《云计算概论》PPT课件

什么是云计算初探云计算电子科技大学云集工作室 云 计 算 的 定 义 Cloud资源资源资源资源资源资源资源资源 3 Cloud资源资源资源资源资源资源资源资源 4 Cloud资源资源资源资源资源资源资源资源 5 云 计 算n Cloud computing is a model for enabling convenient, on-demand network access to a shared pool of configurable computing resources (e.g., networks, servers, storage, applications, and services) that can be rapidly provisioned and released with minimal management effort or service provider interaction. n云计算是一种支持对共享可配置计算资源池（例如网络、服务器、存储、应用和服务）进行便利的、随需而变的网络访问的计算模式，这些资源可以以最小管理代价或服务提供商交互被快速提供和释放。 6 云 计 算 5个 特 性n按需自助(On-demand self-service)n广泛网络访问(Broad network access)n资源池(Resource pooling)n快速弹性(Rapid elasticity)n可度量的服务(Measured Service) 7 8快速弹性可度量的服务 广泛网络访问按需自助资源池云计算 超 大 规 模 虚 拟 化高 可 靠 性通 用 性 高 可 伸 缩 性按 需 服 务极 其 廉 价云 计 算 的 特 点 云 计 算 的 概 念 模 型 云 计 算 的 工 作 机 制资源池软容错自维护虚拟化规模化 云 计 算 的 工 作 机 制资源池软容错自维护虚拟化规模化Google4 8 %MSN1 9 %Yahoo 3 3 %客户端客户端客户端互为备份管理节点GFS主节点GFS主节点C0 C1C2C5数据结点1 C0 C2C5数据结点NC1C5数据结点2 客户端客户端客户端客户端客户端客户端C1 云 计 算 的 工 作 机 制资源池软容错自维护虚拟化规模化 云 计 算 的 工 作 机 制资源池软容错自维护虚拟化规模化 云 计 算 技 术 体 系 结 构 Google的 节 能 措 施 比利时平均每年只有7天气温不符合免费冷却系统的要求 微 软 的 节 能 措 施 云 计 算 的 核 心 理 念 云计算最核心的思想在 一 堆 烂 机 器 上 提 供 可 靠 的 服 务 判 断 是 不 是 云 计 算 的 三 条 标 准用户使用的资源不在客户端而在网络中。1 服务能力具有优于分钟级的可伸缩性。2 五倍以上的性价比提升。3 全 球 企 业 IT开 销 Source: IBM Corporate Strategy analysis of IDC data, Sept. 2 0 0 7$ 0 B5 0 1 0 01 5 02 0 02 5 03 0 0 1 9 9 6 1 9 9 7 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 6 2 0 0 7 2 0 0 8 2 0 0 9 2 0 1 0New Server SpendingServer Mgt and Admin CostsPower and Cooling Costs 数 据 中 心 的 规 模 经 济 性项 目 中 型 数 据 中 心 成 本 特 大 型 数 据 中 心 成本 比 率网 络 $95 每 Mb/秒 /月 $13 每 Mb/秒 /月 7.1存 储 $2.20 每 GB/月 $0.40 每 GB/月 5.7管 理 每 个 管 理 员 约 管 理140个 服 务 器 每 个 管 理 员 管 理1000个 服 务 器 以 上 7.1 不 同 地 区 电 力 价 格价 格 地 点 可 能 的 定 价 原 因3.6美 分 爱 达 荷州 水 力 发 电 ， 没 有 长 途 输 送10.0美 分 加 州 电 力 在 电 网 上 长 途 输 送 ， 湾 区 的输 送 线 有 限 ， 加 州 不 允 许 煤 电18.0美 分 夏 威 夷 发 电 的 能 源 需 要 海 运 到 岛 上（ 千 瓦 /小 时 ） 资 源 的 利 用 率 云 计 算 的 经 济 性更低的硬件成本更低廉的电价更低的管理费用 更高的利用率（从1 0 -1 5 %到8 0 %） 云 计 算 给 用 户 体 验 带 来 的 革 命 小小终端=超级计算机更加智能的服务如影随行的私人数据中心服务器永远不会塞车9 0 % Off 的价格信息随手可得 云 计 算 带 来 的 历 史 变 革巨型机时代PC时代云计算时代80%数据、计算、应用将“云化”IT和CT将完全融合 2 8 为什么会有云计算 计 算 模 式 演 变 3 0 单机网络 1 9 7 0 1 9 8 0 2 0 0 0 服务 1 9 9 0 2 0 1 0 云 计 算 的 经 济 驱 动n提高现有设备的运行效率n减少初期投资和运营成本，降低风险n快速创新，加速企业创新能力，缩短产品和服务进入市场的时间周期n企业用户可以享受更多的增值服务，实现更快的需求响应 3 1 3 2 静态基础架构动态基础架构 经 济 效 益 3 3 总体拥有成本设备利用率初始成本管理成本更新成本适应性能源 大 规 模 数 据 处 理 35 36 Happening everywhere!Molecular biology(cancer)microarray chips Particle events (LHC)particle collidersmicroprocessors Simulations (Millennium) Network traffic (spam)fiber optics 300M/day 1B 1M/sec 37 Maximilien Brice, CERN 38 Maximilien Brice, CERN 39 Maximilien Brice, CERN 40 Maximilien Brice, CERN 41 How much data?n Internet archive has 2 PB of data + 20 TB/monthn Google processes 20 PB a day (2008)n “all words ever spoken by human beings” 5 EBn CERNs LHC will generate 10-15 PB a yearn Sanger anticipates 6 PB of data in 2009640K ought to be enough for anybody. 云计算的技术基础或理论基础有哪些？ 