云计算简介及案列

云计算初步了解,实例：微软云计算,云计算的定义,云计算(CloudComputing)是一种新近提出的计算模式。维基百科给云计算下的定义：云计算将IT相关的能力以服务的方式提供给用户，允许用户在不了解提供服务的技术、没有相关知识以及设备操作能力的情况下，通过Internet获取需要服务。中国云计算网将云定义为：云计算是分布式计算（DistributedComputing）、并行计算（ParallelComputing）和网格计算（GridComputing）的发展，或者说是这些科学概念的商业实现。ForresterResearch的分析师JamesStaten定义云为:“云计算是一个具备高度扩展性和管理性并能够胜任终端用户应用软件计算基础架构的系统池”。,通俗定义,狭义的云计算指的是厂商通过分布式计算和虚拟化技术搭建数据中心或超级计算机，以免费或按需租用方式向技术开发者或者企业客户提供数据存储、分析以及科学计算等服务，比如亚马逊数据仓库出租生意。通俗的理解是，云计算的“云“就是存在于互联网上的服务器集群上的资源，它包括硬件资源（服务器、存储器、CPU等）和软件资源（如应用软件、集成开发环境等），所有的处理都在云计算提供商所提供的计算机群来完成。,云计算的特点,(1)云计算系统提供的是服务。服务的实现机制对用户透明，用户无需了解云计算的具体机制，就可以获得需要的服务。(2)用冗余方式提供可靠性。云计算系统由大量商用计算机组成机群向用户提供数据处理服务。随着计算机数量的增加，系统出现错误的概率大大增加。在没有专用的硬件可靠性部件的支持下，采用软件的方式，即数据冗余和分布式存储来保证数据的可靠性。,(3)高可用性。通过集成海量存储和高性能的计算能力，云能提供一定满意度的服务质量。云计算系统可自动检测失效节点，并将失效节点排除，不影响系统的正行。(4)高层次的编程模型。云计算系统提供高级别的编程模型。用户通过简单学习，就可以编写自己的云计算程序，在“云”系统上执行，满足自己的需求。现在云计算系统主要采用Map-Reduce模型。(5)经济性。组建一个采用大量的商业机组成的机群相对于同样性能的超级计算机花费的资金要少很多。,自己理解的特点,1、数据安全可靠云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心，用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。2、客户端需求低云计算对用户端的设备要求最低，使用起来也最方便。3、轻松共享数据云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。,4、可能无限云计算为我们使用网络提供了几乎无限多的可能，为存储和管理数据提供了几乎无限多的空间，也为我们完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力。,云计算的构成,云计算系统分为两部分：前端和后端。前端指用户的计算机或客户端，包括用户计算机（或计算机网络）以及云计算系统登陆程序。不同的云计算系统具有不同的用户界面。以网络为基础的邮件系统一般都借助IE或Firefox等网络浏览器登陆。其他云计算系统具有各自不同的登陆程序，用户可以运行登陆程序接入网络。计算机后端是各种各样的计算机、服务器和数据存储系统，它们共同组成了云计算系统中的“云”。理论上，从数据处理到视频游戏，只要您能想到的计算机程序，云计算系统都能运行。一般来说，每个应用程序都有其专用的服务器。二者通过网络相互连接。,云计算体系结构,SOA构建层将云计算能力封装成标准的WebServices服务，并纳入到SOA体系进行管理和使用，包括服务注册、查找、访问和构建服务工作流等。管理中间件和资源池层是云计算技术的最关键部分，SOA构建层的功能更多依靠外部设施提供。管理中间件负责对云计算的资源进行管理，并对众多应用任务进行调度，使资源能够高效、安全地为应用提供服务.,资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，如计算资源池、数据资源池等。构建资源池更多是物理资源的集成和管理工作，例如研究在一个标准集装箱的空间如何装下2000个服务器、解决散热和故障节点替换的问题并降低能耗。