計(jì)算思維與智能計(jì)算基礎(chǔ)課程概述

計(jì)算思維與智能計(jì)算基礎(chǔ)2023/4/302第8章課程概述2023/4/303本章重點(diǎn)介紹云計(jì)算地發(fā)展歷程,特點(diǎn),服務(wù)模式,核心技術(shù),部署模式與典型應(yīng)用案例。2023/4/3041云計(jì)算概述第節(jié)2023/4/305云計(jì)算概述概念發(fā)展簡(jiǎn)史主要特點(diǎn)云平臺(tái)地介紹2023/4/306什么是云計(jì)算？2023/4/307云計(jì)算地發(fā)展簡(jiǎn)史1963年,美防部高級(jí)研究計(jì)劃局（DARPA）啟動(dòng)了著名地MAC項(xiàng)目。SUN公司推出了網(wǎng)格計(jì)算概念谷歌公司CEOEricSchmidt在搜索引擎大會(huì)上首次提出"云計(jì)算"地概念。"云計(jì)算"已經(jīng)成為了可有效駕馭龐大計(jì)算資源地成熟技術(shù),形成了完整地產(chǎn)業(yè)。19632006至今1983年2023/4/308云計(jì)算地主要特點(diǎn)04按需服務(wù)05安全性01大規(guī)模,分布式02虛擬化03高可靠性與擴(kuò)展性2023/4/309云平臺(tái)地介紹阿里云微軟MicrosoftAzure騰訊云2023/4/30102云計(jì)算地基本模式第節(jié)2023/4/3011云計(jì)算地基本模式服務(wù)模式核心技術(shù)部署模式云計(jì)算平臺(tái)地常見服務(wù)2023/4/3012云計(jì)算地服務(wù)模式2023/4/3013SaaSSaaS通過網(wǎng)絡(luò)提供軟件服務(wù)。在這種模式下,用戶不需求再花費(fèi)大量投資用于硬件,軟件與開發(fā)團(tuán)隊(duì)地建設(shè),只需求支付一定地租賃費(fèi)用,就可以通過互聯(lián)網(wǎng)享受到相應(yīng)地服務(wù),而且整個(gè)系統(tǒng)地維護(hù)也由廠商負(fù)責(zé)。SaaS地示例有很多,例如百度云盤,用戶不需求投入硬盤來存儲(chǔ)自己地文件,用戶可能只需求支付一部分地租賃費(fèi)用就可以將需求保存地文件交給百度云盤地廠商保存。2023/4/3014PaaSPaaS層介于軟件即服務(wù)與基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)之間。PaaS提供用戶將云端基礎(chǔ)設(shè)施部署與創(chuàng)建至客戶端,或者借此使用編程語(yǔ)言,程序庫(kù)與服務(wù)。PaaS將軟件研發(fā)地平臺(tái)作為一種服務(wù),以軟件即服務(wù)模式交付給用戶。PaaS提供軟件部署平臺(tái),抽象掉了硬件與操作系統(tǒng)細(xì)節(jié),可以無縫地?cái)U(kuò)展。開發(fā)者只需求關(guān)注自己地業(yè)務(wù)邏輯,不需求關(guān)注底層。即PaaS為生成,測(cè)試與部署軟件應(yīng)用程序提供一個(gè)環(huán)境。PaaS元素之間關(guān)系2023/4/3015IaaSIaaS是通過互聯(lián)網(wǎng)提供數(shù)據(jù)心,基礎(chǔ)架構(gòu)硬件與軟件資源,并根據(jù)用戶對(duì)資源地實(shí)際使用量或占用量進(jìn)行計(jì)費(fèi)地一種服務(wù)模式。虛擬化技術(shù)是實(shí)現(xiàn)IaaS地核心技術(shù)。我們知道云計(jì)算平臺(tái)上地云主機(jī)其實(shí)都是虛擬機(jī),但是我們?cè)谑褂玫貢r(shí)候,跟使用一臺(tái)真實(shí)地機(jī)器沒有任何區(qū)別,這就是使用了虛擬化技術(shù)地結(jié)果。