云计算讲座知识

秉 虚 为 实 ， 畅 游 云 端云 计 算 知 识 讲 座 2 目 录1、 云 计 算 介 绍2、 云 计 算 定 义3、 云 的 分 类4、 云 服 务 交 付 方 式5、 国 内 外 云 计 算 发 展 现 状6、 云 计 算 技 术 解 析7、 云 平 台 架 构 及 实 现 技 术 3 IT不 再 重 要 4 云 计 算 ： 21世 纪 的 全 球 化 信 息 电 厂西 门 子 发 明 了 可 实 用 的 发 电 机 ，商 业 化 发 电 机 开 始 应 用 到 生 产 中 1860年 代 1870年 代 第 一 个 城 市 中 央 电 厂 在 芝 加 哥 出现 ， 并 迅 速 得 到 了 广 泛 的 应 用 1900年 代 爱 迪 生 发 明 了 可 实 用 的 电 灯 ， 并同 时 开 设 社 区 电 厂 ， 电 开 始 影 响人 类 的 生 活 集 成 电 路 计 算 机 出 现 ， 计 算 机在 商 业 中 迅 速 普 及 得 到 了 广 泛应 用1960年 代 1970年 代 Google、 Amazon 等 开 创 了 云计 算 的 商 业 化 应 用 ， 实 现 了 IT 能 力 的 远 距 离 传 输 2000年 代 微 型 计 算 机 出 现 ， 并 在 其 后 20年 间 开 始 影 响 人 类 的 生 活长 距 离 输 电 网 络 技 术 逐 渐 成 熟 ，并 开 始 商 用 1890年 代 Internet网 络 技 术 在 全 球 迅 速 普及 ， 广 泛 应 用 1990年 代 电 的 应 用 主 宰 了 人 类 社 会 ， 各 种电 器 出 现 ， 催 生 了 史 上 最 大 的 家用 电 器 行 业 ， 人 类 社 会 开 始 有 了现 在 的 家 庭 生 活 20世 纪 云 计 算 的 应 用 是 否 会 主 宰 人 类社 会 ？人 类 社 会 将 有 怎 样 崭 新 的 生 活 ？ 21世 纪电 的 历 史 IT的 历 史和 中 央 电 厂 一 样 ， 云 计 算 的 核 心 是 让 计 算 服 务 和 运 营 能 力 像 电 一 样 能 够 长 距 离 传 输 ， 随 需 索 取 。 这 将 会 对 IT业 以 及 每 家 公 司 的 结 构 造 成 深 刻 变 革 。 100年 来 的 故 事 或 许 将 在 未 来 重 演 如 果 你 理 解 了 中 央 电 厂 的 来 由 和 它 为 人 类 社 会 带 来 的 历 史 性 变 化 ， 那 么 ， 你 就会 明 白 云 计 算 将 会 开 创 多 么 激 动 人 心 的 未 来 。 5 云 计 算 是 信 息 技 术 发 展 的 方 向 大 型 机 时 代1960年 代 1980年 代 2000年 代 1990年 代 微 型 机 时 代个 人 计 算 机 变 革q将 只 在 特 定 行 业 中 应用 的 大 型 主 机 变 成 每 个人 都 负 担 得 起 的 个 人 电脑 ， 大 幅 度 提 高 了 个 人生 产 效 率 和 企 业 效 率 。 互 联 网 变 革q将 数 以 亿 万 计 的 信 息 孤岛 汇 集 成 庞 大 的 信 息 网 络 ，极 大 的 提 高 了 人 类 沟 通 ，共 享 和 协 作 的 效 率 ， 丰 富了 社 交 和 娱 乐 生 活 。 互 联 网 时 代云 计 算 变 革q将 IT产 业 变 为 环 保 和 节 约 的 绿 色 产 业 ；q将 IT基 础 设 施 转 变 为 像 水 和 煤 气 一 样 的 社 会公 用 基 础 设 施 ；q连 接 所 有 的 电 子 产 品 形 成 具 备 无 限 容 量 和能 力 的 设 备 ；q将 信 息 渗 透 到 社 会 每 一 个 角 落 成 为 社 会 组织 和 个 人 的 基 本 属 性 。技 术 云 计 算 时 代 时 间信 息 技 术 在 经 历 了 个 人 计 算 机 变 革 、 互 联 网 变 革 之 后 ， 将 迎 来 第 三 次 跨 时 代 的变 革 ： 云 计 算 变 革 6 云 对 IT行 业 的 影 响云 计 算 促 使 IT行 业 的 业 务 模 式 转 向 以 服 务 为 中 心 ， IT行 业 的 生 态 系 统 将 以具 有 垄 断 地 位 的 IT运 营 商 为 核 心 进 行 重 建 ； IT行 业 将 面 临 重 新 洗 牌 ！