物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件等.,计算的管理中间件负责资源管理、任务管理、用户管理和安全管理等工作。资源管理负责均衡地使用云资源节点，检测节点的故障并试图恢复或屏蔽之，并对资源的使用情况进行监视统计；任务管理负责执行用户或应用提交的任务，包括完成用户任务映象(Image)的部署和管理、任务调度、任务执行、任务生命期管理等等；,用户管理是实现云计算商业模式的一个必不可少的环节，包括提供用户交互接口、管理和识别用户身份、创建用户程序的执行环境、对用户的使用进行计费等；安全管理保障云计算设施的整体安全，包括身份认证、访问授权、综合防护和安全审计等。,云计算的核心技术,编程模型：为了使云计算环境下的编程十分简单，Google开发了java、Python、C+编程工具MapReduce，它是一种简化的分布式编程模型和高效的任务调度模型，用于大规模数据集（大于1TB）的并行运算。MapReduce模式的思想是将要执行的问题分解成Map(映射)和Reduce(化简)的方式，先通过Map程序将数据切割成不相关的区块，分配（调度）给大量计算机处理，达到分布式运算的效果，再通过Reduce程序将结果汇整输出。,海量数据分布存储技术,GFS是一个可扩展的分布式文件系统，用于大型的、分布式的、对大量数据进行访问的应用。一个GFS集群由一个主服务器和大量的块服务器构成，并被许多客户访问。主服务器存储文件系统所有的元数据，包括名字空间、访问控制信息、从文件到块的映射以及块的当前位置。它也控制系统范围的活动。主服务器定期通过HeartBeat消息与每一个块服务器通信，给块服务器传递指令并收集它的状态。GFS中的文件被切分为64MB的块并以冗余存储，每份数据在系统中保存3个以上备份。客户与主服务器的交换只限于对元数据的操作，所有数据方面的通信都直接和块服务器联系，这大大提高了系统的效率，防止主服务器负载过重。,海量数据管理技术,云计算需要对分布的、海量的数据进行处理、分析，因此，数据管理技术必需能够高效的管理大量的数据。云计算系统中的数据管理技术主要是Google的BT(BigTable)数据管理技术和Hadoop团队开发的开源数据管理模块HBase。BT是一个大型的分布式数据库，与传统的关系数据库不同，它把所有数据都作为对象来处理，形成一个巨大的表格，用来分布存储大规模结构化数据。Google的很多项目使用BT来存储数据，包括网页查询，Googleearth和Google金融。这些应用程序对BT的要求各不相同：数据大小（从URL到网页到卫星图象）不同，反应速度不同（从后端的大批处理到实时数据服务）。对于不同的要求，BT都成功的提供了灵活高效的服务。,云计算平台管理技术,云计算资源规模庞大，服务器数量众多并分布在不同的地点，同时运行着数百种应用，如何有效的管理这些服务器，保证整个系统提供不间断的服务是巨大的挑战。云计算系统的平台管理技术能够使大量的服务器协同工作，方便的进行业务部署和开通，快速发现和恢复系统故障，通过自动化、智能化的手段实现大规模系统的可靠运营。,虚拟化技术,通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离，它包括将单个资源划分成多个虚拟资源的裂分模式，也包括将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。虚拟化技术根据对象可分成存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化等，计算虚拟化又分为系统级虚拟化、应用级虚拟化和桌面虚拟化。,业务连续性和高可用性,服务形式,软件即服务(SaaS)平台即服务(PaaS)基础设施服务(IaaS),软件即服务(SaaS),SaaS服务提供商将应用软件统一部署在自己的服务器上，用户根据需求通过互联网向厂商订购应用软件服务，服务提供商根据客户所定软件的数量、时间的长短等因素收费，并且通过浏览器向客户提供软件的模式。,平台即服务(PaaS),这是一种分布式平台服务，厂商提供开发环境、服务器平台、硬件资源等服务给客户，用户在其平台基础上定制开发自己的应用程序并通过其服务器和互联网传递给其他客户。