云計算架構(gòu)比較和關(guān)鍵技術(shù)講解2

云計算架構(gòu)比較和關(guān)鍵技術(shù)講解演示文稿目前一頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點云計算架構(gòu)比較和關(guān)鍵技術(shù)講解目前二頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點

近年來，云計算已成為IT業(yè)界最熱門的研究方向之一。幾乎所有的主流IT廠商都在談?wù)撛朴嬎?，既包括硬件廠商（IBM、英特爾等）、軟件開發(fā)商（微軟等），也包括互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)提供商（Google、Amazon等）和電信運營商（AT&T、中國移動等）。這些企業(yè)覆蓋了整個IT產(chǎn)業(yè)鏈，構(gòu)建了一個完整的云計算生態(tài)系統(tǒng)。引言3目前三頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點

引言什么是云計算?4目前四頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點云計算的最終目標是將計算、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、煤氣和電話那樣使用計算機資源。引言5目前五頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點云計算概述云計算體系結(jié)構(gòu)云計算關(guān)鍵技術(shù)云計算研究現(xiàn)狀云計算機遇與挑戰(zhàn)云計算與分布式處理目錄6目前六頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.1云計算起源2006年3月，亞馬遜推出彈性計算云服務(wù)。2006年8月9日，Google首席執(zhí)行官埃里克·施密特在搜索引擎大會首次提出“云計算”的概念。2007年10月，Google與IBM開始在美國大學校園，推廣云計算的計劃，這項計劃希望能降低分散式計算技術(shù)在學術(shù)研究方面的成本，并為這些大學提供相關(guān)的軟硬件設(shè)備及技術(shù)支持。2008年7月29日，雅虎、惠普和英特爾宣布一項涵蓋美國、德國和新加坡的聯(lián)合研究計劃，推出云計算研究測試床，推進云計算。該計劃要與合作伙伴創(chuàng)建6個數(shù)據(jù)中心作為研究試驗平臺，每個數(shù)據(jù)中心配置1400個至4000個處理器。2008年8月3日，戴爾正在申請“云計算”商標。戴爾在申請文件中稱，云計算是“在數(shù)據(jù)中心和巨型規(guī)模的計算環(huán)境中，為他人提供計算機硬件定制制造”。7目前七頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.1云計算起源2010年3月5日，Novell與云安全聯(lián)盟（CSA）共同宣布一項供應(yīng)商中立計劃，名為“可信任云計算計劃”。2010年7月，美國國家航空航天局和包括Rackspace、AMD、Intel、戴爾等支持廠商共同宣布“OpenStack”開放源代碼計劃。微軟在2010年10月表示支持OpenStack與WindowsServer2008R2的集成；而Ubuntu已把OpenStack加至11.04版本中。2011年2月，思科系統(tǒng)正式加入OpenStack，重點研制OpenStack的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。8目前八頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.1云計算起源（續(xù)）計算資源的演進：從集中到分步再到集中計算時代網(wǎng)絡(luò)時代云時代9目前九頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.2云計算發(fā)展路線10目前十頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.2.1并行計算11ParallelComputing是指同時使用多種計算資源解決計算問題的過程，其主要目的是快速解決大型且復(fù)雜的計算問題特點：把計算任務(wù)分派給系統(tǒng)內(nèi)的多個運算單元并行機的多CPU和多存儲器并行計算問題的特征將工作分離成離散部分，有助于同時解決隨時并及時地執(zhí)行多個程序指令（多CPU同時運行）多計算資源下解決問題的耗時要少于單個計算資源下的耗時目前十一頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.2.2分布式計算12DistributedComputing所謂分布式計算是一門計算機科學，它研究如何把一個需要非常巨大的計算能力才能解決的問題分成許多小的部分，然后把這些部分分配給許多計算機進行處理，最后把這些計算結(jié)果綜合起來得到最終的結(jié)果。特點：把計算任務(wù)分派給網(wǎng)絡(luò)中的多臺獨立的機器優(yōu)點：稀有資源可以共享通過分布式計算可以在多臺計算機上平衡計算負載可以把程序放在最適合運行它的計算機上目前十二頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.2.3云計算13硬件為中心軟件為中心服務(wù)為中心PCC/S云計算數(shù)據(jù)在云端：不怕丟失，不必備份；軟件在云端：不必下載自動升級；無所不在的計算：在任何時間、任何地點、任何設(shè)備登錄即可進行計算服務(wù)；強大的計算：空間大，快速度。目前十三頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.2.3云計算（續(xù)）14電：從購買發(fā)電設(shè)備到購買電力服務(wù)信息：從購買軟硬件到購買信息服務(wù)發(fā)電機現(xiàn)代發(fā)電廠計算軟件存儲信息服務(wù)提供商有了云計算，廣大用戶無需自購軟、硬件，甚至無需知道是誰提供的服務(wù)，只關(guān)注自己真正需要什么樣的資源或者得到什么樣的服務(wù)。目前十四頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.3云計算定義維基百科：是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的計算方式，通過這種方式，共享的軟硬件資源和信息可以按需提供給計算機和其他設(shè)備。Google：將所有的計算和應(yīng)用放置在“云”中，設(shè)備終端不需要安裝任何東西，通過互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)來分享程序和服務(wù)。微軟：認為云計算的應(yīng)是“云+端”的計算，將計算資源分散分布，部分資源放在云上，部分資源放在用戶終端，部分資源放在合作伙伴處，最終由用戶選擇合理的計算資源分布。美國國家標準與技術(shù)實驗室：云計算是一個提供便捷的通過互聯(lián)網(wǎng)訪問一個可定制的IT資源共享池能力的按使用量付費模式（IT資源包括網(wǎng)絡(luò)，服務(wù)器，存儲，應(yīng)用，服務(wù)），這些資源能夠快速部署，并只需要很少的管理工作或很少的與服務(wù)供應(yīng)商的交互；到目前為止，云計算還沒有一個統(tǒng)一的定義。云計算領(lǐng)先者如Google、Microsoft等IT廠商，依據(jù)各自的利益和各自不同的研究視角都給出了對云計算的定義和理解。15目前十五頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.3云計算定義(續(xù))狹義云計算