重 构 IT业 务 模 式垄 断IT运 营 商 全 新 IT生 态 系 统 n 正 如 通 信 网 络 的 规 模 经 济 效 应 导 致 具 有 垄 断 地 位 的通 信 运 营 商 出 现 ； 云 的 规 模 经 济 效 应 加 速 IT基 础 设施 集 中 化 ， 从 而 导 致 具 有 垄 断 地 位 的 “ IT运 营 商 ”出 现n 以 产 品 运 营 为 核 心 的 业 务 模 式 将 转 变 为 以 服 务 为 核心 的 业 务 模 式 ； 卖 设 备 、 卖 License的 硬 件 和 软 件供 应 商 将 逐 步 边 缘 化 ， 取 而 代 之 的 是 IT服 务 提 供 商n 在 ICT融 合 的 背 景 下 ， 在 新 型 云 计 算 业 务 的 冲 击 下 ，旧 有 的 IT产 业 链 分 工 模 式 将 完 全 打 破 ， 将 以 IT运 营商 为 核 心 ， 来 建 立 IT产 业 的 全 新 生 态 系 统 7 云 正 在 深 刻 的 改 变 世 界n 信 息 社 会 ： 人 类 将 生 活 在 以 信 息 为 中 心 的 社 会 ，社 会 组 织 和 企 业 活 动 以 互 联 网 为 中 心 组 织 ， 云 服务 成 为 水 、 电 一 样 重 要 的 基 础 设 施n 物 联 网 ： 感 应 器 将 植 入 人 类 社 会 的 各 类 物 理 基础 设 施 中 ， 经 由 无 线 通 信 网 络 连 接 ， 通 过 云 平 台进 行 有 效 管 理 ， 实 现 物 理 基 础 设 施 和 IT基 础 设 施 的有 效 整 合 ， 人 类 社 会 将 通 过 云 而 成 为 一 个 有 机 的 整 体n 群 体 智 慧 ： 云 计 算 可 以 使 人 类 在 网 络 社 区 上 既方 便 又 快 速 地 进 行 互 动 、 分 享 与 合 作 ， 提 高 现 有知 识 的 社 会 共 享 ， 从 而 通 过 更 广 泛 的 个 体 合 作 与竞 争 中 创 造 共 享 的 和 集 体 的 智 能云 作 为 IT产 业 的 第 三 次 的 变 革 ， 不 仅 仅 影 响 IT产 业 ， 也 将 对 人 类 社会 产 生 深 远 的 影 响 ， 主 要 表 现 在 如 下 方 面 ： 8$绿 色 计 算 打 造 新 一 代数 据 中 心 标 准 化 及 整 合 提 升 业 务 敏 捷 性 ，降 低 市 场 响 应 时间 ， 推 动 业 务 与技 术 创 新 改 变 I T支 出 的成 本 结 构降 低 复 杂 度 成 为 新 的 云 服 务 提 供 商 云 计 算 驱 动 力 9 云 计 算 的 愿 景1879, The dynamo Corporate DC I DC 1882, Central power station云 计 算 所 倡 导 的 是 一 种 新 的 基 于 网 络 的 I T服 务的 供 给 、 消 费 、 交 付 模 式 ！ 10 11 目 录1、 云 计 算 介 绍2、 云 计 算 定 义3、 云 的 分 类4、 云 服 务 交 付 方 式5、 国 内 外 云 计 算 发 展 现 状6、 云 计 算 技 术 解 析7、 云 平 台 架 构 及 实 现 技 术 12 对 云 的 不 同 理 解Cloud 13 简 单 的 类 比 说 您 刚 刚 搬 到 一 个 新的 城 市 ， 要 找 个 地 方住 14 您 可 以 建 一 座 房 子 或租 一 座 房 子 15 如 果 选 择 建 一 座 房 子 ， 您 必 须 作 出 一 系列 的 抉 择 16 一 旦 建 成 您 就 要 负 责 维 护 雇 员 装 饰 设 计 师 电 工管 道 工 物 业 费电 费 水 费空 调 清 洁 工 人 17假 设 您 所 在 的 城 市 提 供 这 样 一 种 房 屋 ：一 个 拥 有 大 量 公 寓 单 元 的 房 屋 18 每 个 单 元 可 以 容 易 地 被 转 换 成 2,3,4 或 更 多 的 单 元 19 只 需 付 出 租 金对 应 使 用 功 能 ！ 按 需 付 费 20 云 计 算 模 型 能 以 按 需 方 式 ， 通 过 网 络 ， 方便 的 访 问 云 系 统 的 可 配 置 计 算 资 源 共 享 池 (比如 ： 网 络 ， 服 务 器 ， 存 储 ， 应 用 程 序 和 服 务 ) 。同 时 它 以 最 少 的 管 理 开 销 及 最 少 的 与 供 应 商 的交 互 ， 迅 速 配 置 提 供 或 释 放 资 源 。云 计 算 NIST定 义 21 云计算的定义 云计算的服务模式 云计算的外部特征云计算是一种基于网络的计算模式，通过网络将IT基础设施资源、软件与信息按需提供给用户使用。注1：云计算不是一类计算机技术或网络技术，而是实现网格计算、效 用计算、虚拟化技术、Web服务技术融合发展的模式；注2：云计算具有宽带接入、快速弹性、服务可测量、按需自服务、资源池化等特征。 云计算的内部特征云计算服务的内部特征反映了云计算服务商的服务提供能力，包含人员、流程、资 源和技术四个要素：人员要素包括人员管理、岗位结构以及人员技能；流程要素分为展现服务层、运维管理层和采集控制层三个层面；技术要素包括资源池化技术、计量技术、监控技术、调度技术和安全保障技术；资源要素分为计算资源、存储资源、网络资源和支撑环境。算的服务模式主要包括IaaS、PaaS和SaaS。三种模式自底向上提供不同层次的云计算服务，具有层次关系，但上层服务不必构建于底层服务之上。