长沙师范学院《计算机基础》课件 第8章 云计算

第8章云计算2Theendof‘Fashion-IT’–customerswillonlypayforvalueandnottechnology.-SunnyGhosh前一章从大数据一词的由来引入，介绍了三种基本的网络存储体系结构，并讨论了数据中心的基本概念，以Google数据中心和Hadoop为例，简要介绍了大数据处理的相关技术，指出了数据中心的研究热点，最后分析了大数据的意义。3内容回顾基础设施即服务（InfrastructureasaService,IaaS）提供基础设施资源。包括虚拟化的计算资源、存储资源、网络资源和安全保障等。例子：亚马逊的EC2、阿里云平台即服务（PlatformasaService,PaaS）服务终端用户的应用程序。不操控硬件、网络、操作系统等基础资源，也不关心应用是如何开发调试的。例子：云盘、文档在线编辑（如谷歌Docs和Evernote）软件即服务（SoftwareasaService，SaaS）服务应用的开发者。开发者通过这个平台开发、运行和管理应用程序时，无需处理诸如配置开发环境、测试环境等麻烦问题。例子：微软的AzureAppService、谷歌的AppEngine4云计算服务层次8.1云计算生态系统8.2服务器、操作系统和网络8.3虚拟化8.4云存储与云下载8.5“云物联”的展望5本章内容商业云

&开源云6云计算生态系统8.1云计算生态系统8.2服务器、操作系统和网络8.3虚拟化8.4云存储与云下载8.5“云物联”的展望7本章内容对于任何一个云计算系统，（物理）服务器都是最基础、最重要的硬件。逻辑功能服务器和个人电脑不存在本质区别。工作性能服务器在硬件配置、对外接口、稳定性、可用性、安全性等方面都远超过个人电脑，所以价格也相应昂贵得多。操作方式服务器通常是默认没有图形界面的，操控服务器往往只能在远程登录之后以命令行方式进行。8服务器（1）硬件配置服务器的CPU多使用英特尔至强（Xeon）系列或AMD皓龙（Opteron）系列，内存高达几十GB甚至上百GB都是很常见的；存储空间则一般不固定，可以很大也可以较小。对外接口服务器提供多个存储扩展接口供使用者随时以热插拔方式添加新的存储介质，且一般会提供两个以上以太网接口（一个接入外部网，另一个接入内部网）。9服务器（2）稳定性服务器一旦开机运行，就要求高度稳定。可用性服务器通常都是全天候运行，无法访问的概率越低越好，一般应该低于0.1%或0.01%。安全性服务器采用一系列软硬件措施保护数据安全，包括硬件防火墙、软件防火墙、用户权限控制、访问控制列表等。10服务器（3）绝大多数的服务器都运行Linux/UNIX系列的操作系统，其中Linux的使用最为广泛。Linux内核高度稳定——把容易破坏操作系统稳定性的图形界面放到内核之外。11操作系统公网/私网环境最典型的网络环境配置方法就是：将所有服务器连接到一台私网交换机构建出私网，同时将需要连入互联网的服务器（例如Web服务器）连接到一台公网交换机（通常由数据中心提供）。12网络环境8.1云计算生态系统8.2服务器、操作系统和网络8.3虚拟化8.4云存储与云下载8.5“云物联”的展望13本章内容虚拟化是云计算的关键技术，它把刚性的物理硬件软件化成柔性的虚拟资源。其功能主要包括：14虚拟化拆分组合动态配置和迁移应用层虚拟化相当于一个普通的应用层软件虚拟化效率低内核层虚拟化使用Linux自身的资源调度器进行管理核心源码较少，方便学习和扩展，虚拟化效率也较高半虚拟化由虚拟机支撑操作系统内核运行是目前最高效率的虚拟化技术15虚拟化层次（1）国外DropboxOneDriveGoogleDriveiCloudDrive……国内百度云盘360云盘腾讯微云……16云存储（1）方便而可靠地存取和分享数据无论何时何地，用户使用任意终端设备，其存放在云端的数据都会被自动地同步到（该用户的）所有在线设备和其他共享用户的设备上。17云存储（2）18云下载云计算背景下，用户可以灵活租用云计算服务、避免基础设施投资，将资金和时间用于为客户提供更好的物联网服务。在云计算的强大支持下，21世纪的物联网必将更加普及和高效。19“云物联”的展望云计算*20概要背景云体系结构云计算云存储云传输*21数据量数据爆炸性增涨(2006,161EB;2011,1800EB;年增长率达到60%.IDC报告)。数据中的绝大部分将存储在世界各地的大型数据中心。GB-TB-PB-EB*22摩尔定律正在走向终结…单芯片容纳晶体管的增加，对制造工艺提出要求CPU制造18nm技术，电子泄漏问题CPU主频已达3GHz时代，难以继续提高散热问题（发热太大，且难以驱散）功耗太高23未来的发展：多核*2005年,美国新建立的数据中心需要消耗的能量=加利福尼亚州所消耗能量的10%（大约5GW），约40亿美金。英国的1500个数据中心每年消耗的能量和英国第十大城市莱卡斯特所需要的能量相当。2010年，英国单个数据中心每年在能量上的花费达到大约740万英镑。计算机集群系统由于采用商用化部件，其能耗问题更为突出。IT基础设施能耗*24Google数据中心Google数据中心以集装箱为单位，每个集装箱有1160台服务器，每个数据中心有众多集装箱。Google一次搜索查询的能耗能点亮100瓦的灯泡11秒钟。比利时的圣吉兰（SaintGhislain）数据中心完全依靠数据中心外面的空气来冷却系统。Dalles数据中心位于俄勒冈州的哥伦比亚河旁，河上的Dalles大坝为数据中心提供电力。数据中心有2座4层楼高的冷却塔。*25WhatmattersmosttothecomputerdesignersatGoogleisnotspeedbutpower–lowpower,becausedatacenterscanconsumeasmuchelectricityasacity.