狹義云計算是指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需的資源（硬件、平臺、軟件）。廣義云計算廣義云計算是指服務(wù)的交付和使用模式，通過網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴展的方式獲得所需的服務(wù)。這種服務(wù)可以是IT和軟件、互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)的，也可以是任意其它的服務(wù)。16目前十六頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.4云計算基本特征17目前十七頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.5云計算優(yōu)勢18按需服務(wù)快速服務(wù)通用性高可靠性極其廉價超大規(guī)模虛擬化高擴展性目前十八頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.6云計算模式19軟件即服務(wù)（SaaS）——SoftwareasaService平臺即服務(wù)（PaaS）——PlatformasaService基礎(chǔ)設(shè)施既服務(wù)（IaaS）——InfrastructureasaService目前十九頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.6云計算模式(續(xù))20服務(wù)多租賃化平臺可伸縮化資源虛擬化云計算的服務(wù)體系目前二十頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.6.1軟件即服務(wù)（SaaS）21提供給客戶的服務(wù)是服務(wù)商運行在云計算基礎(chǔ)設(shè)施上的應(yīng)用程序，可以在各種客戶端設(shè)備上通過瘦客戶端界面訪問，比如瀏覽器?？蛻舨恍枰芾砘蚩刂频牡讓拥脑朴嬎慊A(chǔ)設(shè)施，包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、存儲，甚至單個應(yīng)用程序的功能.

