云计算技术与设备PPT课件.pptx

云计算技术与设备 云计算概述 云计算关键技术 云计算设备 云计算技术与设备 培训提纲 1 1云计算产生的背景 信息电厂 如果你理解了中央电厂的来由和它为人类社会带来的历史性变化 那么 你就会明白云计算将会开创多么激动人心的未来 西门子发明了可实用的发电机 商业化发电机开始应用到生产中 1860年代 1870年代 第一个城市中央电厂在芝加哥出现 并迅速得到了广泛的应用 1900年代 爱迪生发明了可实用的电灯 并同时开设社区电厂 电开始影响人类的生活 集成电路计算机出现 计算机在商业中迅速普及得到了广泛应用 1960年代 1970年代 Google Amazon等开创了云计算的商业化应用 实现了IT能力的远距离传输 2000年代 微型计算机出现 并在其后20年间开始影响人类的生活 长距离输电网络技术逐渐成熟 并开始商用 1890年代 Internet网络技术在全球迅速普及 广泛应用 1990年代 电的应用主宰了人类社会 各种电器出现 催生了史上最大的家用电器行业 人类社会开始有了现在的家庭生活 20世纪 云计算的应用是否会主宰人类社会 人类社会将有怎样崭新的生活 21世纪 电的历史 IT的历史 和中央电厂一样 云计算的核心是让计算服务和运营能力像电一样能够长距离传输 随需索取 这将会对IT业以及每家公司的结构造成深刻变革 100年来的故事或许将在未来重演 1 1云计算产生的背景 信息电厂 我们有一个梦 1 1云计算产生的背景 驱动力 云计算发展是需求推动 技术进步和商业模式转变共同促进的结果 需求推动 技术进步 商业模式转变 政企客户的信息化需求强烈 但同时要求低成本投入 高性能获得个人用户的互联网 移动互联网应用需求强烈 追求更好用户体验 虚拟化技术 分布与并行计算 互联网及WEB技术的发展与成熟 使得基于互联网提供包括IT基础设施 开发平台 软件应用成为可能 宽带技术及用户发展 使得基于互联网的服务使用模式逐渐成为主流 少数云计算先行者 例如Salesforce的SaaS Amazon的IaaS 的云计算服务已开始运营市场对云计算商业模式已有一定认可 部分用户开始接受并使用云计算服务生态系统正在形成 产业链开始发展和整合 云计算 满足用户对信息化 互联网 移动互联网业务应用需求的低成本 高性能 高可靠运行架构 以及对应的服务提供模式 并由此延伸出IaaS PaaS和SaaS等服务形式 1 2云计算的概念 什么是云计算 1 根据维基百科的定义 云计算最宽松的定义是这样的 它是一种计算方式 通过互联网将资源 以服务 的形式提供给用户 而用户不需要了解 知晓或者控制支持这些服务的技术基础架构 云 2 云计算是分布式处理 DistributedComputing 并行处理 ParallelComputing 和网格计算 GridComputing 的发展 是信息技术的发展方向 监控与管理服务和资源 云管理者 数据中心基础机构 服务目录 组件库 服务消费者 组件提供者 软件发布者 IT云 接入服务 1 2云计算的概念 中移动对云计算的理解 中国移动认为云计算是利用大规模低成本运算单元通过IP网络连接 以提供各种计算和存储服务的IT系统 云计算有五个特征 第一扩展性基本上可以达到无限的 不像传统的IT系统到了一定的容量就必须采取解决方案 第二个系统具有非常高的弹性 既可以向上扩展规模也可以根据用户的需求去减少资源的占用 第三个是资源共享的形式存在 也就是说云计算实际上是体现对于计算 存储网络资源的抽象 形成资源池 根据用户和业务的需求大家可以实现共享 第四个是动态分配 按需去进行申请 同时按需进行多力度的计费 第五是跨地域 云计算要实现各个数据之间的网络资源和统一调配 1 2云计算的概念 发展历程 大型机时代 1960年代 1980年代 2000年代 1990年代 微型机时代 