn)行環(huán)境, 能夠獲得與應(yīng)用無(wú)關(guān)的負(fù)載平衡性能; 4)在部署上也更加靈活, 即能夠?qū)⑻摂M機(jī)直接部署到物理計(jì)算平臺(tái)上, 而虛擬機(jī)本身就包括了相應(yīng)的操作系統(tǒng)以及相應(yīng)的應(yīng)用軟件

27、, 直接將大量的虛擬機(jī)映像復(fù)制到對(duì)應(yīng)的物理節(jié)點(diǎn)即可。”藍(lán)云”計(jì)算平臺(tái)中的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu): ”藍(lán)云”計(jì)算平臺(tái)中的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)對(duì)于云計(jì)算來(lái)說(shuō)也是非常重要的, 無(wú)論是操作系統(tǒng)、 服務(wù)程序還是用戶(hù)的應(yīng)用程序的數(shù)據(jù)都保存在存儲(chǔ)體系中?！彼{(lán)云”存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)包含類(lèi)似于GoogleFileSystem的集群文件系統(tǒng)以及基于塊設(shè)備方式的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN。在設(shè)計(jì)云計(jì)算平臺(tái)的存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)時(shí), 能夠經(jīng)過(guò)組合多個(gè)磁盤(pán)獲得很大的磁盤(pán)容量。相對(duì)于磁盤(pán)的容量, 在云計(jì)算平臺(tái)的存儲(chǔ)中, 磁盤(pán)數(shù)據(jù)的讀寫(xiě)速度是一個(gè)更重要的問(wèn)題, 因此需要對(duì)多個(gè)磁盤(pán)進(jìn)行同時(shí)讀寫(xiě)。這種方式要求將數(shù)據(jù)分配到多個(gè)節(jié)點(diǎn)的多個(gè)磁盤(pán)當(dāng)中。為達(dá)到這一目的, 存儲(chǔ)

28、技術(shù)有兩個(gè)選擇, 一個(gè)是使用類(lèi)似于GoogleFileSystem的集群文件系統(tǒng), 另一個(gè)是基于塊設(shè)備的存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)SAN系統(tǒng)。在藍(lán)云計(jì)算平臺(tái)上, SAN系統(tǒng)與分布式文件系統(tǒng)(例如GoogleFileSystem)并不是相互對(duì)立的系統(tǒng), SAN提供的是塊設(shè)備接口, 需要在此基礎(chǔ)上構(gòu)建文件系統(tǒng), 才能被上層應(yīng)用程序所使用。而GoogleFileSystem正好是一個(gè)分布式的文件系統(tǒng), 能夠建立在SAN之上。兩者都能提供可靠性、 可擴(kuò)展性, 至于如何使用還需要由建立在云計(jì)算平臺(tái)上的應(yīng)用程序來(lái)決定, 這也體現(xiàn)了計(jì)算平臺(tái)與上層應(yīng)用相互協(xié)作的關(guān)系。 ( 3) Amazon的彈性計(jì)算云 Amazon是互聯(lián)

29、網(wǎng)上最大的在線零售商, 為了應(yīng)付交易高峰, 不得不購(gòu)買(mǎi)了大量的服務(wù)器。而在大多數(shù)時(shí)間, 大部分服務(wù)器閑置, 造成了很大的浪費(fèi), 為了合理利用空閑服務(wù)器, Amazon建立了自己的云計(jì)算平臺(tái)彈性計(jì)算云EC2( elasticcomputecloud) , 而且是第一家將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)出售的公司。Amazon將自己的彈性計(jì)算云建立在公司內(nèi)部的大規(guī)模集群計(jì)算的平臺(tái)上, 而用戶(hù)能夠經(jīng)過(guò)彈性計(jì)算云的網(wǎng)絡(luò)界面去操作在云計(jì)算平臺(tái)上運(yùn)行的各個(gè)實(shí)例(instance)。用戶(hù)使用實(shí)例的付費(fèi)方式由用戶(hù)的使用狀況決定, 即用戶(hù)只需為自己所使用的計(jì)算平臺(tái)實(shí)例付費(fèi), 運(yùn)行結(jié)束后計(jì)費(fèi)也隨之結(jié)束。這里所說(shuō)的實(shí)例即是由用戶(hù)控