如：GoogleAPPS、SoftWare+Services；目前二十一頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.6.2平臺即服務(wù)（PaaS）22提供給客戶的是將客戶用供應(yīng)商提供的開發(fā)語言和工具（例如Java，python,.Net）創(chuàng)建的應(yīng)用程序部署到云計算基礎(chǔ)設(shè)施上去?？蛻舨恍枰芾砘蚩刂频牡讓拥脑苹A(chǔ)設(shè)施，包括網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器、操作系統(tǒng)、存儲，但客戶能控制部署的應(yīng)用程序，也可能控制應(yīng)用的托管環(huán)境配置。如：IBMITFactory、GoogleAPPEngine、F；目前二十二頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點SaaS&PaaS示例23定制化硬件，集裝箱式數(shù)據(jù)中心云計算IT平臺Google應(yīng)用托管的第三方應(yīng)用Google云計算IT架構(gòu)搜索廣告VoIP/IM地圖服務(wù)照片分享郵件視頻分享辦公套件日歷GFSBigTableMapReduce集群管理－SaaS&PaaS目前二十三頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.6.3基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）24提供給客戶的是出租處理能力、存儲、網(wǎng)絡(luò)和其它基本的計算資源，用戶能夠部署和運行任意軟件，包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序?？蛻舨还芾砘蚩刂频牡讓拥脑朴嬎慊A(chǔ)設(shè)施，但能控制操作系統(tǒng)、儲存、部署的應(yīng)用，也有可能選擇網(wǎng)絡(luò)組件（例如，防火墻，負載均衡器）。如：AmazoEc2、IBMBlueCloud、SunGrid；目前二十四頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點實例25戰(zhàn)略：利用內(nèi)部IT資源平臺，對外提供IT公用服務(wù)作為云計算的推動者，Amazon歷經(jīng)2年多時間形成了基本成熟的云計算服務(wù)商業(yè)模式計算，存儲，帶寬等IT基礎(chǔ)設(shè)施出租Web基礎(chǔ)能力，電子商務(wù)基本能力作為服務(wù)出租按需使用，按需付費網(wǎng)上支付客戶互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用開發(fā)者企業(yè)（納斯達克，紐約時報）面向全球，目前主要集中在北美和歐洲，09年已經(jīng)啟動中國市場拓展合作伙伴IBM、Microsoft、Oracle、Google、AppleAmazonTechnologyPlatform（計算，存儲，網(wǎng)絡(luò)）EC2S3SimpleDBSQSDevPayFPSMTAlexaSearchFWSOther…計算支付訂單履行搜索人工智能AWS–AmazonWebServices存儲數(shù)據(jù)庫消息隊列計費其他設(shè)施能力進展到08年11月為止，已經(jīng)有45萬開發(fā)者基于AmazonAWS開發(fā)Web應(yīng)用存儲對象數(shù)從07年4月份50億增長到08年10月份的290億，在一年半的時間里增長6倍08年云服務(wù)收入約4億美金目前二十五頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點26目前二十六頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.7云計算部署模式27類型特征公共云（1）一般由大型IT服務(wù)商利用自己的云基礎(chǔ)架構(gòu)，向所有用戶提供云計算服務(wù)；（2）用戶可以通過互聯(lián)網(wǎng)訪問公共云中的服務(wù)，但不能長期獨占；（3）云端提供的服務(wù)具有通用性；私有云（1）組織機構(gòu)自己搭建云基礎(chǔ)架構(gòu)，面向組織機構(gòu)內(nèi)部或特定客戶；（2）組織機構(gòu)對自己的云計算平臺具有自主權(quán)，可以根據(jù)自己的需求進行自主創(chuàng)新；（3）云端提供的服務(wù)具有針對性；混合云（1）組織機構(gòu)同時混合使用公共云和私有云；（2）組織機構(gòu)對私有云具有自主權(quán)，但對公共云沒有自主權(quán)；（3）組織機構(gòu)可以在公共云提供的通用服務(wù)基礎(chǔ)上，運用自己的私有云，開發(fā)具有針對自己需求的混合云。目前二十七頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點部署層次的類型28平臺即服務(wù)PlatformasaServiceHighVolumeTransactionsSoftwareasaService服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)存儲Metering監(jiān)控計費服務(wù)云開發(fā)云企業(yè)云多租賃安全中間件協(xié)作業(yè)務(wù)服務(wù)CRM/ERP/HR定制服務(wù)數(shù)據(jù)中心虛擬化，動態(tài)供應(yīng)服務(wù)管理J2EEOn-ramps服務(wù)封裝Ajax開發(fā)On-ramps開發(fā)工具與其他云的互操作軟件即服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)1.7云計算部署模式（續(xù)）目前二十八頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點1.8云計算推動力量29虛擬化技術(shù)寬帶的普及互聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用增加服務(wù)器瀏覽器開發(fā)技術(shù)的進步IT基礎(chǔ)設(shè)施利用率低下數(shù)據(jù)中心能耗問題突出IT管理與維護成本提高….目前二十九頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點云計算的基本原理是通過使計算分布在大量的計算服務(wù)器上，而非本地計算機或遠程服務(wù)器中，企業(yè)數(shù)據(jù)中心的運行將更與互聯(lián)網(wǎng)相似。這使得企業(yè)能夠?qū)①Y源切換到需要的應(yīng)用上，根據(jù)需求訪問計算機和存儲系統(tǒng)。2云計算體系結(jié)構(gòu)30目前三十頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點2.1云計算體系邏輯結(jié)構(gòu)用戶互動

