第四讲 项目二 云计算的实现(1)

1、第四讲第四讲 项目二项目二 云计算的实现云计算的实现主讲主讲 赵伟艇赵伟艇项目二内容项目二内容n 1. 云计算的云计算的体系体系架构架构n 2.典型的典型的云计算云计算平台平台n 3.云计算商业化实现云计算商业化实现VMware实现n 4.云计算开源实现云计算开源实现openstck实现n 5.实践案例二实践案例二云计算技术体系结构云计算技术体系结构到目前为止，云计算还没有一个统一的技术标准和到目前为止，云计算还没有一个统一的技术标准和体系结构，体系结构，云计算究竟应包含哪些部分也没有统一云计算究竟应包含哪些部分也没有统一的说法，的说法，不同的厂家有不同的解决方案，常见的描不同的厂家有不同的解

2、决方案，常见的描述方法如下。述方法如下。云计算的体系结构（一）云计算的体系结构（一）三层是横向：显示层、中间件层和基础设施层，通过这三层技术能够提供非常丰富的云计算能力和友好的用户界面.一层是纵向：称为管理层云计算技术体系结构（二）云计算技术体系结构（二）SOASOA构建层构建层 管理中间件层管理中间件层 物理资源层物理资源层资源池层资源池层 包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件等。 封装云计算能力成标准的Web Services服务进行管理和使用，并纳入到SOA体系，包括服务注册、查找、访问和构建服务工作流等。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

3、用提供服务 。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。云计算体云计算体系结构系结构云计算技术体系结构云计算技术体系结构均衡使用云资源节点，检测节点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 资源管理资源管理 任务管理任务管理安全管理安全管理 用户管理用户管理 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 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 保障云计算设施的整体安全，包括身份认证、访问授权、

4、综合防护和安全审计等 云计算的管理中间件云计算的管理中间件云计算的体系结构（三）云计算的体系结构（三）云计算的体系结构云计算的体系结构1.资源层资源层 资源池层是指基础架构屋面的云计算服务，这些服务可以提供虚拟化的资源，从而隐藏物理资源的复杂性。资源池层是指基础架构屋面的云计算服务，这些服务可以提供虚拟化的资源，从而隐藏物理资源的复杂性。 物理资源指的是物理设备，如服务器等。物理资源指的是物理设备，如服务器等。 服务器服务指的是操作系统的环境，如服务器服务指的是操作系统的环境，如linux集群等。集群等。 网络服务指的是提供的网络处理能力，如防火墙，网络服务指的是提供的网络处理能力，如防火墙，

5、VLAN，负载等。，负载等。 存储服务为用户提供存储能力。存储服务为用户提供存储能力。2.平台层平台层 平台层为用户提供对资源层服务的封装，使用户可以构建自己的应用。平台层为用户提供对资源层服务的封装，使用户可以构建自己的应用。 数据库服务提供可扩展的数据库处理的能力。数据库服务提供可扩展的数据库处理的能力。 中间件服务为用户提供可扩展的消息中间件或事务处理中间件等服务。中间件服务为用户提供可扩展的消息中间件或事务处理中间件等服务。3.应用层应用层 应用层提供软件服务应用层提供软件服务 企业应用是指面向企业的用户，如财务管理，客户关系管理，商业智能等。企业应用是指面向企业的用户，如财务管理，客

6、户关系管理，商业智能等。 个人应用指面向个人用户的服务，如电子邮件，文本处理，个人信息存储等。个人应用指面向个人用户的服务，如电子邮件，文本处理，个人信息存储等。4.用户访问层用户访问层 用户访问层是方便用户使用云计算服务所需的各种支撑服务，针对每个层次的云计算服务都需要提供相应的访问接口。用户访问层是方便用户使用云计算服务所需的各种支撑服务，针对每个层次的云计算服务都需要提供相应的访问接口。 服务目录是一个服务列表，用户可以从中选择需要使用的云计算服务。服务目录是一个服务列表，用户可以从中选择需要使用的云计算服务。 订阅管理是提供给用户的管理功能，用户可以查阅自己订阅的服务，或者终止订阅的服

7、务。订阅管理是提供给用户的管理功能，用户可以查阅自己订阅的服务，或者终止订阅的服务。 服务访问是针对每种层次的云计算服务提供的访问接口，针对资源层的访问可能是远程桌面或者服务访问是针对每种层次的云计算服务提供的访问接口，针对资源层的访问可能是远程桌面或者xwindows，针对应用层的访问，提供的，针对应用层的访问，提供的接口可能是接口可能是web。5.管理层管理层 管理层是提供对所有层次云计算服务的管理功能：管理层是提供对所有层次云计算服务的管理功能： 安全管理提供对服务的授权控制，用户认证，审计，一致性检查等功能。安全管理提供对服务的授权控制，用户认证，审计，一致性检查等功能。 服务组合提供