按需服务：云计算服务应能够快速自动化地满足用户对服务功能、服务实例等服务交付内容的申请，变更，取消等操作 使用户的需求能够即时得到满足；弹性：云计算服务应具有快速伸缩的能力，用户可随时申请、释放和调整云计算服务资源的使用；网络依存性：云计算服务的使用者通过网络访问计算，存储资源以及各种服务； 可计量：云计算服务本身应具备将用户使用的计算、存储及其他特定功能的服务按照合理一致的标准进行细粒度地计量的能力。 22 流程:展现服务层运维管理层采集控制层资源:计算资源存储资源网络资源支撑环境 技术:资源池化监控调度安全保障人员:人员管理岗位结构人员技能 云计算服务IaaS PaaSSaaS弹性 按需服务 网络依存性可计量 23 目 录1、 云 计 算 介 绍2、 云 计 算 定 义3、 云 的 分 类4、 云 服 务 交 付 方 式5、 国 内 外 云 计 算 发 展 现 状6、 云 计 算 技 术 解 析7、 云 平 台 架 构 及 实 现 技 术 24 25 Regional Data Center 1 Regional Data Center 2Public CloudRegional Data Center 3 Regional Data Center 4公 有 External cloud Service ProviderData Center混 合 External cloud Trusted cloudEnterprise Data Center Automation Firewall and securityPrivate Cloud私 有 Internal cloud Data center agility云 计 算 分 类接 受 度混 合 混 合混 合 26 目 录1、 云 计 算 介 绍2、 云 计 算 定 义3、 云 的 分 类4、 云 服 务 交 付 方 式5、 国 内 外 云 计 算 发 展 现 状6、 云 计 算 技 术 解 析7、 云 平 台 架 构 及 实 现 技 术 27 云 计 算 是 下 述 的 发 展 ， 或 者 说 是这 些 计 算 机 科 学 概 念 的 商 业 实 现 ： 并 行 计 算 (Parallel ) 分 布 式 计 算 (Distributed ) 网 格 计 算 (Grid )云 计 算 是 下 述 等 概 念 混 合 演 进 并跃 升 的 结 果 ： 虚 拟 化 (Virtualization) 效 用 计 算 (Utility Computing) 面 向 服 务 （ SOA） I aaS(基 础 设 施 即 服 务 ) PaaS(平 台 即 服 务 ) SaaS(软 件 即 服 务 ) 云 计 算 的 技 术 演 进 路 线 28 29 传统基础架构 Cloud IAAS绝大多数是物理设施低利用率基础设施：IT人员 比例低少量自动化静态峰值容量部署 很难支撑PAAS/SAAS 物理设施及虚拟化设施中到高利用率基础设施：IT人员 比例高高度自动化平衡的动态部署支撑PAAS/SAAS维护困难 便于维护 30 31 传统 Cloud1 v 物理服务器 v 物理服务器(Host)v 虚拟服务器(Guest)2 v 很难评估硬件影响 v 高可用为主v 极少硬件关联v 硬件影响可评估3 v 维护测试环境需要较多物理资源v 测试环境与生产环境不一致 v 测试环境维护容易v 可与生产环境基本一致4 v 通常备份系统状态及应用数据 v VM快照/系统状态/应用数据5 v 除数据库外，高可用设计不多，计划停机不可避免 v 很容易实现高可用，避免或缩短计划停机时间6 v 很容易出现意外宕机 v 避免或减少意外宕机7 v 人工检查为主 v 可加强自动化检查8 v 还原困难 v 还原容易 32PaaS 资源 抽象服务，统一平台 PaaS 服务 自 服 务 /管 理 门 户软 件 平 台开 发 组 件 平 台应用开发部门 软件开发商 PaaS管理者 33私有云SaaS 服务公有云SaaS服务在线邮件 网络会议 在线杀毒 在线CRM 在线进销存 在线HR 在线公有云SaaS服务示例 私有云SaaS服务示例 34 35 目 录1、 云 计 算 介 绍2、 云 计 算 定 义3、 云 的 分 类4、 云 服 务 交 付 方 式5、 国 内 外 云 计 算 发 展 现 状6、 云 计 算 技 术 解 析7、 云 平 台 架 构 及 实 现 技 术 36 37 38 39 典 型 企 业 的 云 计 算 之 路 GoogleGoogle搜 索 之 所 以 跑 在 云 计 算 上 ， 是 因 为 当 初 没 钱 用 高 性 能 计 算 机 ， 无 奈 之 下 ， 用 提 高 软 件 系 统 的 分 布 式 部 署 和 调 度 能 力 ， 用 MAP Reduse 来 做 流 程 执 行 ， 用 分 布式 文 件 系 统 来 构 建 ， 反 倒 成 就 了 如 今 的 云 计 算 的 优 势 ， 那 就 是 支 持 很 强 的 容 灾 ，支 持 scability的 规 模 提 高 ， 支 持 多 并 发 用 户 的 感 受 度 ， 而 最 最 关 键 的 是 ， 达 到 了每 用 户 访 问 最 低 的 运 营 成 本 。 