界面系統(tǒng)管理資源工具服務(wù)器服務(wù)目錄監(jiān)控和測定31云用戶端：提供云用戶請求服務(wù)的交互界面，也是用戶使用云的入口，用戶通過Web瀏覽器可以注冊、登錄及定制服務(wù)、配置和管理用戶。打開應(yīng)用實例與本地操作桌面系統(tǒng)一樣。服務(wù)目錄：云用戶在取得相應(yīng)的權(quán)限后可以選擇或定制的服務(wù)列表，也可以對已有服務(wù)進行退訂的操作，在云用戶端界面生產(chǎn)相應(yīng)的圖標或列表的形式展示相關(guān)服務(wù)。目前三十一頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點2.1云計算體系邏輯結(jié)構(gòu)(續(xù))32管理系統(tǒng)和部署工具：提供管理和服務(wù)，能管理云用戶，能對用戶授權(quán)、認證、登錄進行管理，并可以管理可用計算資源和服務(wù)，接收用戶發(fā)送的請求，根據(jù)用戶請求轉(zhuǎn)發(fā)相應(yīng)的程序，調(diào)度資源智能地部署資源和應(yīng)用，動態(tài)部署、配置和回收資源。監(jiān)控：監(jiān)控和計量云系統(tǒng)資源的使用情況，以便做出迅速反應(yīng)，完成借點同步配置、負載均衡配置和資源監(jiān)控，確保資源能順利分配給合適的用戶。服務(wù)器集群：虛擬的或物理的服務(wù)器，由管理系統(tǒng)來管理負載、高并發(fā)量的用戶請求處理、大運算量計算處理、用戶Web應(yīng)用服務(wù)，云數(shù)據(jù)存儲時采用相應(yīng)數(shù)據(jù)切割算法，采用并行方式上傳和下載大容量數(shù)據(jù)。用戶可以通過云用戶端從列表中選擇所需的服務(wù)，其請求通過管理系統(tǒng)調(diào)度相應(yīng)的資源，并通過部署工具分發(fā)請求、配置Web應(yīng)用。目前三十二頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點2.2云計算技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)33目前三十三頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點34云計算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)分為4層：物理資源層、資源池層、管理中間件層和SOA構(gòu)建層（如上圖）；物理資源層包括計算機、存儲器、網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、數(shù)據(jù)庫和軟件等；資源池層是將大量相同類型的資源構(gòu)成同構(gòu)或接近同構(gòu)的資源池，如計算資源池、數(shù)據(jù)資源池等。構(gòu)建資源池更多是物理資源的集成和管理工作，例如研究在一個標準集裝箱的空間如何裝下2000個服務(wù)器、解決散熱和故障節(jié)點替換的問題并降低能耗。2.2云計算技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)）目前三十四頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點35管理中間件負責對云計算的資源進行管理，并對眾多應(yīng)用任務(wù)進行調(diào)度，使資源能夠高效、安全地為應(yīng)用提供服務(wù)；SOA構(gòu)建層將云計算能力封裝成標準的WebServices服務(wù)，并納入到SOA體系進行管理和使用，包括服務(wù)注冊、查找、訪問和構(gòu)建服務(wù)工作流等。管理中間件和資源池層是云計算技術(shù)的最關(guān)鍵部分，SOA構(gòu)建層的功能更多依靠外部設(shè)施提供。2.2云計算技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)）目前三十五頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點36計算的管理中間件負責資源管理、任務(wù)管理、用戶管理和安全管理等工作。資源管理負責均衡地使用云資源節(jié)點，檢測節(jié)點的故障并試圖恢復(fù)或屏蔽之，并對資源的使用情況進行監(jiān)視統(tǒng)計；任務(wù)管理負責執(zhí)行用戶或應(yīng)用提交的任務(wù)，包括完成用戶任務(wù)映象(Image)的部署和管理、任務(wù)調(diào)度、任務(wù)執(zhí)行、任務(wù)生命期管理等等；2.2云計算技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)）目前三十六頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點37用戶管理是實現(xiàn)云計算商業(yè)模式的一個必不可少的環(huán)節(jié)，包括提供用戶交互接口、管理和識別用戶身份、創(chuàng)建用戶程序的執(zhí)行環(huán)境、對用戶的使用進行計費等；安全管理保障云計算設(shè)施的整體安全，包括身份認證、訪問授權(quán)、綜合防護和安全審計等。2.2云計算技術(shù)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（續(xù)）目前三十七頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點2.3云計算和下一代IT架構(gòu)38商業(yè)流程協(xié)作消息服務(wù)/資源管理&安全集成&開發(fā)用戶界面&接口虛擬應(yīng)用虛擬信息虛擬存儲虛擬進程底層結(jié)構(gòu)虛擬強化:減少費用&提高質(zhì)量虛擬化:簡單接入,