8、对自己有云计算服务进行组合的功能，使得新的服务可以基于已有服务创建时间。服务组合提供对自己有云计算服务进行组合的功能，使得新的服务可以基于已有服务创建时间。 服务目录管理提供服务目录和服务本身的管理功能，管理员可以增加新的服务，或者从服务目录中除去服务。服务目录管理提供服务目录和服务本身的管理功能，管理员可以增加新的服务，或者从服务目录中除去服务。 服务使用计量对用户的使用情况进行统计，并以此为依据对用户进行计费。服务使用计量对用户的使用情况进行统计，并以此为依据对用户进行计费。 服务质量管理提供对服务的性能，可靠性，可扩展性进行管理。服务质量管理提供对服务的性能，可靠性，可扩展性进行管理。

9、部署管理提供对服务实例的自动化部署和配置，当用户通过订阅管理增加新的服务订阅后，部署管理模块自动为用户准备服务实例。部署管理提供对服务实例的自动化部署和配置，当用户通过订阅管理增加新的服务订阅后，部署管理模块自动为用户准备服务实例。 服务监控提供对服务的健康状态的记录。服务监控提供对服务的健康状态的记录。NISTNIST云计算参考架构云计算参考架构5个主要参与者：云计算消费者，云计算提供者，云计算审计者，云计算代理，云计算载体。NISTNIST云计算参考架构云计算参考架构云计算中的角色云计算中的角色参于者参于者定义定义云消费者云消费者云消费者与云提供者维持业务关系，是使用云提供者服务的个人或组

10、织。在云消费者与云提供者维持业务关系，是使用云提供者服务的个人或组织。在SaaS层层面，消费者使用应用程序或操作业务流程；在面，消费者使用应用程序或操作业务流程；在PaaS层面，消费者使用服务或平台开发、层面，消费者使用服务或平台开发、部署、测试和管理托管于云平台中的应用程序；在部署、测试和管理托管于云平台中的应用程序；在IaaS层面，消费者创建、安装、管理层面，消费者创建、安装、管理并监控作为并监控作为IT基础设施操作的服务基础设施操作的服务云提供者云提供者云提供者是负责向云消费者提供可用服务的个人、组织或实体。在云提供者是负责向云消费者提供可用服务的个人、组织或实体。在SaaS层面，云提层

11、面，云提供者负责安装、管理、维护云基础设施中的软件应用程序；在供者负责安装、管理、维护云基础设施中的软件应用程序；在PaaS层面，云提供者为层面，云提供者为平台的消费者配置和管理云基础设施和中间件，向其提供开发、部署和管理工具；在平台的消费者配置和管理云基础设施和中间件，向其提供开发、部署和管理工具；在IaaS层面，云提供者为层面，云提供者为IaaS消费者配置和管理计算资源、存储资源、网络资源和宿主环消费者配置和管理计算资源、存储资源、网络资源和宿主环境等云基础设施境等云基础设施云审计者云审计者云审计者是能够指导对云计算服务及云计算实例的信息系统操作、性能和安全性的云审计者是能够指导对云计算服

12、务及云计算实例的信息系统操作、性能和安全性的中立评估的机构或实体中立评估的机构或实体云代理云代理云代理是管理云计算服务的使用、性能以及交付的实体，它能够协调提供者和消费云代理是管理云计算服务的使用、性能以及交付的实体，它能够协调提供者和消费者之间关系者之间关系云载体云载体云载体为提供者向消费者的云服务提供连接和传输的媒介云载体为提供者向消费者的云服务提供连接和传输的媒介项目二内容项目二内容n 1. 云计算的云计算的体系体系架构架构n 2.典型的典型的云计算云计算平台平台n 3.云计算商业化实现云计算商业化实现VMware实现n 4.云计算开源实现云计算开源实现openstck实现n 5.实践案