,基础设施服务(IaaS),IaaS即把厂商的由多台服务器组成的“云端”基础设施，作为计量服务提供给客户。它将内存、I/O设备、存储和计算能力整合成一个虚拟的资源池为整个业界提供所需要的存储资源和虚拟化服务器等服务.,实例：微软云平台WindowsAzurePlatform,微软认为，未来的互联网世界将会是“云+端”的组合，在这个以“云”为中心的世界里，用户可以便捷地使用各种终端设备访问云中的数据和应用，这些设备可以是电脑和手机，甚至是电视等大家熟悉的各种电子产品，同时用户在使用各种设备访问云中的服务时，得到的是完全相同的无缝体验。云计算平台是现有IT和互联网技术以及业务模型逐渐演变的结果，而一个成功的云计算平台可以最大限度地发挥现有软件开发经验、能力和各种资源。,2008年10月，微软发布了自己的公共云计算平台WindowsAzurePlatform，由此拉开了微软的云计算大幕。,微软战略,微软云计算战略微软的云计算战略包括三大部分，目的是为自己的客户和合作伙伴提供三种不同的云计算运营模式：第一、微软运营：微软自己构建及运营公共云的应用和服务，同时向个人消费者和企业客户提供云服务。例如，微软向最终使用者提供的OnlineServices和WindowsLive等服务。第二、伙伴运营：ISV/SI等各种合作伙伴可基于WindowsAzurePlatform开发ERP、CRM等各种云计算应用，并在WindowsAzurePlatform上为最终使用者提供服务。另外一个选择是，微软运营在自己的云计算平台中的,BusinessProductivityOnlineSuite(BPOS)产品也可交由合作伙伴进行托管运营。BPOS主要包括ExchangeOnline,SharePointOnline,OfficeCommunicationsOnline和LiveMeetingOnline等服务。第三、客户自建：客户可以选择微软的云计算解决方案构建自己的云计算平台。微软可以为用户提供包括产品、技术、平台和运维管理在内的全面支持。,微软云计算的3种运营模式,微软云计算战略的特点,和其他公司的云计算战略不同，微软的云计算战略有三个典型特点：即软件+服务、平台战略和自由选择。（1）软件服务在云计算时代，一个企业是否就不需要自己部署任何的IT系统，一切都从云中计算平台获取？或者反过来，企业还是像以前一样，全部的IT系统都自己部署，不从云中获取任何的服务？很多企业认为有些IT服务适合从云中获取，如CRM、网络会议、电子邮件等；但有些系统不适合部署在云中，如自己的核心业务系统、财务系统等。因此，微软,认为理想的模式将是“软件+服务”，即企业既会从云中获取必需的服务，也会自己部署相关的IT系统。“软件服务”可以简单描述为两种模式：（一）软件本身架构模式是软件加服务。例如，杀毒软件本身部署在企业内部，但是杀毒软件的病毒库更新服务是通过互联网进行的，即从云中获取。（二）企业的一些IT系统由自己构建，另一部分向第三方租赁、从云中获取服务。例如，企业可以直接购买软硬件产品，在企业内部自己部署ERP系统，而同时通过第三方云计算平台获取CRM、电子邮件等服务，而不是自己建设相应的CRM和电子邮件系统。,“软件+服务”的好处在于，既充分继承了传统软件部署方式的优越性，又大量利用了云计算的新特性。,（2）平台战略为客户提供优秀的平台一直是微软的目标。在云计算时代，平台战略也是微软的重点。在云计算时代，有三个平台非常重要，即开发平台、部署平台和运营平台。WindowsAzurePlatform是微软的云计算平台，其在微软的整体云计算解决方案中发挥关键作用。它既是运营平台，又是开发、部署平台；上面既可运行微软的自有应用，也可以开发部署用户或ISV的个性化服务；平台既可以作为SaaS等云服务的应用模式的基础，又可以与微软线下的系列软件产品相互整合和支撑。事实上，微软基于WindowsAzurePlatform，在云计算服务和线下客户自有软件应用方面都拥有了更多样化的应用交付模式、更丰富的应用解决方案、更灵活的产品服务部署方式和商业运营模式。,（3）自由选择为用户提供自由选择的机会是微软云计算战略的第三大典型特点。这种自由选择表现在以下三个方面：用户可以自由选择传统软件或云服务两种方式自己部署IT软件、采用云服务、或者者都用，无论是用户选择哪种方式，微软的云计算都能支持。