提高終端用戶管理

&使用最大化自動化:提高速度和預(yù)言性

&減少勞動力

目前三十八頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點39協(xié)作消息商業(yè)流程服務(wù)/資源管理&安全集成&開發(fā)虛擬信息虛擬存儲虛擬進程底層結(jié)構(gòu)虛擬虛擬應(yīng)用云計算應(yīng)用(“Software-as-a-Service”)用戶界面&接口2.3云計算和下一代IT架構(gòu)(續(xù))目前三十九頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點40Integration,Event

&Deployment協(xié)作消息服務(wù)/資源管理&安全集成&開發(fā)云平臺(“Platform-as-a-Service”)商業(yè)流程用戶界面&接口虛擬應(yīng)用虛擬信息底層結(jié)構(gòu)虛擬虛擬存儲虛擬進程2.3云計算和下一代IT架構(gòu)(續(xù))目前四十頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點41協(xié)作/消息商業(yè)流程服務(wù)/資源管理&安全用戶界面&接口虛擬應(yīng)用虛擬信息虛擬存儲虛擬進程底層結(jié)構(gòu)虛擬集成&開發(fā)云協(xié)作2.3云計算和下一代IT架構(gòu)(續(xù))目前四十一頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點42商業(yè)流程協(xié)作/消息服務(wù)/資源管理&安全集成&開發(fā)用戶界面&接口虛擬應(yīng)用虛擬信息虛擬存儲云存儲云服務(wù)器/處理虛擬進程底層結(jié)構(gòu)虛擬2.3云計算和下一代IT架構(gòu)(續(xù))目前四十二頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點43服務(wù)/資源管理&安全服務(wù)/資源管理&安全協(xié)作/消息商業(yè)流程用戶界面&接口虛擬應(yīng)用VirtualizedInformation底層結(jié)構(gòu)虛擬虛擬進程虛擬存儲集成&開發(fā)虛擬信息基礎(chǔ)設(shè)施(“Infrastructure-as-a-Service”)軟件(“Software-as-a-Service”)2.3云計算和下一代IT架構(gòu)(續(xù))目前四十三頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點44云計算還應(yīng)包含On-Premisesoftware(e.g.,電子設(shè)備)Service/ResourceMgmt&Security服務(wù)/資源管理&安全協(xié)作/消息商業(yè)流程用戶界面&接口