13、例二实践案例二15H3Cloud方案架构ESX/ESXi应用程序操作系统应用程序操作系统应用程序操作系统应用程序操作系统应用程序操作系统应用程序操作系统应用程序操作系统应用程序操作系统应用程序操作系统应用程序操作系统应用程序操作系统应用程序操作系统云资源管理多租户组织管理自助服务平台第三方云管理软件系统/组织管理员最终用户云业务工作流内部调用内部调用兼容OpenStack的API接口APIVMware vCenter云服务基础实施类技术支持类业务咨询类GoogleGoogle云计算云计算 数据存储在数据存储在“云云”中中 数据访问不受地理位置限制数据访问不受地理位置限制 数据能够很方便的共享数

14、据能够很方便的共享n Google云计算技术具体包括： Google文件系统海量数据分布存储技术( GFS) 分布式计算编程模型MapReduce 分布式锁服务Chubby 分布式结构化数据存储系统Bigtable等。 GoogleGoogle云计算云计算GoogleGoogle云计算平台云计算平台nGoogle在强大的基础设施之上，构筑了在强大的基础设施之上，构筑了Google App Engine这项这项PaaS服务，成为服务，成为功能最全面的功能最全面的PaaS平台。平台。Google App Engine 提供一整套开发组件来让用户轻松提供一整套开发组件来让用户轻松地在本地构建和调试网

15、络应用，之后能让用户在地在本地构建和调试网络应用，之后能让用户在Google强大的基础设施上部署和运行强大的基础设施上部署和运行网络应用程序，并自动根据应用所承受的负载来对应用进行扩展，并免去用户对应用和网络应用程序，并自动根据应用所承受的负载来对应用进行扩展，并免去用户对应用和服务器等的维护工作。在开发语言方面，现支持服务器等的维护工作。在开发语言方面，现支持Java和和Python这两种语言，并为这这两种语言，并为这两种语言提供基本相同的功能和两种语言提供基本相同的功能和API。nGoogle公司所构建的公司所构建的Google集群系统（集群系统（Cluster System）是目前最为成

16、功的商用）是目前最为成功的商用集群系统，它将超过集群系统，它将超过15,000台普通的商用台普通的商用PC机进行组合，通过软件容错，并采用机进行组合，通过软件容错，并采用MapReduce技术将技术将WEB搜索引擎并行化，从而实行了目前世界上最大最强的网页搜搜索引擎并行化，从而实行了目前世界上最大最强的网页搜索引擎系统，其性能价格比能够达到同等性能但由相对处理器个数较少其价格昂贵的高索引擎系统，其性能价格比能够达到同等性能但由相对处理器个数较少其价格昂贵的高端服务器构建的系统要高许多。端服务器构建的系统要高许多。nGoogle公司的云计算平台是在其搜索引擎平台上搭建的，公司的云计算平台是在其搜

17、索引擎平台上搭建的，Google通过通过Google文件文件系统（系统（GFS）实现存储，然后采用）实现存储，然后采用BigTable技术来作为其数据库，实现结构化、半结技术来作为其数据库，实现结构化、半结构化数据存储，通过构化数据存储，通过MapReduce（Google开发的编程模型，使用开发的编程模型，使用Sawzall语言）语言）来处理和产生大量数据集的相关实现来处理和产生大量数据集的相关实现, 用于大规模数据集用于大规模数据集(大于大于1 TB) 的并行运算。使的并行运算。使用这种技术实现的编程框架用这种技术实现的编程框架, 能够使程序员不需要任何并行以及分布式系统的经验能够使程序员

18、不需要任何并行以及分布式系统的经验, 就就能够容易地使用大型分布式系统的资源。能够容易地使用大型分布式系统的资源。 通过通过Chubby技术，来进行云计算的互斥和技术，来进行云计算的互斥和同步，实现进程锁控制管理。同步，实现进程锁控制管理。YahooYahoo云计算平台云计算平台n Yahoo公司，一直致力于云计算平台中同公司，一直致力于云计算平台中同Google的竞争，其核心的竞争，其核心技术是技术是Hadoop技术，是云计算的初级阶段的实现，是一个用于运技术，是云计算的初级阶段的实现，是一个用于运行应用程序在大型集群的廉价硬件设备上的框架。行应用程序在大型集群的廉价硬件设备上的框架。n H

19、adoop为应用程序透明的提供了一组稳定为应用程序透明的提供了一组稳定/可靠的接口和数据运动可靠的接口和数据运动。在。在Hadoop中实现了类似于中实现了类似于Google MapReduce，它能够把，它能够把应用程序分割成许多很小的工作单元，每个单元可以在任何集群节点应用程序分割成许多很小的工作单元，每个单元可以在任何集群节点上执行或重复执行。此外，上执行或重复执行。此外，Hadoop还提供一个分布式文件系统用还提供一个分布式文件系统用来在各个计算节点上存储数据，并提供了对数据读写的高吞吐率。由来在各个计算节点上存储数据，并提供了对数据读写的高吞吐率。由于应用了于应用了MapReduce和

