弹性计算云课件

1、弹性计算目录什么是弹性计算云计算平台的弹性需求何为弹性弹性云平台主要解决的问题Xen虚拟化技术弹性扩展Amazon EC2介绍EC2构成EC2优势一、什么是弹性计算弹性计算是指用户根据实际业务或者计算需要，灵活地购买计算资源。真正实现按需使用、按需交付和按需付费。 从2011年至2016年云计算产业每年的增长率二、云计算平台的弹性需求不管是高性能计算，还是大数据存储与利用，如何构建高效可靠的云平台以提供可伸缩的弹性服务应该是云计算领域面临的重要问题和核心难题。一方面从云服务提供商角度出发，弹性云平台提供了资源按需供给和动态管理，可以恰到好处将物理资源和虚拟资源合理调配以及自适应规划，避免因为资

2、源供应不足导致用户请求等待时间过长，与此同时，避免资源供给过量导致大量闲置资源空转使得系统利用率降低。另一方面从云计算平台用户角度出发，弹性云计算服务的提供不仅能降低用户对于计算和存储资源的使用成本，而且可以得到各种定制化的服务，包括虚拟服务动态迁移、虚拟资源按需分配并大大降低维护成本，提高服务效率。三、何为弹性弹性（Elasticity）即使用云计算系统中各类资源时的自由伸缩性，是云计算技术中公认的从资源利用角度最重要的特点之一。顾名思义，弹性的主要特征是可大可小、可增可减的利用计算资源。云计算白皮书中对弹性的概念进行了多次论述。弹性的主要目的是用户在选择云计算平台时不必担心资源的过渡供给导

3、致额外的使用开销，亦不必担心资源的供给不足导致应用程序不能很好的运行和满足客户需要，所有资源将以自适应伸缩的方式来提供。这种自适应伸缩性表现在资源的实时、动态和按需供给上，即随着任务负载和用户请求的大小来弹性的调整资源的配置。Xen 的主要结构如下图所示：应用程序应用程序客户操作系统客户操作系统虚拟机虚拟机虚拟机监控器HardwareDomain 0Xen Hypervisor 又叫做虚拟机监控器 （VMM） ，实际上是一个软件层，介于硬件和操作系统之间，直接运行在机器硬件上。Xen Hypervisor 对硬件层进行虚拟，对系统中的所有虚拟机（VM）执行调度和分配资源，并且驱动硬件外设控制虚

4、拟机的运行。而 Xen Hypervisor 的这些调度和分配工作对于客户操作系统而言是透明的。Domain 0是一个经过修改的 Linux 内核，也是唯一直接运行在Xen Hypervisor之上的虚拟机。 Domain 0在其它 Domain 启动前启动，其他虚拟机需要和Domain 0进行交互，通过 Domain 0来和物理网络硬件通信、访问物理I/O资源等。 在 Xen Hypervisor之上运行的所有虚拟机都位于Domain U，这些虚拟机获取到的只是虚拟的硬件资源。客户操作系统(Guest OS)安装在虚拟机（VM）上，并通过 Hypervisor 设定的特权等级运行在独立的地址

5、空间以相互隔离。基于 Xen 虚拟化技术的弹性云整体架构用户用户用户用户模块111111计费模块日志模块调度模块监控模块应用程序应用程序客户OS客户OS虚拟机虚拟机虚拟机监控器HardwareXen特权虚拟机应用程序应用程序客户OS客户OS虚拟机虚拟机虚拟机监控器HardwareXen特权虚拟机管理控制中心基于Xen虚拟化技术的弹性云架构监控模块监控模块的主要作用是和位于云平台内部的虚拟机集群中的虚拟机监控器进行交互，获得物理主机和虚拟机对于 CPU、内存和网络的使用情况，并将数据汇总至管理控制中心以供其它模块使用。 监控模块包括两部分，即位于每台物理主机上的服务端和位于管理控制中心的客户端。

6、其中监控模块的服务端负责监控物理主机和运行在它之上的虚拟机的资源使用情况，监控模块的客户端定期向服务端发出请求对这些数据进行汇总，这些功能主要通过Libvirt库实现。Libvirt是提供虚拟化管理的一套API集合，它支持包括 Xen 、KVM在内的多种虚拟机监控程序。监控模块通过 Libvirt主要实现了以下功能：对虚拟机进行包括启动、停止、暂停、保存、恢复及迁移在内的操作；获取物理主机和虚拟机的运行状态和资源使用信息。 三、Amazon EC2构成EC2由Amazon Machine Image(AMI)、EC2虚拟机实例和AMI运行环境组成。AMI是一个用户可定制的虚拟机镜像，是包含了用

7、户的所有软件和配置的虚拟环境，是EC2部署的基本单位。多个AMI可以组合形成一个解决方案，例如Web服务器、应用服务器和数据库服务器可联合形成一个三层架构的Web应用。AMI被部署到EC2的运行环境后就产生了一个EC2虚拟机实例，由同一个AMI创建的所有实例都拥有相同的配置。AMI的运行环境是一个大规模的虚拟机运行环境，拥有庞大规模的物理机资源池和虚拟机运行平台，所有利用AMI镜像启动的EC2虚拟机实例都运行在该环境中。EC2运行环境为用户提供基本的访问控制服务、存储服务、网络及防火墙服务等。通常，EC2的用户需要首先将自己的操作系统、中间件及应用程序打包在AMI虚拟机镜像文件中，然后将自己的