40 典 型 企 业 的 云 计 算 之 路 Google 41Advanced Innovations公 司 在 2009年 业 务 增 长 了 83%的 同时 也 面 临 IT系 统 扩 容 的 挑 战 。 而 当 其 转 向 Amazon EC2时 ，IT系 统 能 力 迅 速 增 强 ， 从 而 支 撑 其 业 务 的 快 速 发 展 。部 署 一 个 Oracle DB只 需 要 23分 钟 ， 而 所 要 做 的 就 是 按 一 些按 钮 Advanced Innovations CTO 典 型 企 业 的 云 计 算 之 路 AmazonAamzon通 过 虚 拟 化 将 IT资 源 出 租 给 其 它 公 司 （ IaaS） ， 使 系 统 的 利 用 率变 得 更 高 并 产 生 利 润 。 同 时 ， 也 为 小 企 业 提 供 了 与 大 企 业 竞 争 一 样 的 最 先 进 的 IT平 台 。 通 过 虚 拟 化 将 闲 置 运 算 、存 储 资 源 划 分 出 租 给 其 他公 司 ，实 现 （IaaS）基 础 架构 即 服 务 根 本 没 有 任 何 预 付 费 用 ，任 一 公 司 利 用 这 些 服 务 时 ，只 需 要 为 它 使 用 的 设 备 能力 付 费 。而 且 ，它 租 用 的 是现 代 互 联 网 运 算 设 计 的 最先 进 的 系 统 。 42 典 型 企 业 的 云 计 算 之 路 Amazon 43 典 型 企 业 的 云 计 算 之 路 Salesforce 44 目 录1、 云 计 算 介 绍2、 云 计 算 定 义3、 云 的 分 类4、 云 服 务 交 付 方 式5、 国 内 外 云 计 算 发 展 现 状6、 云 计 算 技 术 解 析7、 云 平 台 架 构 及 实 现 技 术 45 云 的 部 署 ： IaaS、 PaaS和 SaaS描 述PC 硬 件 资 源（ PowerPC、 x86、 ARM）操 作 系 统Linux、 Windows、 UNIX开 发 环 境C、 C+、 Java、Python、 Perl等软 件 应 用运 行 库（ .Net、 JRE） Cloud共 享 资 源l SaaS：通过互联网向最终用户提供软件应用服务。主要特征：多租户、数据分离、水平扩展、可个性配置、可伸缩。代表：Salesforce CRM、微软的Online服务、IBM Lotus Live。l PaaS：通过互联网向开发者提供运行平台托管服务，提供开发SDK，开发者开发 应用后可直接运行在PaaS上。主要特征：运行平台托管、提供增强的平台能力。代表：Google的AppEngine、微软的Azure Platform、Salesforce的Fl IaaS：应用虚拟化、自动化部署等技术，通过互联网向用户提供基础IT设施的技术方案与服务模式。主要特征是资源动态弹性供应、资源整合与共享、资源利用率高、节能降耗、管理成本下降。主要代表：Amazon的ec2、S3 46 什 么 是 虚 拟 化 ？ 当 下 的 x86 计 算 机 硬 件 是 专 为 运 行 单 个 操 作 系 统 和 单 个 应 用 程 序 而 设计 的 ， 因 此 大 部 分 计 算 机 远 未 得 到 充 分 利 用 。 借 助 虚 拟 化 ， 可 以 在 单 台 物理 机 上 运 行 多 个 虚 拟 机 ， 每 个 虚 拟 机 都 可 以 在 多 个 环 境 之 间 共 享 同 一 台 物理 机 的 资 源 。 不 同 的 虚 拟 机 可 以 在 同 一 台 物 理 机 上 运 行 不 同 的 操 作 系 统 以及 多 个 应 用 程 序 . 以 虚 拟 化 的 技 术 将 基 于 x86 的 计 算 机 的 硬 件 资 源 （ 包 括 CPU、 RAM、硬 盘 和 网 络 控 制 器 ） ， 以 创 建 功 能 齐 全 、 可 像 “ 真 实 ” 计 算 机 一 样 运 行 其自 身 操 作 系 统 和 应 用 程 序 的 虚 拟 机 。 每 个 虚 拟 机 都 包 含 一 套 完 整 的 系 统 ，因 而 不 会 有 潜 在 冲 突 。 硬 件 虚 拟 化 的 工 作 原 理 是 ， 直 接 在 计 算 机 硬 件 或 主 机 操 作 系 统 上 面 插 入一 个 精 简 的 软 件 层 。 该 软 件 层 包 含 一 个 以 动 态 和 透 明 方 式 分 配 硬 件 资 源 的虚 拟 机 监 视 器 （ 或 称 “ 管 理 程 序 ” ） 。 多 个 操 作 系 统 可 以 同 时 运 行 在 单 台物 理 机 上 ， 彼 此 之 间 共 享 硬 件 资 源 。 由 于 是 将 整 台 计 算 机 （ 包 括 CPU、 内 存 、 操 作 系 统 和 网 络 设 备 ） 封 装 起 来 ， 因 此 虚 拟 机 可 与 所 有 标 准 的 x86 操作 系 统 、 应 用 程 序 和 设 备 驱 动 程 序 完 全 兼 容 。 