虛擬應(yīng)用VirtualizedInformation

底層虛擬結(jié)構(gòu)虛擬進程虛擬儲存集成&開發(fā)

虛擬信息Serv442.3云計算和下一代IT架構(gòu)(續(xù))目前四十四頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點虛擬化技術(shù)分布式技術(shù)數(shù)據(jù)中心構(gòu)建技術(shù)云計算安全技術(shù)云計算編程模型…….3.云計算關(guān)鍵技術(shù)45

云計算的目標是以低成本的方式提供高可靠、高可用、規(guī)模可伸縮的個性化服務(wù)。為了達到這個目標，需要數(shù)據(jù)中心管理、虛擬化、海量數(shù)據(jù)處理、資源管理與調(diào)度、QoS保證、安全與隱私保護等若干關(guān)鍵技術(shù)加以支持。目前四十五頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點云計算與相關(guān)技術(shù)的聯(lián)系46目前四十六頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點47云計算體系架構(gòu)目前四十七頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點IaaS層是云計算的基礎(chǔ)。通過建立大規(guī)模數(shù)據(jù)中心，IaaS層為上層云計算服務(wù)提供海量硬件資源。同時，在虛擬化技術(shù)的支持下，IaaS層可以實現(xiàn)硬件資源的按需配置，并提供個性化的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。主要研究問題：如何建設(shè)低成本、高效能的數(shù)據(jù)中心；如何拓展虛擬化技術(shù)，實現(xiàn)彈性、可靠的基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)。3.1IaaS層關(guān)鍵技術(shù)48目前四十八頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點數(shù)據(jù)中心相關(guān)技術(shù)49消除異構(gòu)化系統(tǒng)之間障礙快速動態(tài)部署資源和服務(wù)云計算平臺對資源的獨立，兼容各類應(yīng)用平臺計算，存儲，網(wǎng)絡(luò)資源的智能化統(tǒng)一管理面向業(yè)務(wù)的資源的定制化部署虛擬化技術(shù)與綠色科技結(jié)合，降低能耗先進、高效、智能的系統(tǒng)散熱方案智能化的環(huán)境控制和能效管理系統(tǒng)虛擬化提高資源利用率，簡化管理維度，節(jié)省維護成本支持異構(gòu)資源兼容，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的平滑升級下一代數(shù)據(jù)中心的特征基于云計算的基礎(chǔ)架構(gòu)虛擬化智能綠色低成本目前四十九頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點

與傳統(tǒng)的企業(yè)數(shù)據(jù)中心不同，云計算數(shù)據(jù)中心具有以下特點

自治性。

規(guī)模經(jīng)濟。

規(guī)模可擴展。研究重點：①數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

以低成本、高帶寬、高可靠的方式連接大規(guī)模計算節(jié)點；②數(shù)據(jù)中心節(jié)能技術(shù)數(shù)據(jù)中心相關(guān)技術(shù)50目前五十頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點虛擬化技術(shù)51虛擬化（Virtualization）是將計算機物理資源如服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)存及存儲等予以抽象、轉(zhuǎn)換后呈現(xiàn)出來，使用戶可以采用比原本的組態(tài)更好的方式來應(yīng)用這些資源。這些資源的新虛擬部份是不受現(xiàn)有資源的架設(shè)方式，地域或物理組態(tài)所限制。包括：

