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用戶控制的云計(jì)算:透明計(jì)算2目錄一、問(wèn)題的提出二、為什么用戶控制的云計(jì)算?三、透明計(jì)算:用戶控制的云計(jì)算四、透明計(jì)算/云計(jì)算操作系統(tǒng)五、應(yīng)用實(shí)例
3一、問(wèn)題的提出
1.計(jì)算機(jī)的3個(gè)理論基礎(chǔ):差分方程: 模擬世界到數(shù)字世界布爾代數(shù): 數(shù)字運(yùn)算基礎(chǔ)圖靈機(jī): 并行世界到串行世界2.馬克·維瑟(1953~1999):后PC之父 UbiquitousComputing→無(wú)處不在、不知不覺(jué) PervasiveComputing(比爾·蓋茨) 3.2007年IBM、GOOGLE等提出云計(jì)算 4.串行世界正回歸并行世界4一、問(wèn)題的提出1.云計(jì)算的目標(biāo):“通過(guò)對(duì)資源的集中使用和共享,為用戶提供不知不覺(jué)、無(wú)處不在的個(gè)性化服務(wù)”2.云計(jì)算技術(shù)的核心和出發(fā)點(diǎn):從服務(wù)器和網(wǎng)管出發(fā),存儲(chǔ)、運(yùn)算和管理分離以及相應(yīng)的海量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、管理、搜索、瀏覽方法與架構(gòu)(Bigtable、GFS、MapReduce、SaaS、PaaS、IaaS等) 存儲(chǔ):存儲(chǔ)服務(wù)器群 運(yùn)算:前端或指定服務(wù)器群 管理:管理服務(wù)器群
5二、為什么用戶控制的云計(jì)算?1. 用戶控制的云計(jì)算: 云計(jì)算: “存儲(chǔ)、運(yùn)算、管理”分離還應(yīng)加上: “硬件平臺(tái)和OS軟件平臺(tái)Independent”、 “終端系統(tǒng)以流(Stream)方式執(zhí)行程序”由用戶控制:自己的存儲(chǔ)、運(yùn)算和管理6二、為什么用戶控制的云計(jì)算?存儲(chǔ)、運(yùn)算、管理的分離: 網(wǎng)絡(luò)信息獲取、存儲(chǔ)、處理的“精、廣、深”的基礎(chǔ)硬件/軟件平臺(tái)的Independent: 1)用戶可靈活選擇硬件主板或軟件OS,為跨平臺(tái)資源開(kāi)放提供基礎(chǔ) 2)OS可被看做資源,供用戶自由選擇“流”式執(zhí)行: 1)端系統(tǒng)少存儲(chǔ),功耗少、體積小、少升級(jí)、簡(jiǎn)單易用、計(jì)算虛擬化 2)安全性高、易實(shí)現(xiàn)云管理 3)保護(hù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)7透明計(jì)算:用戶控制的云計(jì)算
從網(wǎng)絡(luò)(并行)計(jì)算角度出發(fā),把存儲(chǔ)、運(yùn)算、管理進(jìn)行邏輯或物理分離,在執(zhí)行上進(jìn)行有緩存的流式運(yùn)算;把計(jì)算還原成“不知不覺(jué)、用戶可控”的個(gè)性化服務(wù)。1.什么是透明計(jì)算?8三、透明計(jì)算:用戶控制的云計(jì)算特點(diǎn):運(yùn)算:虛擬化的前端和指定服務(wù)器存儲(chǔ):網(wǎng)絡(luò)化的云后端管理:集中化的后端終端:輕巧移動(dòng)小型虛擬化的前端服務(wù):用戶選擇
9
2.關(guān)鍵技術(shù)1)主板BIOS和傳統(tǒng)OS之間的標(biāo)準(zhǔn)接口標(biāo)準(zhǔn)接口:例如EFI(新一代BIOS)X86MIPS數(shù)字電視板ARM透明計(jì)算操作系統(tǒng)10
調(diào)度與管理模塊UEFI服務(wù)模塊/協(xié)議UEFI服務(wù)模塊/協(xié)議TNOS客戶端TNOS服務(wù)器端UEFI服務(wù)模塊/協(xié)議其他操作系統(tǒng)(虛擬執(zhí)行)協(xié)議MRBPNSAPUDP…其他操作系統(tǒng)(虛擬執(zhí)行)協(xié)議MRBPNSAPUDP…TNOS客戶端其他操作系統(tǒng)其他操作系統(tǒng)其他操作系統(tǒng)2)基于標(biāo)準(zhǔn)接口的MetaOS(管理其他操作系統(tǒng)等網(wǎng)絡(luò)軟硬件資源)11
例如:3)各硬件平臺(tái)和MetaOS的驅(qū)動(dòng)程序接口,供用戶選擇硬件平臺(tái)計(jì)算平臺(tái)數(shù)字家電電話服務(wù)PC手機(jī)MIDLID不同硬件平臺(tái)電話服務(wù)同一服務(wù)透明操作系統(tǒng)客戶端透明操作系統(tǒng)服務(wù)端MRBPNSAP…12
4)MetaOS和傳統(tǒng)OS的接口,供用戶選擇軟件平臺(tái)和服務(wù)有線或無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)終端系統(tǒng)(MID)skype計(jì)算電視Internet卡拉OKDVDQQiPadOVi操作系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)終端不同服務(wù)不同操作系統(tǒng)服務(wù)透明操作系統(tǒng)服務(wù)端透明操作系統(tǒng)客戶端MRBPNSAP…不同硬件和網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)13