用户可以选择微软不同的云服务无论用户需要的是SaaS、PaaS还是IaaS，微软都有丰富的服务供其选择。微软拥有全面的SaaS服务，包括针对消费者的Live服务和针对企业的Online服务；也提供基于WindowsAzurePlatform的PaaS服务；还提供数据存储、计算等IaaS服务和数据中心优化服务。用户可以基于任何一种服务模型选择使用云计算的相关技术、产品和服务。用户和合作伙伴可以选择不同的云计算运营模式微软提供多种云计算运营模式。用户和合作伙伴可直接应用微软运营的云计算服务；用户也可以采用微软的云计算解决方案和技术工具自建云计算应用；合作伙伴还可以选择运营微软的云计算服务或自己在微软云平台上开发云计算应用。,微软云计算解决方案,微软云计算参考架构,同时，微软提供两种云计算部署类型，即公共云和私有云。公共云：由微软自己运营，为客户提供部署和应用服务。在公共云中，WindowsAzurePlatform是一个高度可扩展的服务平台，提供基于微软数据中心的随用随付费的灵活的服务模式。私有云：部署在客户的数据中心内部，基于客户个性化的性能和成本要求、面向服务的内部应用环境。这个云平台基于成熟的WindowsServer和SystemCenter等系列产品，并且能够与现有应用程序兼容。,微软主要有三类云计算解决方案，即Live和Online解决方案、WindowsAzure平台解决方案，以及动态数据中心解决方案。,（1）Live和Online解决方案,微软的云计算应用既有针对消费者的服务，也有针对企业的服务。对于用户而言，这些云计算解决方案对应的客户自有软件（即客户自己购买或构建的软件并安装运行在自己的环境中）都是需求最广、用户最熟悉的应用软件，微软提供相应的云计算应用模式，为用户提供更多的应用模式选择，让应用这些软件服务的用户可以缩减系统建设投资、降低软件升级运维成本、随需随用，而这恰恰是云计算模式的应用优势。微软当前提供的云计算解决方案已包括操作系统、办公软件、即时通讯、邮件、中间件、应用管理软件等系列产品，为消费者和企业用户提供了全面的云计算应用选择。微软针对消费者的服务：,微软针对消费者提供了包括WindowsLive、OfficeLive、LiveMessenger、Bing以及XboxLive等在内的多种服务。上述服务用户都已在大量使用，比如LiveMeeting每年用户使用的在线会议时长达50亿分钟；WindowsLiveID每天用户登录使用人数达10亿人；ExchangeHostedServices每天处理电子邮件信息20至40亿条等。微软针对企业的服务：微软针对企业用户的服务为MicrosoftOnlineServices，这是一整套由微软托管运维的向用户提供订阅服务的企业沟通协作解决方案，该企业级服务解决方案能够帮助各种经营规模的企业提高业务经营效率，而无需企业自己维护管理复杂的IT基础架构。针对企业的服务主要包括ExchangeOnline,SharepointOnline,OfficecommunicatorOnline,OfficeLiveMeeting,DynamicsCRMOnline等。,（2）WindowsAzurePlatform解决方案,WindowsAzurePlatform是一个运行在微软数据中心的云计算平台。它包括一个云计算操作系统和一个为开发者提供的服务集合。开发人员创建的应用既可以直接在该平台中运行，也可以使用该云计算平台提供的服务。相比较而言，WindowsAzureplatform延续了微软传统软件平台的特点，能够为客户提供熟悉的开发体验，用户已有的许多应用程序都可以相对平滑地迁移到该平台上运行。另外WindowsAzurePlatform还可以按照云计算的方式按需扩展，在商业开发时可以节省开发部署的时间和费用。WindowsAzureplatform包括WindowsAzure、SQLAzure和WindowsAzureplatformAppFabric。WindowsAzure可看成一个云计算服务的操作系统；SQLAzure是云中的数据库；AppFabric是一个基于Web的开发服务，它可以把现有应用和服务与云平台的连接和互操作变得更为简单。AppFabric让开发人员可以把精力放在他们的应用逻辑上而不是在部署和管理云服务的基础架构上。