軟件虛擬化

硬件輔助虛擬化

操作系統(tǒng)級虛擬化目前五十一頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點虛擬化技術(shù)52HPInternetWANLANCRMERPSCM非虛擬化環(huán)境難以管理無靈活性投資回報率低眾多分立的采購VHCIVPNVirtualServerVirtualStorageCRMERPSCM虛擬化環(huán)境可管理性高靈活的基礎(chǔ)架構(gòu)良好的投資回報統(tǒng)一的采購目前五十二頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點虛擬化技術(shù)53數(shù)據(jù)中心為云計算提供了大規(guī)模資源。為了實現(xiàn)基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)的按需分配，需要研究虛擬化技術(shù)。虛擬化是IaaS層的重要組成部分，也是云計算的最重要特點。虛擬化技術(shù)可以提供以下特點。資源分享資源定制細粒度資源管理為了進一步滿足云計算彈性服務(wù)和數(shù)據(jù)中心自治性的需求，需要研究虛擬機快速部署和在線遷移技術(shù)。虛擬機快速部署技術(shù)虛擬機在線遷移技術(shù)目前五十三頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點PaaS層作為3層核心服務(wù)的中間層，既為上層應(yīng)用提供簡單、可靠的分布式編程框架，又需要基于底層的資源信息調(diào)度作業(yè)、管理數(shù)據(jù)，屏蔽底層系統(tǒng)的復(fù)雜性。隨著數(shù)據(jù)密集型應(yīng)用的普及和數(shù)據(jù)規(guī)模的日益龐大，PaaS層需要具備存儲與處理海量數(shù)據(jù)的能力。

主要技術(shù)包括：海量數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)資源管理與調(diào)度技術(shù)3.2PaaS層關(guān)鍵技術(shù)54目前五十四頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點海量數(shù)據(jù)存儲技術(shù)

云計算環(huán)境中的海量數(shù)據(jù)存儲既要考慮存儲系統(tǒng)的I/O性能，又要保證文件系統(tǒng)的可靠性與可用性。如為Google設(shè)計了GFS（googlefilesystem），GFS對其應(yīng)用環(huán)境做了6點假設(shè)：①系統(tǒng)架設(shè)在容易失效的硬件平臺上；②需要存儲大量GB級甚至TB級的大文件；③文件讀操作以大規(guī)模的流式讀和小規(guī)模的隨機讀構(gòu)成；④文件具有一次寫多次讀的特點；⑤系統(tǒng)需要有效處理并發(fā)的追加寫操作；⑥高持續(xù)I/O帶寬比低傳輸延遲重要。海量數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)55目前五十五頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點海量數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)56GFS執(zhí)行流程目前五十六頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點數(shù)據(jù)處理技術(shù)與編程模型

PaaS平臺不僅要實現(xiàn)海量數(shù)據(jù)的存儲，而且要提供面向海量數(shù)據(jù)的分析處理功能。由于PaaS平臺部署于大規(guī)模硬件資源上，所以海量數(shù)據(jù)的分析處理需要抽象處理過程，并要求其編程模型支持規(guī)模擴展，屏蔽底層細節(jié)并且簡單有效。如：MapReduce是Google提出的并行程序編程模型海量數(shù)據(jù)存儲與處理技術(shù)57MapReduce的執(zhí)行過程目前五十七頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點副本管理技術(shù)任務(wù)調(diào)度算法任務(wù)容錯機制資源管理與調(diào)度技術(shù)58目前五十八頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點為了使云計算核心服務(wù)高效、安全地運行，需要服務(wù)管理技術(shù)加以支持。服務(wù)管理技術(shù)包括:QoS保證機制安全與隱私保護技術(shù)資源監(jiān)控技術(shù)服務(wù)計費模型….3.3服務(wù)管理層59目前五十九頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點4.云計算研究現(xiàn)狀60IBM：藍云計劃 谷歌：GoogleApp

Engine亞馬遜：彈性計算云ElasticComputeCloud(EC2) 微軟：WindowsAzureplatform 惠普、英特爾、雅虎：OpenCirrus云計算測試平臺Salesforce：軟件服務(wù)提供商…