20、分布式文件系统使得和分布式文件系统使得Hadoop框架具有高框架具有高容错性，它会自动处理失败节点。已经在具有容错性，它会自动处理失败节点。已经在具有600个节点的集群测试个节点的集群测试过过Hadoop框架。这个分布式框架很有创造性，而且有极大的扩展框架。这个分布式框架很有创造性，而且有极大的扩展性，微软致力于收购性，微软致力于收购Yahoo的原因之一也是想借助的原因之一也是想借助Yahoo当前在云当前在云计算同计算同Google的竞争能力来致力于云计算平台的研发。的竞争能力来致力于云计算平台的研发。Amazon AWSAmazon AWS云计算平台云计算平台n 亚马逊的亚马逊的Amazon

21、 Web Services (AWS) 于于2006年年推出，以推出，以Web服务的形式向企业提供服务的形式向企业提供IT基础设施服务。其基础设施服务。其数据中心位于美国、欧洲、巴西、新加坡和日本。数据中心位于美国、欧洲、巴西、新加坡和日本。n Amazon提供了弹性虚拟平台，采用提供了弹性虚拟平台，采用Xen虚拟化技术作为虚拟化技术作为核心，提供了包括弹性计算云核心，提供了包括弹性计算云EC2、简单存储服务、简单存储服务S3、数、数据库服务据库服务SimpleDB在内的企业服务，系统是开源的。在内的企业服务，系统是开源的。n AWS客户广泛，其中包括著名的互联网公司和创业型公司客户广泛，其中

22、包括著名的互联网公司和创业型公司，包括全球，包括全球190个国家个国家/地区内成百上千家企业提供支持。地区内成百上千家企业提供支持。n 2010年，年，AWS部门的收入已达部门的收入已达5亿美元，已经成为亿美元，已经成为Amazon收入的重要组成部分收入的重要组成部分Amazon云计算云计算服务服务弹性计算云弹性计算云EC2EC2简单存储服务简单存储服务S3简单队列服务简单队列服务SQS简单数据库服务简单数据库服务SimpleDB内容推送服务内容推送服务CloudFront灵活支付服务灵活支付服务FPS电子商务服务电子商务服务DevPay弹性弹性MapReduce服务服务n亚马逊弹性计算网云（

23、亚马逊弹性计算网云（Amazon EC2）要通过虚拟化技术向用户提供计算资源要通过虚拟化技术向用户提供计算资源用户可以根据自己的需求动态地申请或停止资源的使用用户可以根据自己的需求动态地申请或停止资源的使用n亚马逊简单储存服务（亚马逊简单储存服务（Amazon S3）存储容量是可以动态扩展存储容量是可以动态扩展在在AWS云上的其他服务也可以直接访问云上的其他服务也可以直接访问S3上的数据上的数据n亚马逊简单数据库（亚马逊简单数据库（Amazon SimpleDB）是基于是基于S3和和EC2向用户提供轻量级的数据存储和查询服务向用户提供轻量级的数据存储和查询服务n亚马逊消息传送服务（亚马逊消息传

24、送服务（Amazon Simple Queue Service）组件之间数据传递的消息队列服务组件之间数据传递的消息队列服务分布式应用的各个组件以松耦合的方式结合起来分布式应用的各个组件以松耦合的方式结合起来AWSAWS结构图结构图管理控制台核心管理控制模块启停服务部署调度监控计费平台服务SimpleDBSQSEC 2S3企业个人用户服务供应商IBMIBM蓝云蓝云n IBM 的的“蓝云蓝云”计算平台是一套软、硬件平台，计算平台是一套软、硬件平台，将将Internet上使用的技术扩展到企业平台上，上使用的技术扩展到企业平台上，使得数据中心使用类似于互联网的计算环境。使得数据中心使用类似于互联网的

25、计算环境。“蓝蓝云云”大量使用了大量使用了IBM先进的大规模计算技术，结先进的大规模计算技术，结合了合了IBM自身的软、硬件系统以及服务技术，支自身的软、硬件系统以及服务技术，支持开放标准与开放源代码软件。持开放标准与开放源代码软件。 “蓝云蓝云”基于基于IBM Almaden研究中心的云基础架构，采用了研究中心的云基础架构，采用了Xen和和PowerVM虚拟化软件，虚拟化软件，Linux操作系统操作系统映像以及映像以及Hadoop软件软件(Google File System以及以及MapReduce的开源实现的开源实现)。IBM已经正式已经正式推出了基于推出了基于x86芯片服务器系统的芯片