30、制的完整的虛擬機(jī)運(yùn)行實(shí)例。經(jīng)過(guò)這種方式, 用戶(hù)不必自己去建立云計(jì)算平臺(tái), 節(jié)省了設(shè)備與維護(hù)費(fèi)用。 上圖為EC2系統(tǒng)的使用模式。從圖中能夠看出, 彈性計(jì)算云用戶(hù)使用客戶(hù)端經(jīng)過(guò)SOAPoverHTTPS協(xié)議與Amazon彈性計(jì)算云內(nèi)部的實(shí)例進(jìn)行交互。這樣, 彈性計(jì)算云平臺(tái)為用戶(hù)或者開(kāi)發(fā)人員提供了一個(gè)虛擬的集群環(huán)境, 在用戶(hù)具有充分靈活性的同時(shí), 也減輕了云計(jì)算平臺(tái)擁有者(Amazon公司)的管理負(fù)擔(dān)。彈性計(jì)算云中的每一個(gè)實(shí)例代表一個(gè)運(yùn)行中的虛擬機(jī)。用戶(hù)對(duì)自己的虛擬機(jī)具有完整的訪問(wèn)權(quán)限, 包括針對(duì)此虛擬機(jī)操作系統(tǒng)的管理員權(quán)限。虛擬機(jī)的收費(fèi)也是根據(jù)虛擬機(jī)的能力進(jìn)行費(fèi)用計(jì)算的, 實(shí)際上, 用戶(hù)租用的是虛

31、擬的計(jì)算能力。總而言之, Amazon經(jīng)過(guò)提供彈性計(jì)算云, 滿(mǎn)足了小規(guī)模軟件開(kāi)發(fā)人員對(duì)集群系統(tǒng)的需求, 減小了維護(hù)負(fù)擔(dān)。其收費(fèi)方式相對(duì)簡(jiǎn)單明了: 用戶(hù)使用多少資源, 只需為這一部分資源付費(fèi)即可。為了彈性計(jì)算云的進(jìn)一步發(fā)展, Amazon規(guī)劃了如何在云計(jì)算平臺(tái)基礎(chǔ)上幫助用戶(hù)開(kāi)發(fā)網(wǎng)絡(luò)化的應(yīng)用程序。除了網(wǎng)絡(luò)零售業(yè)務(wù)以外, 云計(jì)算也是Amazon公司的核心價(jià)值所在。Amazon將來(lái)會(huì)在彈性計(jì)算云的平臺(tái)基礎(chǔ)上添加更多的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)組件模塊, 為用戶(hù)構(gòu)建云計(jì)算應(yīng)用提供方便。 六、 云計(jì)算技術(shù)發(fā)展面臨的主要問(wèn)題 盡管云計(jì)算模式具有許多優(yōu)點(diǎn), 可是也存在的一些問(wèn)題, 如數(shù)據(jù)隱私問(wèn)題、 安全問(wèn)題、 軟件許可證問(wèn)題、

32、 網(wǎng)絡(luò)傳輸問(wèn)題等。) 數(shù)據(jù)隱私問(wèn)題: 如何保證存放在云服務(wù)提供商的數(shù)據(jù)隱私, 不被非法利用, 不但需要技術(shù)的改進(jìn), 也需要法律的進(jìn)一步完善。) 數(shù)據(jù)安全性: 有些數(shù)據(jù)是企業(yè)的商業(yè)機(jī)密, 數(shù)據(jù)的安全性關(guān)系到企業(yè)的生存和發(fā)展。云計(jì)算數(shù)據(jù)的安全性問(wèn)題解決不了會(huì)影響云計(jì)算在企業(yè)中的應(yīng)用。) 用戶(hù)使用習(xí)慣: 如何改變用戶(hù)的使用習(xí)慣, 使用戶(hù)適應(yīng)網(wǎng)絡(luò)化的軟硬件應(yīng)用是長(zhǎng)期而艱巨的挑戰(zhàn)。) 網(wǎng)絡(luò)傳輸問(wèn)題: 云計(jì)算服務(wù)依賴(lài)網(wǎng)絡(luò), 當(dāng)前網(wǎng)速低且不穩(wěn)定, 使云應(yīng)用的性能不高。云計(jì)算的普及依賴(lài)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展。劉鵬: 云計(jì)算技術(shù)原理由于云計(jì)算分為IaaS、 PaaS和SaaS三種類(lèi)型, 不同的廠家又提供了不同的解決方案, 當(dāng)前還沒(méi)有一個(gè)統(tǒng)一