计算云计算什么意思

专题2:云计算的概念、技术与应用谢磊博士南京大学计算机科学与技术系纲要云计算概述虚拟化技术云计算平台云服务技术云计算未来2云计算概述基本概念体系架构技术背景提供服务云计算概念(Wiki)一种计算能力,提供了计算资源与底层结构之间的抽象,使用户可以通过网络方便的,按需使用的来对一个共享的资源池进行迅速的配置,部署与使用,并且只需要很少的管理以及与服务商的交互.
(IBM)云计算可以用来描述平台与应用.
一个云计算平台可以动态按需来供应和配置服务器,云中的服务器可以使用物理机或者虚拟机,云中也可以包括其他的计算资源如存储域网络(SANs)、网络设施、防火墙,以及其他的安全设备.
4狭义云计算与广义云计算狭义云计算——提供资源的网络称为"云""云"中的资源在使用者看来是可以无限扩展的随时获取,按需使用,随时扩展,按使用付费像水电一样使用IT基础设施广义云计算——任意服务构成的资源池称为"云""云"是一些可以自我维护和管理的虚拟计算资源大型服务器集群,包括计算服务器、存储服务器、宽带资源云计算将所有的计算资源集中起来应用提供者无需关注细节,更专注于业务5相关技术并行计算(ParallelComputing)分布式计算(DistributedComputing)网格计算(GridComputing)6并行计算同时使用多种计算资源解决计算问题的过程,其主要目的是快速解决大型且复杂的计算问题.
特点:把计算任务分派给系统内的多个运算单元大型机的多CPU和多存储器优势:将工作分离成离散部分,有助于同时解决随时并及时地执行多个程序指令(多条线同时运行)多计算资源下解决问题的耗时要少于单个计算资源下的耗时7分布式计算研究如何把一个需要非常巨大的计算能力才能解决的问题分成许多小的部分,然后把这些部分分配给许多计算机进行处理,最后把这些计算结果综合起来得到最终的结果.
特点:把计算任务分派给网络中的多台独立的机器优势:稀有资源可以共享通过分布式计算可以在多台计算机上平衡计算负载可以把程序放在最适合运行它的计算机上8网格计算利用互联网把地理上广泛分布的各种资源(包括计算资源、存储资源、带宽资源、软件资源、数据资源、信息资源、知识资源等)连成一个逻辑整体,就像一台超级计算机一样,为用户提供一体化信息和应用服务(计算、存储、访问等).
网格计算是分布式计算的一种,是分布式计算封装.
云计算可以认为是网格计算的商业演化模式.
9云计算概念模型10云计算特点高可靠性:冗余副本、负载均衡通用性:支撑千变万化的实际应用按需服务:按需购买廉价:不再需要一次性购买超级电脑安全:摆脱数据丢失、病毒入侵方便:支持多终端、数据共享超大规模:服务器群虚拟化:可以看作是一片用于计算的云高可扩展:灵活、动态伸缩11云计算服务类型12软件即服务SaaS(SoftwareasaService)SalesfoceonlineCRM服务平台即服务PaaS(PlatformasaService)GoogleAppEngine基础设施即服务IaaS(InfrastructureasaService)AmazonEC2,S3基础设施即服务(IaaS)IaaS——InfrastructureasaService:为IT行业创造虚拟的计算和数据中心,使得其能够把计算单元、存储器、I/O设备、带宽等计算机基础设施,集中起来成为一个虚拟的资源池来为整个网络提供服务.
按使用量付费AmazonWebServices,简作AWS弹性计算云EC2(ElasticComputeCloud)——计算简单存储服务S3(SimpleStorageService)——存储13平台即服务(PaaS)PaaS——PlatformasaService:把服务器平台或开发环境作为一种服务提供的商业模式.
从系统定制到PaaSGoogleAppEnginesalesforce.
com的force.
com800app不再需要任何编程即可开发包括CRM、OA、HR、SCM、进销存管理等任何企业管理软件14软件即服务(SaaS)SaaS——SoftwareasaService:一种基于互联网提供软件服务的应用模式.
软件租赁:用户按使用时间和使用规模付费绿色部署:用户不需安装,打开浏览器即可运行不需要额外的服务器硬件软件(应用服务)按需定制15云计算模式公有云资源以"按需服务"的方式提供给公用服务服务以一种效用计算的方式被出租使用AmazonEC2,GoogleAppEngine等私有云为一个客户单独使用而构建的,因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制.