可 以 同 时 在 单 台 计 算 机 上 安全 运 行 多 个 操 作 系 统 和 应 用 程 序 ， 每 个 操 作 系 统 和 应 用 程 序 都 可 以 在 需 要时 访 问 其 所 需 的 资 源 。 虚 拟 化 技 术 47 虚 拟 化 技 术虚拟化技术主要为了解决如何让软件应用与底层硬件实现分离。例如X86的机器能够运行Mac OS系统以及应用。主要目的是为了让同一台物理服务器可以运行多个应用系统，从而提升物理服务器的利用率。例如上面的例子，原来每个机器的利用率只有20%，但各自运行着Windows NT、Windows Server 2003以及Linux，通过虚拟化技术使得中间的服务器能够同时承载不同的OS，从而可以运行不同的应用，提升利用率（中间服务器利用率达到70%），降低能耗（两边的服务器可以关机）。并且可以实现不同应用的数据隔离。 48 虚 拟 化 技 术v 虚拟化技术可用于整合资源，提升资源利用率，降低能耗，是绿色IT的关键技术。v 虚拟化技术使得不同用户的应用运行在同一个服务器资源上，却可以保证不同用户数据的隔离。v 虚拟化技术使得VM（虚拟机，一个映射文件）能够在底层服务器发生故障，自动迁移到其他状态良好的服务器上，甚至整个数据中心发生灾难，都能够实现快速恢复。v 虚拟化技术使得用户的系统配置需求能够快速获得满足，不同配置的VM（资源+OS+App）能够自动部署到资源池上。 IaaS是通过互联网请求和配置VM的（例如需要能够运行Windows Server 2003和Oracle DB，要求500G硬盘，CPU为3GHZ），如果不采用虚拟化，需要人工去寻找特 定的服务器（x86）以及相应的配置，并且进行安装部署v 虚拟化技术使得用户的VM能够实现动态弹性变更，而不需要预先预测容量需求 IaaS服务的一大特色正是用户可以在互联网弹性变更资源需求 X 49 目 录1、 云 计 算 介 绍2、 云 计 算 定 义3、 云 的 分 类4、 云 服 务 交 付 方 式5、 国 内 外 云 计 算 发 展 现 状6、 云 计 算 技 术 解 析7、 云 平 台 架 构 及 实 现 技 术 50 根 据 现 有 技 术 及 厂 商 产 品 相 结 合 ， 从 资 源 服 务 层 、 云 管 理 平 台 层 、 服 务界 面 层 ， 以 及 运 行 维 护 层 和 安 全 管 理 层 两 个 辅 助 层 ， 分 析 每 层 所 涉 及 的 技术 ， 以 及 技 术 实 现 方 式 。 云 平 台 架 构 介 绍1、 云 平 台 整 体 框 架 Nexus、 VDXESXHyper-VXen XVMPowerVMVSE 51存 储 单 元 ：静 态 存 储 字节 数 、 存 储I/O次 数 、 I/O流 量网 络 传 输 单 元 ： 网 络地 址 个 数 ， 持 续 传 输速 度 ， 峰 值 传 输 速 度 处 理 单 元 ：每 秒 运 算 次数 、 内 存 容量 、 处 理 器（ 核 ） 个 数资源池将IBM HP EMC HDS SUN物 理 存 储 以存 储 能 力 为 指 标 构 建 存 储 单 元 将现有的网络架构以网络传输能力为指标构建网络传输单元IBM HP SUN等 UNIX主 机 整 合 成 UNIX处 理 单 元 ， 将 X86平 台 虚 拟 化 成 X86处 理单 元 存 储 池网 络 池处 理 池 资 源 服 务 层 资 源 池 化 52 服 务 器 层 寄 宿 虚 拟 化 ： 虚 拟 化 管 理 程 序 作 为 应 用 运 行 在 宿 主 操 作 系 统 上 ， 利 用 宿 主 操 作 系 统 的 功 能来 实 现 硬 件 资 源 的 抽 象 和 虚 拟 机 的 管 理 ， 实 现 较 易 ， 但 性 能 较 低 。 典 型 实 现 ：VMware Workstation、 Microsoft Virtual PC、 SUN XVM和 Microsoft Hyper-V 。原 生 虚 拟 化 ： 虚 拟 化 层 管 理 程 序 直 接 安 装 在 物 理 服 务 器 上 ， 不 需 要 依 赖 宿 主 操 作 系 统 ， 虚拟 机 运 行 在 虚 拟 化 平 台 上 ， 虚 拟 化 平 台 提 供 指 令 集 和 设 备 接 口 ， 以 提 供 对 虚 拟 机 的支 持 。 具 有 较 好 的 性 能 ， 但 实 现 更 为 复 杂 ， 典 型 实 现 ： Citrix Xen、 VMware ESX Server和 IBM PowerVM 。 资 源 服 务 层 服 务 器 虚 拟 化 技 术 53 存 储 层 基 于 主 机 的 存 储 虚 拟 化 ： 若 干 个 独 立 的 存 储 设 备 通 过 运 行 存 储 管 理 软 件 实 现 一 个 有 机 的 虚 拟 存 储 设 备整 体 ， 用 户 不 需 直 接 控 制 物 理 存 储 设 备 。 典 型 实 现 ： Symantec Storage Foundation。 