,WindowsAzureWindowsAzure是一个云服务的操作系统，它提供了一个可扩展的开发环境、托管服务环境和服务管理环境，这其中包括提供基于虚拟机的计算服务和基于Blobs、Tables、Queues、Drives等的存储服务。WindowsAzure为开发者提供了托管的、可扩展的、按需应用的计算和存储资源，还为开发者提供了云平台管理和动态分配资源的控制手段。WindowsAzure是一个开放的平台，支持微软和非微软的语言和环境。开发人员在构建WindowsAzure应用程序和服务时，不仅可以使用熟悉的MicrosoftVisualStudio，Eclipse等开发工具，同时WindowsAzure还支持各种流行的标准与协议，包括SOAP、REST、XML、和HTTPS等。WindowsAzure主要包括三个部分，一是运营应用的计算服务；二是数据存储服务；三是基于云平台进行管理和动态分配资源的控制器（FabricController）,计算服务计算服务能够运行多种不同的应用，并支持大量并发用户的应用。WindowsAzure提供计算服务的方式是根据需要把计算任务同时分配到多台虚拟服务器上。WindowsAzure虚拟机运行64位的WindowsServer2008，由Hyper-V产品进行云中改造而来。开发者只要通过浏览器接入WindowsAzure门户，用WindowsLiveID进行注册登录，就可以开始使用平台提供的服务。WindowsAzure应用包括WebRoleInstance，WorkerRoleInstance和VMInstance，他们各自运行在不同类型的虚拟机中。,WebRoleInstance可以接受来自HTTP或HTTPS的需求，它运行在一个包括互联网信息服务（InternetInformationServices，简称IIS）的虚拟机中，开发者能够运用ASP.NET、WCF、或其他与IIS相兼容的.NET技术创建WebRoleInstance。同时，开发者也可以运用其他非.NET架构技术来创建、上传和运行应用，比如PHP。此外，WindowsAzure提供负载均衡来实现基于WebRoleInstance的相同应用的需求扩展。WorkerRoleInstance与WebRoleInstance不同，它不能直接接受来自外部网络的连接，但它能读取来自Queue存储的信息。WorkerRoleInstance可被视为一个批处理任务，通过一个具体方法来实现。开发者可以同时使用WebRoleInstance和WorkerRoleInstance或二者之一来创建一个WindowsAzure应用。为了给用户提供更多的控制，同时也降低把部分现有应用迁移到WindowsAzure的难度，WindowsAzure还提供了一个VMRole。VMRole可以让用户自己直接控制和管理VM的环境，同时又可以充分利用WindowsAzure平台带来的各种好处。,存储服务WindowsAzure存储不是一个关系型数据系统，并且它的查询语言也不是SQL，它主要被设计用来支持建于WindowsAzure上的应用，它提供更简单容易扩展的存储。存储服务应用可以通过很多不同方式来运用数据，WindowsAzureStorage服务提供了多种选择，包括Blobs、Tables、Queues和Drives。WindowsAzure存储数据最简单的方法是运用Blobs。Blobs非常便于存储二进制数据，比如JPEG图片或MP3文档等多媒体数据。Blobs适用于部分应用，但它对数据缺乏结构化，为了让应用能够以更易获取的方式来使用数据，WindowsAzureStorage服务提供了Tables。它最大的不同之处是可扩展存储，通过多个虚拟机对分布式数据进行扩展和收缩,这比使用一个标准的关系型数据库更为有效。Blobs和Tables都是用于存储和接入数据，Queues则不同，Queues的主要功能是提供一种WebRoleInstance和WorkerRoleInstance沟通的方式。而Drives的主要作用是为WindowsAzure应用程序提供一个NTFS文件卷，这样应用程序可以通过NTFSAPI来访问存储的数据。提供这种Drives存储方式使得迁移已有应用程序到Windows,Azure的过程变得更为平滑。无论数据以Blobs、Tables、Queues或Drives任何方式存储，WindowsA