服务商自己进行管理,自由调度提高效率数据安全、稳定混合云安全因素,并非所有的企业信息都能放置在公有云上.
16云计算优势对云服务提供商通过有效管理内在资源,提高利用率,节省电能对终端用户按需使用,租用计算、存储和服务资源对企业用户创业前期成本大大降低IT硬件投入低按需租用采取自助服务和按使用量付费的使用模式,迅速获得计算资源,无需为配置过大的资源容量而过度投资17虚拟化技术虚拟化与云计算虚拟化关键技术虚拟化数据中心虚拟化简述虚拟化是由位于下层的软件模块,将其封装或抽象,提供一个物理或软件的接口,使得上层的软件可以直接运行在这个虚拟的环境,和运行在原来的环境一样.
优势细粒度资源分配动态迁移增加资源利用率19虚拟化与云计算虚拟化特点为云计算带来的好处封装与隔离保证每个用户有安全可信的工作环境多实例保证较高的资源利用率为服务器合并提供基础硬件无关性整合异构硬件资源可实现虚拟机迁移,使资源调度、负载平衡容易实现特权功能入侵检测和病毒检测动态调整资源细粒度的可扩展性20系统虚拟化虚拟机相当于一个物理机的一种高效隔离的复制.
21虚拟机监视器(VMM)VMM建立于虚拟机和硬件中间的一层监控软件VMM负责对硬件资源以及各个虚拟机之间进行协调、分配和管理22VMM的特性1所有在VMM上运行的程序必须像在原始硬件上运行的效果一样,要高效2大多数的指令必须直接在真实的处理器上运行,而不需要解释每条指令3VMM必须完全控制硬件,任何VM不能穿越VMM直接控制硬件23虚拟化技术类型类虚拟化VMM与虚拟机协同工作虚拟机操作系统内核要进行修改虚拟机使用的指令是CPU指令的一个子集VMM虚拟出的硬件抽象层不是现实存在的硬件辅助虚拟化IntelVT引入新模式VMX虚拟机运行于VMXNON-ROOTVMM运行在VMXROOTVT技术设计了一组新指令24VMware较早的商业化公司之一,2003年被EMC公司收购,产品目前有3个系列:WorkStation、GSX和ESX.
优点易用性好完全模拟一台服务器,客户操作系统不作修改就能使用服务器运行在Windows、Linux和mac上客户机支持Windows/Linux/FreeBSD/Solaris等ESX不需要任何操作系统,性能相当高缺点运行效率较低,使用GSX版本服务器性能衰减20%左右收费25Xen基于Linux的开源项目,现支持类虚拟化和硬件虚拟化技术,2005年初成了xensource公司,专注于Xen产品的开发和推广,目前有Intel、AMD、HP、IBM、Redhat和SuSE等厂商支持.
优点性能损失很小支持原生操作系统和打过内核补丁的操作系统缺点服务器只能运行于Linux若使用类虚拟化技术,运行于其上的虚拟机需打内核补丁,且不支持未开源的操作系统(如Windows)26Xen体系结构27数据中心与虚拟化数据中心为云计算的实现提供了基本的计算和存储资源,是支持云计算的重要基础.
28数据中心与虚拟化数据中心为云计算的实现提供了基本的计算和存储资源,是支持云计算的重要基础.
企业级数据中心的发展趋势是具备高度的灵活性和适应性.
能根据外部需求做出快速变化虚拟化技术是比较好的解决方法企业关注投入产出率(ReturnofInvestment),严格的控制预算和成本.
"绿色""低碳"29云计算平台Google云平台Amzon云平台桉树平台云平台31用户:提供使用云计算服务的入口按需使用各种类型的服务服务商:以最小代价满足用户请求提供各种层次和类型的服务,并提供可信性保证通过资源的合理配置和整合最小化代价GoogleAppEngine32AppEngine让用户在Google的基础架构上运行自定义网络应用程序AppEngine可免费使用500MB持久存储空间支持每月500万页面浏览量的CPU和带宽AppEngine提供使用Python和Java语言的运行环境,可用其建立Web站点等网络应用.
GoogleChromeOS33GoogleChromeOS是一个为上网本设计的轻量级开源操作系统.
快速开/关机浏览器紧密结合网络紧密相连Google文件系统(GFS)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.
它运行于廉价的普通硬件上,但可以提供容错功能.
它可以给大量的用户提供总体性能较高的服务.