目前六十頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點4.云計算研究現(xiàn)狀61目前六十一頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點4.云計算研究現(xiàn)狀62Google101計劃:卡耐基梅隆大學，MIT，斯坦福大學，加利福尼亞大學伯克利分校，馬里蘭大學和華盛頓大學。學生們學習如何調(diào)整自己的程序來適應(yīng)Google計算機，并雄心勃勃地設(shè)計開發(fā)網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的項目這些數(shù)據(jù)可能用于開發(fā)新藥品和療法、制造新的清潔能源、甚至預(yù)測地震2007年一年就增加了4個新的數(shù)據(jù)中心，平均每個成本達6億美元目前六十二頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點4.云計算研究現(xiàn)狀63Google目前六十三頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點4.云計算研究現(xiàn)狀64GoogleAppEngine目前六十四頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點4.云計算研究現(xiàn)狀65GoogleAppEngineGoogleAppEngine提供運行和開發(fā)的基礎(chǔ)平臺，允許開發(fā)人員編寫網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，上傳至AppEngine部署運行支持Java和Python兩種開發(fā)語言AppEngine應(yīng)用程序易于構(gòu)建和維護，并可根據(jù)訪問量和數(shù)據(jù)存儲需要，進行伸縮。將應(yīng)用程序隔離在它自己的安全可靠環(huán)境中，該環(huán)境與網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的硬件、操作系統(tǒng)和物理位置無關(guān)目前六十五頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點4.云計算研究現(xiàn)狀66云計算時代的分布并行編程技術(shù)分布并行數(shù)據(jù)處理技術(shù)GoogleMapReduceHadoopMapReduce

分布式文件系統(tǒng)GoogleFileSystemHadoop

DistributedFileSystem分布式數(shù)據(jù)庫Google

BigTableHadoopHBase云計算的分布并行編程技術(shù)目前六十六頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點4.云計算研究現(xiàn)狀67分布并行數(shù)據(jù)處理MapReduce用于大規(guī)模數(shù)據(jù)并行處理數(shù)據(jù)量大（超過1TB）在成百上千個CPU上并行處理用戶只需實現(xiàn)下面接口 map(in_key,in_value)-> (out_key,intermediate_value)list reduce(out_key,intermediate_valuelist)-> out_valuelist目前六十七頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點分布并行數(shù)據(jù)處理（續(xù)）68MapReduce架構(gòu)目前六十八頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點4.MapReduce實現(xiàn)原理69目前六十九頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點分布式文件系統(tǒng)70GoogleFileSystem（GFS）需求：在廉價、相對不可靠的計算機上對巨量數(shù)據(jù)進行冗余存儲。為什么不用現(xiàn)有的文件系統(tǒng)？--Google面對特殊的挑戰(zhàn)文件較大，每個都在100M以上，通常為幾個GB文件通常需要頻繁的追加用流方式讀取高吞吐量低延遲針對上述問題，GFS在文件系統(tǒng)性能和可伸縮性方面進行了優(yōu)化設(shè)計。目前七十頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點Google文件系統(tǒng)(GFS)71Google

48%MSN

19%Yahoo

33%客戶端客戶端客戶端互為備份管理節(jié)點GFS主節(jié)點GFS主節(jié)點C0C1C2C5數(shù)據(jù)結(jié)點1C0C2C5數(shù)據(jù)結(jié)點NC1C5數(shù)據(jù)結(jié)點2…客戶端客戶端客戶端客戶端客戶端客戶端C1目前七十一頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點分布式文件系統(tǒng)（續(xù)）72GFS的設(shè)計理念文件用塊存儲每個塊固定為64MB通過冗余解決可靠性問題每個塊同時拷貝在3個塊服務(wù)器上主服務(wù)器負責協(xié)調(diào)訪問和保存元數(shù)據(jù)簡單化的集中管理定制化的API無數(shù)據(jù)緩存較大文件塊和流式讀取使得緩存效果不佳目前七十二頁\總數(shù)八十一頁\編于二十二點分布式數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)73GoogleBigTa