8、AMI镜像上传到S3服务上，最后通过EC2的服务接口启动EC2虚拟机实例。四、EC2的优势可伸缩性：利用EC2提供的网络服务接口，应用可以根据需求动态调整计算资源，支持同时启动多达上千个虚拟机实例。节省成本：用户不需要预先为应用峰值所需的资源进行投资，也不需要雇用专门的技术人员进行管理和维护，用户可以利用EC2轻松地构建任意规模的应用运行环境。在服务的运行过程中，用户可以灵活地启、停、增、减虚拟机实例。并且只需为实际使用的资源付费。使用灵活：用户可以根据自己的需要灵活定制服务，Amazon公司提供了多种不同的服务器配置，以及丰富的操作系统和软件组合给用户选择。用户可以利用这些组件轻松地搭建企业

9、级的应用平台。EC2使用Xen虚拟化技术。每个虚拟机，又称作实例，能够运行小、大、极大三种能力的虚拟私有服务器。Amazon利用EC2 Compute Units去分配硬件资源。EC2系统提供以下的虚拟机实例类型2.1小型实例默认配置了1.7 GB的存储器，一个虚拟核心上运行一个EC2 Compute Unit,160GB的硬盘空间, 32位平台2.2大型实例默认配置了7.5GB的存储器，两个虚拟核心上各运行两个EC2 Compute Units,850GB的硬盘空间, 64位平台2.3极大实例默认配置了15GB的存储器，四个虚拟核心上各运行两个EC2 Compute Units,1690GB

10、的硬盘空间, 64位平台Amazon EC2Now Available - New Memory-Optimized EC2 Instances (R3)The R3 instances are now available for use in the following AWS Regions:US East (Northern Virginia)US West (Northern California)US West (Oregon)EU (Ireland)Asia Pacific (Tokyo)Asia Pacific (Sydney)Asia Pacific (Singapore)In

11、tel Xeon E5-2670 v2 Ivy Bridge ProcessorsHardware Virtualization (HVM) onlySSD-backed instance storage, including TRIM supportEnhanced Networking with lower latency, low jitter, and high packet-per-second performanceMemory-Optimized R3 instances are recommended for applications that require high mem

12、ory performance at the best price point per GiB of RAM. The instances include the following features:Instance NamevCPU CountRAMInstance Storage (SSD)Price/Hourr3.large215 GiB1 x 32 GB$0.175r3.xlarge430.5 GiB1 x 80 GB$0.350r3.2xlarge861 GiB1 x 160 GB$0.700r3.4xlarge16122 GiB1 x 320 GB$1.400r3.8xlarge

13、32244 GiB2 x 320 GB$2.800The R3 instances are available in five sizes, as follows (prices are in US East (Northern Virginia);二、为什么要使用弹性计算以EC2(Elastic Compute Cloud)为例，弹性计算减少了小规模软件开发人员对于集群系统的维护，并且收费方式相对简单明了，用户使用多少资源，只需要为这一部分资源付费即可。这种付费方式与传统的主机托管模式不同。传统的主机托管模式让用户将主机放入到托管公司，用户一般需要根据最大或者计划的容量进行付费，而不是根据使

14、用情况进行付费，而且，可能还需要保证服务的可靠性、可用性等，付出的费用更多，而很多时候，服务并没有进行满额资源使用。三、弹性计算云的目标 弹性计算云的目标是服务器映像能够拥有用户想要的任何一种操作系统、应用程序、配置、登录和安全机制，但是当前情况下，它只支持Linux内核。通过创建自己的AMI(即实例)，用户在完成这一步骤后将AMI上传到弹性计算云平台，然后调用应用编程接口（API），对AMI进行使用与管理。AMI实际上就是虚拟机的映像，用户可以使用它们来完成任何工作，例如运行数据库服务器，构建快速网络下载的平台，提供外部搜索服务甚至可以出租自己具有特色的AMI而获得收益。用户所拥有的多个AM

15、I可以通过通信而彼此合作，就像当前的集群计算服务平台一样。弹性计算服务（Elastic Compute Service，ECS）是由云服务器、云硬盘、负载均衡、云监控、弹性调度、安全组等服务内容组成的IT基础资源综合服务平台。提供按需使用的计算、存储、网络能力。用于帮助快速构建各种应用，降低IT综合成本与管理难度，从而能够更专注于自身业务的开展与创新。四、弹性计算服务自动横向扩展服务器处理能力或自动缩减服务器；自动检测和处理云服务器的故障与恢复；支持会话持续性判定的准确负载均衡。弹性调度（高可用 弹性伸缩）Linux内核Linux是最受欢迎的自由电脑操作系统内核。它是一个用C语言写成，符合POSIX标准的类Unix操作系统。“内核”