云资源管理与虚拟化技术 第3章 云计算 平台及关键技术

第3章云计算平台及关键技术3.1主要云计算平台3.2云计算的关键技术 3.1主要云计算平台

1.Google的云计算基础设施

由分布式文件系统GoogleFileSystem(GFS)、大规模分布式数据库BigTable、程序设计模式MapReduce、分布式锁机制Chubby等几个既相互独立又紧密结合的系统组成。图3－1

GFS的体系结构

2.IBM的“蓝云”计算平台

IBM的“蓝云(BlueCloud)”计算平台由一个数据中心、IBMTivoli监控软件、IBMDB2数据库、IBMTivoli部署管理软件、IBMWebSphere应用服务器以及开源虚拟化软件和一些开源信息处理软件共同组成。图3－2

IBM“蓝云”的体系结构

3.Sun的云基础设施

Sun提出的云基础设施体系结构包括服务、应用程序、中间件、操作系统、虚拟服务器、物理服务器等6个层次。

4.微软的WindowsAzure云平台

•全球基础服务层(GlobalFoundationService，GFS)，由遍布全球的第四代数据中心构成

•云基础设施服务层(CloudInfrastructureService)以WindowsAzure操作系统为核心，主要从事虚拟化计算资源管理和智能化任务分配

•应用服务平台，它发挥着构件(buildingblock)的作用，为用户提供一系列的服务，如Live服务、NET服务、SQL服务等

•客户服务层，如WindowsLive、OfficeLive、ExchangeOnline等微软的WindowsAzure云平台架构

5.Amazon的弹性计算云

Amazon的弹性计算云(ElasticComputeCloud，EC2)平台建立在公司内部的大规模计算机、服务器集群上，为用户提供网络界面操作在“云端”运行的各个虚拟机实例(Instance)。用户只需为自己所使用的计算平台实例付费，运行结束后，计费也随之结束。图3－5

Amazon的弹性计算云

6.学术领域提出的云平台

LuisM.Vaquero等人从云计算参与者的角度设计了一种云计算平台的层次结构。该结构中，服务提供商负责为服务消费者提供通过网络访问的各种应用服务，基础架构提供商以服务的形式提供基础设施给服务提供商，从而降低服务提供商的运行成本，提供了更大灵活性和可伸缩性。

美国伊利诺伊大学(UniversityofIllinois)的RobertL.Grossman等人提出并实现了一种基于高性能广域网的云计算平台Sector/Sphere，实验测试显示性能方面优于Hadoop。

澳大利亚墨尔本大学(UniversityofMelbourne)的RajkumarBuyya等人提出了一种面向市场资源分配的云计算平台原型，其中包括用户(User/Broker)、服务等级协议资源分配(SLAResourceAllocator)、虚拟机(VM)、物理机器(PhysicalMachine)等4个实体(层次)。

7.国内云平台

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3.2云计算的关键技术

快速部署(RapidDeployment)

数据中心管理员和用户一直在追求更快、更高效、更灵活的部署方案。云计算环境对快速部署的要求将会更高。

首先，在云环境中资源和应用不仅变化范围大而且动态性高。用户所需的服务主要采用按需部署方式。

其次，不同层次云计算环境中服务的部署模式是不一样的。

另外，部署过程所支持的软件系统形式多样，系统结构各不相同，部署工具应能适应被部署对象的变化。

2.资源调度(ResourceDispatching)

资源调度是指在特定环境下，根据一定的资源使用规则，在不同资源使用者之间进行资源调整的过程。

虚拟机的出现使得所有的计算任务都被封装在一个虚拟机内部。虚拟机的核心技术是虚拟机监控程序，它在虚拟机和底层硬件之间建立一个抽象层，把操作系统对硬件的调用拦截下来，并为该操作系统提供虚拟的内存和CPU等资源。

3.大规模数据处理(MassiveDataProcessing)

以互联网为计算平台的云计算会广泛地涉及大规模数据处理任务。当今流行的大规模数据处理的编程模型是ApacheHadoop的MapReduce编程模型。

MapReduce编程模型将一个任务分成很多更细粒度的子任务，这些子任务能够在空闲的处理节点之间调度，使得处理速度越快的节点处理越多的任务，从而避免处理速度慢的节点延长整个任务的完成时间。

4.大规模消息通信(MassiveMessageCommunication)

云计算的一个核心理念就是资源和软件功能都是以服务的形式发布的，不同服务之间经常需要进行消息通信协作，因此，可靠、安全、高性能的通信基础设施对于云计算的成功至关重要。

异步消息通信机制可以使得云计算每个层次中的内部组件之间及各个层次之间解耦合，并且保证云计算服务的高可用性。

5.大规模分布式存储(MassiveDistributedStorage)

分布式存储要求存储资源能够被抽象表示和统一管理，并且能够保证数据读/写操作的安全性、可靠性、性能等各方面要求。

分布式文件系统允许用户像访问本地文件系统一样访问远程服务器的文件系统，用户可以将自己的数据存储在多个远程服务器上，分布式文件系统基本上都有冗余备份机制和容错机制，以保证数据读/写的正确性。

6.虚拟化技术

虚拟化的核心理念是以透明的方式提供抽象的底层资源，这种抽象方法并不受地理位置或底层资源的物理配置所限。虚拟化技术能够灵活组织多种计算资源，解除上、下层资源的绑定和约束关系，提升资源使用效