客戶端硬件BIOS服務(wù)端硬件BIOS透明操作系統(tǒng)服務(wù)器端客戶端硬件BIOS5)云管理/虛擬/輕載的端到端服務(wù)透明操作系統(tǒng)客戶端透明操作系統(tǒng)客戶端透明操作系統(tǒng)服務(wù)器端MRBPNSAPUDP…MRBPNSAPUDP…終端輕載終端輕載OS&APP集中管理14I/OCPU總線外存內(nèi)存
I/OCPU外存內(nèi)存總線ServersClients操作系統(tǒng)應(yīng)用程序6)有緩沖的“流”執(zhí)行服務(wù)請(qǐng)求泛在網(wǎng)絡(luò)服務(wù)響應(yīng)(塊)15四、透明計(jì)算/云計(jì)算操作系統(tǒng)1.OS的基本概念與變遷操作系統(tǒng):管理和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中硬件和軟件資源的系統(tǒng)軟件20世紀(jì)40年代20世紀(jì)50年代20世紀(jì)60年代20世紀(jì)70年代20世紀(jì)80年代21世紀(jì)00年代無(wú)操作系統(tǒng)批處理系統(tǒng)多道程序系統(tǒng)分時(shí)系統(tǒng)有網(wǎng)絡(luò)功能的操作系統(tǒng)新型操作系統(tǒng)...16四、透明計(jì)算/云計(jì)算操作系統(tǒng)2.操作系統(tǒng)的兩條技術(shù)路線1)單機(jī)操作系統(tǒng)(Windows,Linux,Symbian)單機(jī)、通信協(xié)議、通用2)嵌入式網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)(Chrome、iOS等)單機(jī)、通信協(xié)議、專用、網(wǎng)絡(luò)資源平臺(tái)3)考慮第3類?kernel分布在網(wǎng)絡(luò)、協(xié)議通信、管理OS在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)資源?
17四、透明計(jì)算/云計(jì)算OS(底層的OS)
3.為什么要透明計(jì)算/云計(jì)算OS?是研發(fā)新的OS取代已有OS,還是研制管理OS的OS?(將OS看作一類網(wǎng)絡(luò)資源)?
網(wǎng)絡(luò)資源是分開(kāi)管理有效安全?還是協(xié)同管理有效安全?18五、透明計(jì)算/云計(jì)算操作系統(tǒng)4關(guān)鍵技術(shù)Kernel的布局網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度→虛擬計(jì)算與中央管理網(wǎng)絡(luò)中斷/驅(qū)動(dòng)→虛擬計(jì)算與服務(wù)網(wǎng)絡(luò)資源分配/回收→網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)與管理網(wǎng)絡(luò)資源搜索與導(dǎo)航→搜索引擎和瀏覽器網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)→非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)庫(kù)底層通信→新的傳輸協(xié)議界面→便于服務(wù)體系結(jié)構(gòu)和硬件→網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì)19五、透明計(jì)算/云計(jì)算操作系統(tǒng)單機(jī)的中斷與驅(qū)動(dòng)(缺頁(yè)中斷、鍵盤(pán)中斷等)網(wǎng)絡(luò)的中斷與驅(qū)動(dòng)(boot區(qū)啟動(dòng)中斷、網(wǎng)絡(luò)缺頁(yè)中斷等)5技術(shù)問(wèn)題示例:網(wǎng)絡(luò)中斷/驅(qū)動(dòng)
單機(jī)中斷單機(jī)(有存儲(chǔ))中斷恢復(fù)中斷執(zhí)行過(guò)程處理單機(jī)(無(wú)存儲(chǔ))中斷恢復(fù)中斷執(zhí)行過(guò)程網(wǎng)絡(luò)中斷:傳輸傳輸網(wǎng)絡(luò)中斷處理服務(wù)器執(zhí)行過(guò)程20龍星2000小寶1小寶2網(wǎng)銳2110龍星40001
臺(tái)式應(yīng)用六、幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例部隊(duì)企業(yè)農(nóng)村教育用于教育培訓(xùn)、管理等,取代原有PC,降低成本1/2以上提高了可管理性和安全性21五、幾個(gè)應(yīng)用實(shí)例2手機(jī)應(yīng)用3平板電腦224.“流”式管理與監(jiān)測(cè) 管理程序資源存儲(chǔ)在服務(wù)器端, 用戶訪問(wèn)該服務(wù)器時(shí)按訪問(wèn)路徑將管理程序代理安置在端系統(tǒng)和路由器等上,并
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