优 势 一 ， 可 以 使 系 统 在 存 储 空 间 调 整 过 程 中 仍 然 保 持 在 线 状 态 ， 优 势 二 ， 可以 实 现 主 机 上 存 储 设 备 并 行 使 用 。 缺 点 ， 运 行 时 占 用 主 机 资 源 ， 影 响 系 统 运 行 效 率 、 稳 定 性 和 安 全 性 , 容 易 产生 单 点 故 障 或 安 全 攻 击 导 致 的 资 源 不 可 用 资 源 服 务 层 存 储 虚 拟 化 技 术 54 v 基 于 SAN 网 络 的 存 储 虚 拟 化 ： 具 体 的 存 储 虚 拟 功 能 的 实 现 在 交 换 机 或 存 储 虚 拟 化 服 务 器 中 进 行 。 依 据 虚 拟 化 引 擎 的位 置 不 同 ， 存 储 虚 拟 化 技 术 分 为 带 内 （ in-band） 和 带 外 （ out-of-band） 两 大 类 。 v 带 内 又 称 对 称 虚 拟 ： 是 虚 拟 化 引 擎 应 用 在 应 用 服 务 器 和 存 储 的 数 据 通 路 上 的实 现 方 式 带 内 虚 拟 化 存 储 具 有 很 强 的 协 同 工 作 能 力 ， 可 以 通 过 集 中 的 管 理 界 面 进 行 控制 。v 优 势 ： 其 对 系 统 数 据 的 安 全 保 障 很 好 。v 缺 点 ： 增 加 了 主 机 和 物 理 存 储 设 备 之 间 的 时 延 ， 但 由 于 I/O在 固 定 的 通 道 中 传 输 ，限 制 了 其 扩 展 性 。 对 于 降 低 虚 拟 化 的 复 杂 性 和 简 化 管 理 方 面 ， 实 现 有 困 难 。v 带 外 又 叫 不 对 称 虚 拟 ： 是 在 数 据 通 路 外 的 存 储 虚 拟 化 服 务 器 上 实 现 的 虚 拟 功 能 ，典 型 实 现 ： EMC Invista。 v 优 势 一 ， 由 于 主 机 直 接 将 虚 拟 化 存 储 指 令 分 配 到 目 的 设 备 上 ， I/O运 行 不 再 受 到增 加 等 待 时 间 或 带 宽 的 制 约 。v 优 势 二 ， 由 于 元 数 据 服 务 器 不 与 主 机 交 换 信 息 ,而 是 和 智 能 端 口 交 换 信 息 ， 加 大了 其 易 操 作 性 和 扩 展 性 。v 优 势 三 ， 由 于 大 多 数 的 I/O 运 算 在 智 能 交 换 机 内 由 端 口 的 处 理 器 直 接 处 理 ， 如果 需 要 增 加 规 模 ， 只 需 要 增 加 更 多 的 处 理 器 ， 适 合 大 规 模 扩 展 配 置 ， 支 持 当 前 所 有 的大 规 模 数 据 中 心 资 源 服 务 层 存 储 虚 拟 化 技 术 55 。基 于 存 储 控 制 器 的 存 储 虚 拟 化 ： 在 存 储 设 备 内 部 或 存 储 子 系 统 内 部 实 现 存 储 虚 拟 化 ， 根 据 采 用 的 方 案 不 同 ，RAID、 镜 像 、 盘 到 盘 的 复 制 以 及 基 于 时 间 的 快 照 都 采 用 了 此 类 虚 拟 化 。 通 过 虚 拟化 ， 虚 拟 磁 带 库 、 虚 拟 光 盘 库 等 都 得 以 在 存 储 子 系 统 中 加 以 实 现 。 与 带 内 方 式的 存 储 虚 拟 化 相 似 。 典 型 实 现 ： HDS USP和 IBM Storwize v7000。 优 势 ： 在 存 储 子 系 统 上 的 虚 拟 可 以 将 存 储 和 主 机 独 立 起 来 ， 不 会 过 多 地 占 用主 机 的 资 源 ， 可 以 使 主 机 将 其 资 源 有 效 地 运 用 在 应 用 服 务 上 。 缺 点 ： 对 其 后 台 所 使 用 的 具 体 硬 件 兼 容 性 要 求 很 高 ， 在 存 储 设 备 升 级 和 扩 容过 程 中 需 要 受 到 某 些 限 制 。资 源 服 务 层 存 储 虚 拟 化 技 术 56 资 源 服 务 层 存 储 虚 拟 化 技 术 总 结存储虚拟化磁盘虚拟化块虚拟化 磁带、磁带驱动器、磁带库虚拟化 文件系统虚拟化 文件/记录虚拟化基于主机 的虚拟化 基于网络的虚拟化 基于存储控制器的存储虚拟化带内虚拟化 带外虚拟化实现结果实现位置实现方式 57 网 络 设 备 虚 拟 化 ： 一 种 是 可 将 一 台 物 理 网 络 设 备 虚 拟 成 多 个 虚 拟 网 络 设 备 ， 并 且 分 别 为 各 虚 拟网 络 设 备 配 置 独 立 的 吞 吐 带 宽 、 通 信 端 口 、 内 存 、 存 储 空 间 以 及 管 理 权 限 。 增 加了 网 络 设 备 的 利 用 率 ， 节 省 了 硬 件 成 本 及 能 耗 ； 典 型 实 现 ： 思 科 Nexus系 列 交 换机 （ 支 持 VDC技 术 ） 另 一 种 是 指 可 以 将 多 台 物 理 网 络 设 备 集 合 为 一 台 虚 拟 网 络 设 备 ， 由 其 中 一 台网 络 设 备 对 所 有 虚 拟 出 的 网 络 设 备 进 行 统 一 的 维 护 和 管 理 ， 提 高 了 可 管 理 性 和 维护 效 率 ， 并 且 在 虚 拟 网 络 设 备 包 含 的 物 理 网 络 设 备 之 间 去 除 了 生 成 树 协 议 并 支 持多 路 径 负 载 均 衡 机 制 。 