IaaS地特點(diǎn)包含:資源可作為服務(wù)提供,費(fèi)用因消費(fèi)而異,服務(wù)高度可擴(kuò)展,通常在單個(gè)硬件上包含多個(gè)用戶,動(dòng)態(tài)靈活。對(duì)于企業(yè)來講,IaaS只是一個(gè)簡(jiǎn)單地基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù),企業(yè)在這個(gè)層面一般只會(huì)得到一些基礎(chǔ)地計(jì)算資源。例如亞馬遜,OpenStack等提供地虛擬計(jì)算資源。從某種層面上來說IaaS只是幫助企業(yè)解決了計(jì)算硬件問題。2023/4/3016云管理層云管理層也是服務(wù)層地基礎(chǔ),它為服務(wù)層提供了更多地管理與維護(hù)等方面地技術(shù)與能力。云管理層有9個(gè)模塊,這9個(gè)模塊可分為3層,它們分別是用戶層（面向使用云地用戶,并通過多種功能來更好地為用戶服務(wù)）,機(jī)制層（實(shí)現(xiàn)云計(jì)算心內(nèi)部地管理自動(dòng)化,高安全性與節(jié)能環(huán)保地目地）與檢測(cè)層（監(jiān)控這個(gè)云計(jì)算心地方方面面,并采集有關(guān)數(shù)據(jù)）。云管理層地架構(gòu)2023/4/3017云計(jì)算地核心技術(shù)虛擬化技術(shù)可通過將資源劃分為多個(gè)虛擬資源地分裂模式與將多個(gè)資源整合為一個(gè)虛擬資源地聚合模式將物理資源轉(zhuǎn)換為邏輯上可管理地資源,克服物理結(jié)構(gòu)之間地障礙。分布式網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)系統(tǒng)采用可擴(kuò)展地系統(tǒng)結(jié)構(gòu),通過多臺(tái)存儲(chǔ)服務(wù)器分擔(dān)存儲(chǔ)負(fù)載,通過位置服務(wù)器定位存儲(chǔ)信息。它不僅僅僅僅提高了系統(tǒng)地可靠性,可用性與訪問效率,而且具有更好地?cái)U(kuò)展性,可以更好地適應(yīng)用戶需求地變化。海量地?cái)?shù)據(jù)處理問題,對(duì)其進(jìn)行處理是一項(xiàng)艱巨而復(fù)雜地任務(wù)。原因有以下幾個(gè)方面:數(shù)據(jù)量過大,軟硬件要求高,要求很高地處理方法與技巧虛擬化技術(shù)海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)海量數(shù)據(jù)地分布式存儲(chǔ)技術(shù)2023/4/3018虛擬化是云計(jì)算最重要地核心技術(shù)之一,它為云計(jì)算服務(wù)模式提供基礎(chǔ)架構(gòu)層面地支撐,是ICT服務(wù)快速走向云計(jì)算地最主要驅(qū)動(dòng)力?？梢哉f,沒有虛擬化技術(shù)也就沒有云計(jì)算服務(wù)地落地與成功。從技術(shù)上講,虛擬化是一種在軟件仿真計(jì)算機(jī)硬件,以虛擬資源為用戶提供服務(wù)地計(jì)算形式。旨在合理調(diào)配計(jì)算機(jī)資源,使其更高效地提供服務(wù)。它把應(yīng)用系統(tǒng)各硬件間地物理劃分打破,從而實(shí)現(xiàn)架構(gòu)地動(dòng)態(tài)化,實(shí)現(xiàn)物理資源地集管理與使用。虛擬化地最大好處是加強(qiáng)系統(tǒng)地彈性與靈活性,降低成本,改進(jìn)服務(wù),提高資源利用效率。從表現(xiàn)形式上看,虛擬化又分為兩種應(yīng)用模式。一是將一臺(tái)性能強(qiáng)大地服務(wù)器虛擬成多個(gè)獨(dú)立地小服務(wù)器,服務(wù)不同地用戶。二是將多個(gè)服務(wù)器虛擬成一個(gè)強(qiáng)大地服務(wù)器,完成特定地功能。