----EricSchmidt,CEO,Google*26机遇大部分企业IT基础设施的利用率只有35%.

还有许多企业的IT资源利用率不到15%（IDC报告）.Google的数据表明其绝大部分服务器的利用率在10%到50%之间。Why???

突发性的数据访问行为。*27推动力摩尔定律。商用化的组件组成的电脑其性能已足以支持多个操作系统的并行运行。虚拟机技术的复苏（出现在上世纪70年代，并主要用在IBM360的大型机中）利用商用化的计算机组件来构造云环境利用虚拟机技术来实现计算资源的按需分配。*28杀手级的应用任何一项新技术或者新的服务模式的成功，往往是因为其出现在恰当的时间，并且有合适的外因和内因来推动。杀手级的应用（WWW——互联网）。*29Google的理念：将所有的计算和应用放置在“云”中，设备终端不需要安装任何东西，通过互联网络来分享程序和服务。微软的理念：认为云计算的应是“云+端”的计算，将计算资源分散分布，部分资源放在云上，部分资源放在用户终端，部分资源放在合作伙伴处，最终由用户选择合理的计算资源分布。什么是云计算*30云计算定义

图：云计算概念模型云计算:是一种商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够按需获取计算力、存储空间和信息服务。*31商业模式发生巨变：消费者和企业将从“购买软硬件产品”向“购买信息服务”转变云计算的商业视角：云计算＝信息电厂云计算的技术视角：云计算＝虚拟化＋集群管理电：从购买发电设备到购买电力服务信息：从购买软硬件到购买信息服务发电机现代发电厂计算软件存储信息服务提供商云计算是技术和商业模式的双重创新云计算是个技术概念，也是一种商业模式*32云计算服务的部署形式IaaS基础设施云(代表：亚马逊的S3)SaaS

应用云（代表：salesforce的CRM）PaaS

平台云（代表：GoogleAppEngine）私有云(数据中心–内部网)公共云(服务提供商–互连网)混合云(公共和私有)Xasaservice*33Amazon云计算1GB数据存放1个月为0.15美元每个服务器租用1小时为0.1美元Amazon的IaaS云计算思路弹性计算云EC2为企业提供计算服务简单存储服务S3为企业提供存储服务*34亚马逊IaaS应用案例：纽约时报使用亚马逊云计算服务效果：在不到24个小时的时间里处理了1100万篇文章费用：累计花费240美元利用自己服务器时间：数月时间费用：多得多的费用*35Google云计算Google的云计算思路应用向互联网迁移数据向互联网迁移计算能力向互联网迁移存储空间向互联网迁移“浏览器＝操作系统”*36隶属PaaS的Google云计算Google云计算PaaS属于部署在云端的应用执行环境支持Python和Java两种语言通过SDK调用Google的各种服务。如GoogleMap、Mail等用户可快速、廉价（可免费使用限定的流量和存储）地部署自己开发的应用（如创新的网站、游戏等）*37Google云计算SaaS隶属SaaS的Google云计算提供在线“Word、Excel、PPT”提供在线MAP提供在线日历管理……*38云体系结构*39云环境架构服务器存储系统网络设备虚拟化技术应用/计算传输数据*40云架构的特点：将地理上分布、大规模、异构的资源进行虚拟化，并能够对用户提供按需服务。云的成功在很大程度上决定于云的规模效应。同时，云环境下非常重要的问题之