典 型 实 现 ： 思 科 Nexus系 列 交 换 机 （ 支 持 Fabric扩 展 技 术） 、 博 科 VDX系 列 交 换 机 （ 支 持 虚 拟 集 群 交 换 技 术 （ VCS） ）网 络 转 发 资 源 的 虚 拟 化 （ 异 构 网 络 的 融 合 ） ： 通 过 单 一 的 、 高 可 靠 的 万 兆 以 太 网 （ 或 更 高 速 率 ） 来 统 一 承 载 数 据 和 存 储 等流 量 ， 融 合 多 种 不 同 类 型 的 业 务 流 量 。 为 了 实 现 这 种 融 合 ， 可 以 同 时 区 分 以 太 网 流 量 和 存 储 流 量 并 且 采 用 不 同 的 处 理 方 式 来 处 理 这 两 种 流 量 。 这 种 融 合 可 使 数 据中 心 网 络 高 度 统 一 化 、 核 心 化 。 典 型 实 现 ： 思 科 的 Nexus系 列 交 换 机 和 博 科 的 VDX系 列 资 源 服 务 层 网 络 虚 拟 化 技 术 58 管 理 平 台 和 服 务 界 面管 理 平 台 层 对 虚 拟 资 源 的 统 一 管 理 ， 为 业 务 系 统 提 供 开 放 、 集 成 的 服 务 ， 为 管 理者 提 供 易 管 理 和 推 广 的 资 源 分 配 管 理 途 径 。 现 有 的 管 理 平 台 工 具 ， 基 本都 能 实 现 跨 平 台 。 但 根 据 用 户 的 云 平 台 管 理 需 求 ， 可 对 工 具 进 行 定 制 性开 发 。 典 型 实 现 ： IBM Systems Director、 DELL AIM、 VMware vCenter和 Microsoft system Center。服 务 界 面 层 与 业 务 关 联 合 作 ， 根 据 业 务 需 求 进 行 相 应 的 开 发 ， 虚 拟 资 源 通 过 web门户 和 编 程 接 口 ， 以 自 动 化 目 录 形 式 向 用 户 提 供 虚 拟 化 服 务 。 59 云 安 全 层 在 此 层 ， 国 际 上 有 相 应 的 标 准 可 以 应 用 CSA， 对 云 服 务 的 主 要 安 全 关 注 点 分为 治 理 和 运 行 2个 领 域 ， 共 涉 及 12个 具 体 的 关 键 域 。 对 于 层 中 的 安 全 监 控 等 有 成 熟 工具 的 需 要 向 管 理 平 台 提 供 接 口 ， 其 他 无 工 具 的 安 全 管 理 点 需 要 定 制 开 发 。运 行 维 护 层 云 计 算 平 台 建 成 后 必 须 建 立 相 应 的 运 行 维 护 团 队 ， 并 配 备 相 应 的 专 业 人 员 并 制定 相 关 的 业 务 流 程 ， 才 能 保 证 云 计 算 平 台 的 有 效 运 行 。 业 务 流 程 涉 及 云 资 源 池 内 各 种系 统 资 源 的 流 程 化 管 理 。 在 云 资 源 管 理 中 ， 主 要 包 括 了 服 务 器 和 虚 拟 机 、 存 储 资 源 、以 及 网 络 资 源 的 使 用 和 监 控 过 程 的 流 程 化 管 理 。 建 立 流 程 化 的 管 理 ， 不 仅 提 供 用 户 和管 理 人 员 的 便 捷 而 直 观 的 操 作 方 式 、 实 现 自 动 化 过 程 和 自 助 化 服 务 模 式 ， 而 且 也 确 保了 系 统 使 用 的 分 规 范 性 。 通 过 对 业 务 流 程 的 管 理 ， 用 户 和 相 关 的 管 理 人 员 根 据 相 应 权限 可 以 实 现 对 各 类 资 源 的 申 请 、 使 用 、 查 询 和 销 毁 等 操 作 。 云 资 源 池 管 理 的 关 键 业 务 流 程 ， 涉 及 了 各 种 资 源 、 服 务 的 全 生 命 周 期 ， 可 以 概 括 为 ： 资 源 申 请 ， 资 源 使 用 ，资 源 查 询 ， 资 源 告 警 ， 资 源 回 收 云 安 全 和 运 行 维 护 60 云 计 算 标 准 化 是 云 计 算 推 广 和 应 用 的 前 提 ， 也 是 云 计 算 的 终 极 目 标 。 目 前 国 内外 有 不 少 组 织 已 经 开 始 探 讨 云 计 算 标 准 化 的 问 题 ， 希 望 在 未 来 的 云 计 算 核 心 技 术 发展 中 获 得 一 定 的 话 语 权 。 云 计 算 标 准 化 包 含 的 内 容 非 常 广 泛 ， 比 如 软 件 开 发 的 标 准 化 、 网 格 计 算 的 标 准化 、 资 源 管 理 接 口 的 标 准 化 等 。 