這兩種模式地核心都是統(tǒng)一管理,動(dòng)態(tài)分配資源,提高資源利用率。在云計(jì)算,這兩種模式都有比較多地應(yīng)用。虛擬化技術(shù)2023/4/3019云計(jì)算地另一大優(yōu)勢(shì)就是可以快速,高效地處理海量數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)爆炸地今天,眾多應(yīng)用場(chǎng)景落地,讓生活充滿想象,隨之而來地是用戶激增,應(yīng)用眾多,海量數(shù)據(jù)增長(zhǎng),海量數(shù)據(jù)地存儲(chǔ)給本地存儲(chǔ)帶來了巨大地壓力。隨著計(jì)算機(jī)系統(tǒng)規(guī)模地增加,原本將所有業(yè)務(wù)單元集部署地方案,顯然已經(jīng)無法滿足當(dāng)今計(jì)算系統(tǒng)。為了保證數(shù)據(jù)地高可靠性,云計(jì)算通常會(huì)采用分布式存儲(chǔ)技術(shù),將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在不同地物理設(shè)備。這種模式不僅僅僅僅擺脫了硬件設(shè)備地限制,同時(shí)擴(kuò)展性更好,可以快速響應(yīng)用戶需求地變化。在當(dāng)前云計(jì)算領(lǐng)域,谷歌開發(fā)地谷歌文件系統(tǒng)（GFS）與Hadoop開發(fā)地Hadoop分布式文件系統(tǒng)（HDFS）是兩種流行地云計(jì)算分布式存儲(chǔ)系統(tǒng)。目前,除谷歌之外地大多數(shù)ICT供應(yīng)商,包含雅虎,英特爾等地"云"計(jì)劃是基于HDFS數(shù)據(jù)存儲(chǔ)技術(shù)地。未來地發(fā)展將集于超大規(guī)模地?cái)?shù)據(jù)存儲(chǔ),數(shù)據(jù)加密與安全保障,以與I/O速率地持續(xù)改進(jìn)。海量數(shù)據(jù)地分布式存儲(chǔ)技術(shù)2023/4/3020虛擬化是云計(jì)算最重要地核心技術(shù)之一,它為云計(jì)算服務(wù)模式提供基礎(chǔ)架構(gòu)層面地支撐,是ICT服務(wù)快速走向云計(jì)算地最主要驅(qū)動(dòng)力?？梢哉f,沒有虛擬化技術(shù)也就沒有云計(jì)算服務(wù)地落地與成功。從技術(shù)上講,虛擬化是一種在軟件仿真計(jì)算機(jī)硬件,以虛擬資源為用戶提供服務(wù)地計(jì)算形式。旨在合理調(diào)配計(jì)算機(jī)資源,使其更高效地提供服務(wù)。它把應(yīng)用系統(tǒng)各硬件間地物理劃分打破,從而實(shí)現(xiàn)架構(gòu)地動(dòng)態(tài)化,實(shí)現(xiàn)物理資源地集管理與使用。虛擬化地最大好處是加強(qiáng)系統(tǒng)地彈性與靈活性,降低成本,改進(jìn)服務(wù),提高資源利用效率。從表現(xiàn)形式上看,虛擬化又分為兩種應(yīng)用模式。一是將一臺(tái)性能強(qiáng)大地服務(wù)器虛擬成多個(gè)獨(dú)立地小服務(wù)器,服務(wù)不同地用戶。二是將多個(gè)服務(wù)器虛擬成一個(gè)強(qiáng)大地服務(wù)器,完成特定地功能。這兩種模式地核心都是統(tǒng)一管理,動(dòng)態(tài)分配資源,提高資源利用率。在云計(jì)算,這兩種模式都有比較多地應(yīng)用。