个人计算机变革将只在特定行业中应用的大型主机变成每个人都负担得起的个人电脑 大幅度提高了个人生产效率和企业效率 互联网变革将数以亿万计的信息孤岛汇集成庞大的信息网络 极大的提高了人类沟通 共享和协作的效率 丰富了社交和娱乐生活 互联网时代 云计算变革将IT产业变为环保和节约的绿色产业 将IT基础设施转变为像水和煤气一样的社会公用基础设施 连接所有的电子产品形成具备无限容量和能力的设备 将信息渗透到社会每一个角落成为社会组织和个人的基本属性 技术 云计算时代 时间 信息技术在经历了个人计算机变革 互联网变革之后 将迎来第三次跨时代的变革 云计算变革 1 2云计算的概念 体系架构 1 2云计算的概念 云计算特点 1 海量的处理和存储能力 云 一般有相当的规模 像Amazon IBM Microsoft等的 云 均有几十万台服务器 Google甚至达到200多万台 云计算可以赋予用户前所未有的计算能力和存储能力 2 虚拟化云计算支持用户在任意位置 使用各种终端获取应用服务 所请求的资源来自 云 是抽象化和集中化的资源 用户无需感知它的存在 只要能接入网络 就可以实现任务处理 甚至包括超级计算任务 3 高可用性云计算系统通过多个服务器之问的冗余 使用系统具有高可用性 4 高弹性云计算系统具有很强的伸缩性 其规模可以根据需求动态伸缩 满足应用和用户增长的需要 5 按需付费服务云计算系统是一个庞大的资源池 用户可以根据需要按需购买 1 3云计算的应用 应用分类 云的两种应用场景 外部云 公共云 提供给消费者及商业客户通过互联网应用的不同服务 内部云 私有云 构建于企业防火墙后限用于企业内部的商业应用服务 SoftwareasaService SaaS 软件即服务 提供应用级别的服务 PlatformasaService PaaS 平台即服务 提供客户化开发及运行环境的服务 InfrastructureasaService IaaS 基础架构即服务 提供弹性 按需的基础架构资源的服务 1 3云计算的应用 IaaS PaaS和SaaS描述 PC 硬件资源 PowerPC x86 操作系统Linux Windows UNIX 开发环境C C Java等 软件应用 运行库 Net JRE SaaS PaaS IaaS 基于互联网 Cloud共享资源 SaaS 通过互联网向最终用户提供软件应用服务 主要特征 多租户 数据分离 水平扩展 可个性配置 可伸缩 代表 SalesforceCRM 微软的Online服务 IBMLotusLive PaaS 通过互联网向开发者提供运行平台托管服务 提供开发SDK 开发者开发应用后可直接运行在PaaS上 主要特征 运行平台托管 提供增强的平台能力 代表 Google的AppEngine 微软的AzurePlatform Salesforce的FIaaS 应用虚拟化 自动化部署等技术 通过互联网向用户提供基础IT设施的技术方案与服务模式 主要特征是资源动态弹性供应 资源整合与共享 资源利用率高 节能降耗 管理成本下降 主要代表 Amazon的ec2 S3 1 3云计算的应用 与传统IT平台对比 传统数据中心 虚拟数据中心 Email CRM ERP Finance 数据中心发展 MDSSAN NexusLAN 1 3云计算的应用 与传统IT平台对比 1 前期资金投入 建设成本 2 7 24小时使用 3 长交付时间 4 不灵活的容量 过量供应5 手续 规划冗长 6 专用 7 以技术为中心 1 按需付费 运营成本 2 计量化使用 3 短交付时间 4 无限容量 特性供应5 自服务 快速交付 6 共享 7 以服务为中心 传统建设模式 云计算建设模式 1 3云计算的应用 云计算发展现状 计划实施中 AWS GAE 商云 蓝云 Azure 阿拉丁 主导国内电子商务生态系统 形成Google主导的互联网应用生态系统 