26、服务器系统的“蓝云蓝云”产品产品IBMIBM云计算云计算IBMIBM云计算云计算IBMIBM在在IaaSIaaS（基础架构（基础架构即服务）、即服务）、PaaSPaaS（平台（平台即服务）、即服务）、SaaSSaaS（软件（软件即服务）三个层面都有即服务）三个层面都有方案推出，公有云、私方案推出，公有云、私有云、混合云一个不落有云、混合云一个不落阿里云阿里云n 阿里云，阿里巴巴集团旗下云计算品牌，全球领先的云计算技术和服阿里云，阿里巴巴集团旗下云计算品牌，全球领先的云计算技术和服务提供商。创立于务提供商。创立于2009年，在杭州、北京、硅谷等地设有研发中心年，在杭州、北京、硅谷等地设有研发中心

27、和运营机构。和运营机构。n 2010年，阿里云对外开放其在云计算领域的技术服务能力。用户通年，阿里云对外开放其在云计算领域的技术服务能力。用户通过阿里云，用互联网的方式即可远程获取海量计算、存储资源和大数过阿里云，用互联网的方式即可远程获取海量计算、存储资源和大数据处理能力。截至据处理能力。截至2014年年6月，阿里云服务的客户数超过月，阿里云服务的客户数超过140万，万，遍布互联网、移动遍布互联网、移动APP、音视频、游戏、电商等各个领域。根据、音视频、游戏、电商等各个领域。根据IDC调研报告，阿里云是国内最大的公共云计算服务提供商。调研报告，阿里云是国内最大的公共云计算服务提供商。n 基于

28、新一代的云平台远程部署系统业务，已经成为互联网公司和开发基于新一代的云平台远程部署系统业务，已经成为互联网公司和开发者的首选。者的首选。2013年以来，对风险最为敏感的金融机构也纷纷开始上年以来，对风险最为敏感的金融机构也纷纷开始上云。阿里云专门搭建了面向银行、保险公司、券商的金融云。随着云云。阿里云专门搭建了面向银行、保险公司、券商的金融云。随着云计算的安全性、稳定性不断地被实践证明，越来越多的政府机构、央计算的安全性、稳定性不断地被实践证明，越来越多的政府机构、央企、大型民营企业纷纷开始拥抱云计算和大数据。企、大型民营企业纷纷开始拥抱云计算和大数据。n 2014年年12月，月，12306网

29、站网站75%的余票查询系统迁移至阿里云计的余票查询系统迁移至阿里云计算平台，以分担春运流量洪峰带来的压力。算平台，以分担春运流量洪峰带来的压力。Windows AzureWindows Azure平台平台 Windows Azure Windows Azure平台目前包含平台目前包含Windows AzureWindows Azure，SQL AzureSQL Azure和和Windows Azure Platform AppFabricWindows Azure Platform AppFabric三大部分。开发人员在构三大部分。开发人员在构建建Windows AzureWindows Az

30、ure应用程序和服务时，不仅可以使用熟悉的应用程序和服务时，不仅可以使用熟悉的Microsoft Visual StudioMicrosoft Visual Studio，EclipseEclipse等开发工具，同时等开发工具，同时Windows Windows AzureAzure还支持各种流行的标准与协议，包括还支持各种流行的标准与协议，包括SOAPSOAP、RESTREST、XMLXML、和和HTTPSHTTPS等。等。Windows AzureWindows Azure操作系统操作系统 Windows Azure定为云中操作系统的商标，定为云中操作系统的商标，它提供了托管云服务需要的所

31、有功能，包括运行时环它提供了托管云服务需要的所有功能，包括运行时环境，如境，如Web服务器、计算服务、基础存储、队列、管服务器、计算服务、基础存储、队列、管理服务和负载均衡，理服务和负载均衡，Windows Azure也为开发人员也为开发人员提供了本地开发网络。提供了本地开发网络。SQL AzureSQL Azure SQL Azure是是Windows Azure Platform中的关系数据库，它以服务形式提供核心关系数据库中的关系数据库，它以服务形式提供核心关系数据库功能，功能，SQL Azure构建在核心构建在核心SQL Server产品代产品代码基础上，开发人员可以使用码基础上，开发人员可以使用TDS(Tabular Data Stream)访问