海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)2023/4/3021云計(jì)算地部署模式類別概念優(yōu)勢(shì)不足公有云公有云是指第三方提供商通過公I(xiàn)nter提供地計(jì)算服務(wù),面向希望使用或購(gòu)買地任何規(guī)模大;價(jià)格低廉;對(duì)用戶而言容量幾乎是無限地;功能全面由于其存儲(chǔ)數(shù)據(jù)地地方并不是在企業(yè)本地,所以企業(yè)會(huì)不可避免地?fù)?dān)憂數(shù)據(jù)地安全性;不支持遺留環(huán)境私有云私有云是指通過Inter或?qū)Ｓ脙?nèi)部網(wǎng)絡(luò)僅面向特選用戶（而非一般公眾）提供地計(jì)算服務(wù)數(shù)據(jù)安全;服務(wù)質(zhì)量非常穩(wěn)定;充分利用現(xiàn)有硬件資源。支持定制與遺留應(yīng)用初始成本開支高;運(yùn)營(yíng)成本也高混合云混合云計(jì)算是一種環(huán)境,它通過允許在公有云與私有云之間享數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序?qū)煞N云組合起來企業(yè)可以享受接近私有云地私密性與接近公有云地成本,并且能快速接入大量位于公有云地計(jì)算能力,以備不時(shí)之需可供選擇地混合云產(chǎn)品較少;在私密性方面不如私有云好;在成本方面也不如公有云低;操作起來較復(fù)雜社區(qū)云云地基礎(chǔ)設(shè)施被一些組織享,并為一個(gè)有同關(guān)注點(diǎn)地社區(qū)服務(wù)可以由該組織或某個(gè)第三方負(fù)責(zé)管理社區(qū)內(nèi)成員地高度參與性;與其它地云計(jì)算模式相比,這不僅僅僅僅能進(jìn)一步方便用戶,而且能進(jìn)一步降低成本支持地范圍較小,只支持某個(gè)社區(qū)或行業(yè),同時(shí)建設(shè)成本較高2023/4/3022云計(jì)算平臺(tái)地常見服務(wù)01云服務(wù)器（ECS）云服務(wù)器具有廣泛地應(yīng)用,既可以作為Web服務(wù)器或者應(yīng)用服務(wù)器單獨(dú)使用,又可以與其它云服務(wù)集成提供豐富地解決方案。例如:企業(yè)官網(wǎng)或輕量地Web應(yīng)用;多媒體以與高并發(fā)應(yīng)用或網(wǎng)站;高I/O要求數(shù)據(jù)庫(kù)等。2023/4/3023云計(jì)算平臺(tái)地常見服務(wù)02GPU云服務(wù)器GPU云服務(wù)器可以大幅提升圖形圖像處理與高性能計(jì)算能力,并具備彈性,低成本,易于使用等特性。有效提升圖形處理,科學(xué)計(jì)算等領(lǐng)域地計(jì)算處理效率,降低IT成本投入。2023/4/3024云計(jì)算平臺(tái)地常見服務(wù)03FPGA加速云服務(wù)器FPGA加速云服務(wù)器適用于視頻處理,機(jī)器學(xué)習(xí),基因組學(xué)研究,金融風(fēng)險(xiǎn)分析。例如在視頻處理地圖片自動(dòng)分類識(shí)別,圖片搜索,視頻轉(zhuǎn)碼,實(shí)時(shí)渲染,互聯(lián)網(wǎng)直播與AR/VR等視頻應(yīng)用。2023/4/3025云計(jì)算平臺(tái)地常見服務(wù)04虛擬私有云（VPC）虛擬私有云地核心就是能讓用戶購(gòu)買地一臺(tái)或多臺(tái)機(jī)器（或其它資源）,能劃分到一個(gè)私網(wǎng),與其它用戶隔離。VPC是隨著云計(jì)算而產(chǎn)生地一種技術(shù),是為了解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在云環(huán)境無法滿足地功能性,安全性,靈活性而生地。虛擬私有云適用于通用性Web應(yīng)用,高安全性服務(wù)。2023/4/3026云計(jì)算平臺(tái)地常見服務(wù)05對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)對(duì)象存儲(chǔ)服務(wù)提供地大數(shù)據(jù)解決方案主要面向海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)分析,歷史數(shù)據(jù)明細(xì)查詢,海量行為日志分析與公事務(wù)分析統(tǒng)計(jì)等場(chǎng)景。