以服务器和虚拟化技术进军 企业云 初始以云计算提升搜索能力 最终形成统一云计算平台 充分挖掘数据中心闲置资源潜力 与电子商务结合 软件 服务 端 云 云 端生态链通吃 Synaptic 利用数据中心以及宽带优势 开展云计算基础设施服务 通过云计算支持SaaS发展 形成统一的SaaS应用平台 利用云计算节省投资成本 提升IT支撑系统性能 同时为移动互联网提供统一的基础设施和平台 BigCloud 已商用 部分商用 1 3云计算的应用 国内运营商 中国移动 推出 大云 BigCloud 1 0系统 打造全方位的云服务 在经分系统 网管系统 无线城市等多个领域进行落地实践 中国电信 星云 计划在多应用上对云计算进行探索 主要包括 IDC内部系统基础设施整合 商务领航应用 互联网应用研究以及基于云计算的号百优化与提升等 中国联通 启动 互联云 正酝酿在IDC领域推出云服务业务 目的是打造一个集成硬件 软件 网络 应用和服务的综合性第三代互联网络基础架构 云计算概述 云计算关键技术 云计算设备 云计算技术与设备 培训提纲 2 1虚拟化技术 1 不同虚拟化技术分别与不同层面的系统和部件有关 例如服务器虚拟化 存储虚拟化 网络虚拟化2 虚拟化一般指通过对计算机物理资源的仿真 分割或聚合 提供一个或多个操作环境 实现资源的虚拟 隔离和共享等3 虚拟化技术主要通过三种手段实现 仿真 分割和聚合硬件仿真 指令集翻译 多用于开发环境中 如Simics等 分割方式应用较为普遍 如XEN VmwareESX等 聚合则应用相对较少4 服务器虚拟化专指在一个计算机上 采用分割 或共享 技术 基于相同的ISA 指令架构 内存地址 寄存器 支持多个操作系统实例 虚拟机 同时运行的系统虚拟化技术这样的操作系统实例可能是同一种操作系统 也可能是不同的操作系统这样的计算机可能具备一个或多个CPU 核多个虚拟机可以分割或共享使用计算机的资源 CPU IO等 如多个虚拟机可以共享一个CPU 单位是VCPU 虚拟CPU 2 1虚拟化技术 服务器虚拟化 虚拟化技术主要为了解决如何让软件应用与底层硬件实现分离 例如X86的机器能够运行MacOS系统以及应用 主要目的是为了让同一台物理服务器可以运行多个应用系统 从而提升物理服务器的利用率 例如上面的例子 原来每个机器的利用率只有20 但各自运行着WindowsNT WindowsServer2003以及Linux 通过虚拟化技术使得中间的服务器能够同时承载不同的OS 从而可以运行不同的应用 提升利用率 中间服务器利用率达到70 降低能耗 两边的服务器可以关机 并且可以实现不同应用的数据隔离 2 1虚拟化技术 VM优势 虚拟化技术可用于整合资源 提升资源利用率 降低能耗 是绿色IT的关键技术 虚拟化技术使得不同用户的应用运行在同一个服务器资源上 却可以保证不同用户数据的隔离 虚拟化技术使得VM 虚拟机 一个映射文件 能够在底层服务器发生故障 自动迁移到其他状态良好的服务器上 甚至整个数据中心发生灾难 都能够实现快速恢复 虚拟化技术使得用户的系统配置需求能够快速获得满足 不同配置的VM 资源 OS App 能够自动部署到资源池上 IaaS是通过互联网请求和配置VM的 例如需要能够运行WindowsServer2003和OracleDB 要求500G硬盘 CPU为3GHZ 如果不采用虚拟化 需要人工去寻找特定的服务器 x86 以及相应的配置 并且进行安装部署虚拟化技术使得用户的VM能够实现动态弹性变更 而不需要预先预测容量需求IaaS服务的一大特色正是用户可以在互联网弹性变更资源需求 X 2 1虚拟化技术 存储虚拟化 通过对存储 子 系统或存储服务的内部功能进行抽象 隐藏或隔离 使存储或数据的管理与应用 服务器 网络资源的管理分离 从而实现应用和网络的独立管理存储虚拟化可以在系统的多个层面实现 比如建立类似于HSM 