资源层 虚 拟 和 操 作 系 统 层 硬 件 平 台 存 储 平 台平台层 数 据 挖 掘 信 息 搜 索 并 行 计 算 海 量 存 储任 务 调 度计 费 支 付 用 户 状 态 通 信 位 置 内 容 分 发应用软件层 应 用 代 码定 制 代 码 第 三 方软 件SaaS PaaS IaaSHA开 放 API 云应用云 平 台运 营 管 理故 障 管 理计 费 管 理性 能 管 理配 置 管 理安 全 管 理 网 络 平 台数 据 挖 掘 绿 色 数 据 中心即 时 消 息 Web Hosting IDC门 户 网 站Eucalyptus&OpenNebula Xen&KVM 数 据 中 心 建 设与 节 能云 存 储 数 据 管 理CDMI（ SNIA） IaaS资 源 管 理 功 能 的接 口 ： OGF OCCI虚 拟 机 描 述 格 式 规范 OVF（ DMTF）虚 拟 机 管 理 规 范SVP（ DMTF）云 平 台安 全CSA云 平 台互 操 作与 评 估OCC Hadoop 2、 云 平 台 相 关 标 准 61 美 国 国 家 实 验 室 （ NIST） 的 目 标 是 为 云 计 算 在 政 府 和 工 业 领 域 的 安 全 应 用 提 供 技术 指 导 ， 并 推 广 相 关 技 术 标 准 。 NIST提 出 的 云 计 算 的 定 义 被 许 多 人 当 成 云 计 算 的标 准 定 义 。 NIST专 注 于 为 美 国 联 邦 政 府 提 供 云 架 构 以 及 相 关 的 安 全 和 部 署 策 略 ，包 括 制 定 云 标 准 、 云 接 口 、 云 集 成 和 云 应 用 开 发 接 口 等 。分 布 式 管 理 任 务 组 （ DMTF） 最 近 发 布 了 Open Virtualization Format（ OVF） 1.0，规 定 了 虚 拟 化 镜 像 的 部 署 和 封 装 标 准 。 2010年 7月 ， DMTF下 属 的 云 计 算 工 作 组（ CMWG） 开 始 起 草 开 放 云 标 准 孵 化 器 （ Open Cloud Standard Incubator） ， 并且 制 定 了 云 资 源 管 理 协 议 、 封 包 格 式 和 安 全 管 理 协 议 ， 还 发 布 了 云 互 操 作 性 和 管 理白 皮 书 。 DMTF共 有 来 自 43个 国 家 的 160个 成 员 。 存 储 工 业 协 会 （ SNIA） 是 成 立 时 间 较 早 的 中 立 性 的 存 储 行 业 协 会 组 织 ， 其 宗 旨 是领 导 全 球 范 围 内 的 存 储 开 发 、 标 准 推 广 以 及 技 术 和 培 训 服 务 。 SNIA成 立 了 云 计 算工 作 组 ， 并 于 2010年 4月 正 式 发 布 CDMI 1.0。 SNIA云 计 算 工 作 组 的 任 务 是 推 广 云规 范 ， 统 一 云 存 储 的 接 口 ， 实 现 面 向 资 源 的 数 据 存 储 访 问 ， 扩 展 不 同 的 协 议 和 物 理介 质 。 62 开 放 网 格 论 坛 （ OGF） 其 目 标 是 制 定 和 推 广 网 络 计 算 的 标 准 和 规 范 。 该 组 织 推 出了 OCCI 1.0。 该 标 准 的 目 的 是 建 立 架 构 即 服 务 的 云 接 口 标 准 ， 实 现 云 架 构 的 远 程 管理 ， 开 发 不 同 工 具 为 云 计 算 的 部 署 、 配 置 、 自 动 扩 展 和 监 控 提 供 支 持 。云 安 全 联 盟 （ CSA） 成 立 于 2009年 4月 ， 其 宗 旨 是 推 广 云 安 全 最 佳 实 践 和 云 安 全培 训 。 CSA编 写 了 云 计 算 消 费 者 和 服 务 提 供 商 关 心 的 15个 战 略 领 域 的 关 键 问 题 和 建议 。 目 前 ， CSA的 成 员 包 括 DMTF、 OGF、 ISACA等 14个 组 织 以 及 55家 公 司 。The Open Group是 一 个 厂 商 中 立 、 技 术 中 立 的 联 合 会 组 织 ， 目 标 是 在 开 放 标 准和 全 球 互 操 作 性 的 基 础 上 ， 实 现 企 业 内 部 和 企 业 之 间 的 无 边 界 的 信 息 流 集 成 ， 从 而减 少 企 业 运 营 的 成 本 ， 增 强 系 统 的 可 扩 展 性 和 敏 捷 性 ， 解 除 云 产 品 和 服 务 对 厂 家 的锁 定 。 云 计 算 互 操 作 论 坛 （ CCIF） 是 非 盈 利 技 术 社 区 组 织 ， 其 目 标 是 建 立 全 球 的 云 团 体和 生 态 系 统 ， 探 讨 新 兴 技 术 趋 势 和 参 考 结 构 ， 帮 助 不 同 组 织 加 快 应 用 云 计 算 解 决 方案 和 服 务 。 CCIF提 出 了 统 一 云 接 口 （ UCI） ， 并 把 不 同 云 的 API统 一 成 标 准 接 口 ，从 而 实 现 云 的 互 操 作 。 63谢 谢 ！