Google48%MSN19%Yahoo33%ClientClientClientReplicasMastersGFSMasterGFSMasterC0C1C2C5Chunkserver1C0C2C5ChunkserverNC1C3C5Chunkserver2…ClientClientClientClientClientClient34MapReduceMapReduce是一种编程模型,用于大规模数据集(大于1TB)的并行运算.
概念"Map(映射)"和"Reduce(化简)",和他们的主要思想,都是从函数式编程语言里借来的,还有从矢量编程语言里借来的特性.
他极大地方便了编程人员在不会分布式并行编程的情况下,将自己的程序运行在分布式系统上.
当前的软件实现是指定一个Map(映射)函数,用来把一组键值对映射成一组新的键值对,指定并发的Reduce(化简)函数,用来保证所有映射的键值对中的每一个共享相同的键组.
35亚马逊(Amazon)AmazonS3AmazonEC2$.
01for1000to10000requests36其他云平台37微软WindowsAzure系统SaaS产品:DynamicsCRMOnline、ExchangeOnline、OfficeCommunicationsOnline及SharePointOnline.
IBM"蓝云"对企业现有的基础架构进行整合,通过虚拟化技术和自动化技术,构建企业自己拥有的云计算中心.
AdobeAIR平台构建丰富的Internet应用并部署为桌面应用Force.
com平台PaaS产品:Salesforce桉树(Eucalyptus)Eucalyptus项目全称是ElasticUtilityComputingArchitectureforLinkingYourProgramsToUsefulSystems,是与一个在加利福尼亚大学的研究性项目使企业能够使用它们内部IT资源(包括服务器、存储系统、网络设备)与亚马逊EC2兼容.
Eucalyptus是主要实现云计算环境的弹性需求的软件,通过其在集群或者服务器组上的部署,并且使用常见的Linux工具和基本的基于web的服务.
38桉树体系结构——CC、CLC、NCCloudController(CC)向用户提供访问接口和管理CLCClusterController(CLC)负责管理该集群下的节点,并在需要时向CC返回所需要的资源.
NodeController(NC)负责管理节点上hypervisor(VMM).
39桉树管理界面40云服务技术"云"中服务提供服务协同资源调度42普适应用系统Internet传感器网络"云"中服务提供状态监控告警故障通知……普适家庭(E-Home)网络Internet数字电网应用InternetInternet普适校园网络云计算模式下的软件架构43"按需获取"的强大能力终端处理"云"端提供"小"设备具有"大"功能云端:各类基础服务以及高效的资源管理和调度服务提供者:利用云端资源,关注业务流程终端用户:瘦客户端,有效的安全机制QoS约束的"云"中服务提供技术随时、随地、任何设备接入"云"均获得满意服务资源虚拟、调度服务描述、组合服务选择、编制服务部署、配置InternetVM1VM2VM3VM1VM2VM1VM2VM3S1S3S2S4S6S7S9S8S10S5BADCE资源调度服务协同"云"44服务协同目标:基于可用服务为用户提供具有QoS保证的服务基于Petri网的服务描述和自动服务组合Petri网模型描述服务的功能性语义设计本体描述服务的非功能性语义自动服务组合规则将原子服务合成为组合服务情境感知的服务选择和服务路径生成技术多个服务副本完成相同任务不同服务副本具有不同状态选择最佳一组服务副本完成用户请求45情境感知的多媒体传输s0s3s1s21s42s22s41e1e4e2e5e6e9e8e7e13e10e12ste11e14e14e15f2f3f4f0f0媒体源(监控设备)f1媒体水印f2字幕添加f3编码转换f4编码转换f1fte346资源调度目标:基于情境信息,通过动态调度资源提供高效服务QoS驱动的瓶颈服务定位与重部署瓶颈服务组件的确定物理节点选择与服务部署基于聚类的虚拟机动态整合与配置多种虚拟机请求类型特征的确定K-means聚类算法部署虚拟机47虚拟机动态整合48K-means聚类技术49云计算未来机遇与挑战服务稳定性(Availability)数据的不通用性(DataLock-in)数据保密与可信(DataConfidentialityandAuditability)数据传输瓶颈(DataTransferBottlenecks)性能不可预测(PerformanceUnpredictability)可扩展的存储(ScalableStorage)大规模分布式系统的Bug(BugsinLarge-ScaleDistributedSystems)可扩展性(ScalingQuickly)51网络的发展52致谢53感谢钱柱中博士在云计算方面提供宝贵的研究资料!
问题与讨论谢谢