分级存储管理 的系统 2 1虚拟化技术 网络虚拟化 通过软件技术在操作系统内核层面实现虚拟网卡和分布式虚拟交换机功能一个VM可以绑定一个或多个虚拟网卡 虚拟网卡可以和分布式虚拟交换机配合 实现VM之间的交换 隔离和安全控制功能同时虚拟网卡支持随VM一起进行动态迁移 2 1虚拟化技术 IRF技术 IRF虚拟技术 降低二层网络成本 消除二层网络环路问题 避免部署复杂的STP通过跨设备的链路聚合技术提高带宽利用率 减少设备端口数保护倒换时间从2 4秒降到50mS以内虚拟化的设备逻辑上是一台 作为一个网元设备进行管理配置 IRF IntelligentResilientFramework 智能弹性架构 2 2分布式云存储 相对于传统盘阵存储的复杂和高成本 分布式云存储具有易管理 低成本 高可扩展特性 是降低存储成本的关键技术 分布式云存储采用标准X86架构服务器大规模集群实现 每个模块都是一个离散的处理单元 所有的模块都通过一个可扩展的网络进行连接出于成本及开放性的要求 分布式存储在今后几年的时间内将部分取代传统盘阵存储 该过程正在从非关键性数据和文件存储领域扩展到较关键的数据库存储领域 2 3资源池化 资源共享和按需分配是云计算的重要特征 引入服务器虚拟化技术 构建云计算资源池 实现IT系统资源共享与按需分配 是云计算的另一个重要技术实施方向 构建云计算资源池带来的影响 本质上是IT管理组织架构 制度和流程的变化 对于企业IT系统的发展影响深远 而这是通向云计算发展的必由之路私有云资源池 面向内部IT支撑系统和业务平台的资源需求 建设私有云资源池 为IT支撑系统和业务平台提供基础设施公众服务云资源池 基于IDC数据中心 构建公众服务云资源池 面向公众客户提供云计算业务 2 3资源池化 总体架构 2 3资源池化 总体架构 资源池系统对外提供各类IT资源 包括计算资源 网络资源 存储资源计算资源由虚拟机系统 X86物理机 小型机提供 包括虚拟机资源 X86物理机资源和小型机资源存储资源由分布式文件系统 设备 日志详单类数据存储系统 对象存储系统和NoSQL数据存储系统提供 其中分布式文件存储 日志详单类数据存储和NoSQL数据存储系统基于X86物理机实现 块存储基于磁盘阵列实现网络资源包括公网IP资源 带宽资源 虚拟防火墙资源 负载均衡资源等 由NAT设备 路由器 交换机 防火墙 负载均衡器等设备提供 2 3资源池化 典型云资源池网络拓扑 2 4云计算管理平台 资源池管理平台 私有云运营管理平台通过调用资源池管理平台的接口实现对计算资源 存储资源 网络资源的申请 操作 使用 回收以及监控等功能网管系统 私有云运营管理平台将网管系统要求的网管信息 包括配置信息 性能信息和告警信息通过网管接口传送给网管系统ISMG 私有云运营管理平台通过ISMG向用户或运营管理人员发送的短信通知4A 私有云运营管理平台通过4A系统实现用户的统一认证和单点登陆 云计算概述 云计算关键技术 云计算设备 云计算技术与设备 培训提纲 3 1服务器 高密服务器 小型机能给系统提供强大的计算能力和IO 但是小型机同时因为设备空间大 功耗大 投资高 而不得不考虑日益发展的高密度服务器 X86 资源高密度机架式X86 例如HPSL6500 可以支持12 3T的存储硬盘 机架可扩展性强 以更少的机柜 更少的交换机和线缆 更低的功耗就可以实现更大的计算性能 更多的存储 3 1服务器 刀片服务器 小型机能给系统提供强大的计算能力和IO 但是小型机同时因为设备空间大 功耗大 投资高 而不得不考虑日益发展的刀片机资源刀片机占用空间小 同时也满足云计算的部署要求和发展方向 3 2数据中心交换机 业界主流厂商专门针对数据中心应用场景开发数据中心级交换机 传统城域网交换机采用与CR核心路由器同样的转发 控制平面硬件分离设计 最高可靠性保证采用CLOS多级多平面交换架