例如歷史數(shù)據(jù)明細(xì)查詢地典型場(chǎng)景:流水審計(jì),設(shè)備歷史能耗分析,軌跡回放,車輛駕駛行為分析,精細(xì)化監(jiān)控等。2023/4/30273典型應(yīng)用案例第節(jié)2023/4/3028云計(jì)算在機(jī)場(chǎng)信息系統(tǒng)地設(shè)計(jì)與應(yīng)用機(jī)場(chǎng)信息化管理Web服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器機(jī)場(chǎng)信息化管理將云計(jì)算應(yīng)用于機(jī)場(chǎng)信息管理,可以優(yōu)化機(jī)場(chǎng)系統(tǒng),使其穩(wěn)定運(yùn)行,高效發(fā)展,從而有效提高機(jī)場(chǎng)地服務(wù)水平,提高運(yùn)營(yíng)效率,降低運(yùn)營(yíng)成本。機(jī)場(chǎng)系統(tǒng)有效管理地前提是機(jī)場(chǎng)基礎(chǔ)設(shè)施完善,即機(jī)場(chǎng)服務(wù)到位。同時(shí),逐步建立與完善機(jī)場(chǎng)信息管理系統(tǒng)。在這種情況下,云計(jì)算技術(shù)可以發(fā)揮其巨大地優(yōu)勢(shì)。Web服務(wù)器云計(jì)算技術(shù)是集數(shù)據(jù)計(jì)算,數(shù)據(jù)存儲(chǔ),數(shù)據(jù)處理,網(wǎng)絡(luò)資源管理與資源享于一體地新型信息技術(shù)。它可以大大方便系統(tǒng)地信息管理,具有高效,虛擬化地功能。同時(shí),云計(jì)算技術(shù)可以充分利用資源,大大提高資源地利用率。Web服務(wù)器可以為云計(jì)算技術(shù)地應(yīng)用打下良好地基礎(chǔ)。在機(jī)場(chǎng)Web服務(wù)器上配置相應(yīng)地云計(jì)算軟件,在機(jī)場(chǎng)管理信息服務(wù)器上安裝配套地云計(jì)算軟件,使云計(jì)算技術(shù)發(fā)揮其實(shí)用價(jià)值。數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器在機(jī)場(chǎng)信息系統(tǒng)地管理起著重要地作用,是機(jī)場(chǎng)信息系統(tǒng)必不可少地核心環(huán)節(jié)。在機(jī)場(chǎng)數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)器,通常采用集群系統(tǒng)技術(shù)來應(yīng)用云計(jì)算。集群系統(tǒng)是一個(gè)集式系統(tǒng),它可以結(jié)合單個(gè)服務(wù)器地優(yōu)點(diǎn),充分發(fā)揮整體優(yōu)勢(shì)。在服務(wù)器集群地情況下,系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)享與信息享,大大提高了云計(jì)算地效率。2023/4/3029醫(yī)院信息化建設(shè)云計(jì)算技術(shù)地使用ADBC網(wǎng)上醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)地建立構(gòu)建多機(jī)構(gòu)享平臺(tái)疾病分析系統(tǒng)地建立存儲(chǔ)與享醫(yī)學(xué)影像信息2023/4/3030云計(jì)算在智慧廣電發(fā)展地應(yīng)用在內(nèi)容制作