云 计 算 技 术 -IBM 4 3 云 计 算 技 术 -VMware 4 4 云 计 算 技 术 -Platform 4 5 云 计 算 的 核 心 技 术 -虚 拟 化nHypervisor, 也被称作 Virtual Machine Monitor (VMM) Type 1 (or native, bare-metal) Type 2 (or hosted) 4 6 New Technologies Shape the Future of Software 新科技打造了软体的未来 IaaSInfrastructure as a ServicePaaSPlatform as a ServiceSaaSSoftware as a Service雲 端 運 算 產 業 Software delivery model Increasingly popular with SMEs No hardware or software to manage Service delivered through a browserSaaS Examples CRM Financial Planning Human Resources Word processingCommercial Services: S Gmail.Google DocSaaS Platform delivery model Platforms are built upon Infrastructure, which is expensive Estimating demand is not a science! Platform management is not fun!PaaS Popular services Storage Database ScalabilityPaaS Examples Google App Engine AWS: S3 (Simple Storage Service)PaaS $0.150 per GB first 50 TB / month of storage used $0.140 per GB next 50 TB / month of storage used $0.130 per GB next 400 TB /month of storage used $0.120 per GB storage used / month over 500 TB Computer infrastructure delivery modelAccess to infrastructure stack: Full OS access Firewalls Routers Load balancingIaaS Examples Flexiscale AWS: EC2 (Amazon Elastic Compute Cloud) IaaS Cloud Economics Virtualisation lowers costs by increasing utilisation Economies of scale afforded by technology Automated update policyIaaSPaaSSaaS 国外的云计算发展 Google （GFS，BigTable,MapReduce,AppEngine） EC2全称Amazon Elastic Compute Cloud，是Amazon 2 0 0 6年推出的新一代hosting服务 EC2使用Xen虚拟化技术。每个虚拟机器，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。A利用EC2 Compute Units去分配硬件资源。EC2系统提供以下的虚拟机器实例类型l小型实例 默认配置了1 .7 GB的内存，一个虚拟核心上运行一个EC2 Compute Unit,1 6 0 GB的硬盘空间, 3 2位平台2 l大型实例 默认配置了7 .5 GB的内存，两个虚拟核心上各运行两个EC2 Compute Units,1 6 0 GB的硬盘空间, 6 4位平台 l极大实例 默认配置了1 5 GB的内存，四个虚拟核心上各运行两个EC2 Compute Units,1 6 9 0 GB的硬盘空间, 6 4位平台 5 8 Amazon EC2 费用： 5 9 Google的 云 计 算 6 1 国内云计算的发展 2 0 0 8年2月1日，IBM宣布将在中国无锡太湖新城科教产业园（K-PARK）建立了第一个云计算中心(Cloud Computing Center)。2 0 0 8年5月1 0日， IBM无锡云计算中心正式投入运营。IBM与无锡市政府联合宣称，这是全球第一个实现商业运营的云计算中心。三大云计算服务平台分别为商务云、开发云、政府云平台。l商务云将为长三角地区的众多中小型企业提供定制电 子商务平台，提升企业核心竞争力；l开发云提供的世界一流软件开发、测试平台及培训咨询服务以提高无锡整体服务外包水平为目标；l政府云则更多用于为无锡各 级政府单位提供一站式电子政务服务，促进政府服务转型。 6 3 IBM无锡云计算所使用的技术：l虚拟化技术：Xenl系统的自动化管理技术：包括自动化供应、配置、监控， IBM Tivoli系统管理软件将管理云计算环境l面向服务架构（SOA）lWeb2 .0l分布和并行计算: Hadoopl高速互联网及其接入 6 4 6 5 6 6 工业和信息化部和国家发展改革委于1 0月1 8日联合印发关于做好云计算服务创新发展试点示范工作的通知，确定在北京、上海、深圳、杭州、无锡等五个城市先行开展云计算服务创新发展试点示范工作。 开源社区的云计算 现有开源云计算系统开源云计算系统对应的商用云计算系统Hadoop HDFS Google GFSHadoop MapReduce Google MapReduceHadoop HBase Google BigtableHadoop ZooKeeper Google ChubbyEucalyptus、Enomaly ECP、Nimbus Amazon EC2Eucalyptus Amazon S3Sector and Sphere无直接对应系统abiquo无直接对应系统 MongoDB无直接对应系统 云计算的发展 云 计 算 带 来 的 历 史 变 革巨型机时代PC时代云计算时代80%数据、计算、应用将“云化”IT和CT将完全融合 软 件 产 品 在 线 化 终 端 在 线 化 Android Chrome OS 古 老 的 预 言 变 得 正 确Thomas Watson“ 我 认 为 全 球 大 概 只 需 要 五 台 计 算 机 就 够 了 。 ” Bill Gates “ 640KB内 存 应 该 对 任 何 人 都 够 用 了 。 ”? 网 络 计 算 发 展 趋 势1995集 群 计 算 1998 网 格 计 算1999 对 等 计 算2007 云 计 算2012 云 格 (Gloud=Grid+Cloud) Gloud环 境 服 务 目 录 和 管 理 设 施高 性 能 计 算 设 施存 储 服 务 Web 应 用 服 务高 性 能 计 算 服 务 企 业 管 理 服 务电 子 商 务 服 务数 据 管 理 服 务 协 作 服 务数 据 处 理 服 务 语 义 理 解 服 务数 据 中 心 设 施云 格 (Gloud)： 云 计 算 的 未 来 云 计 算 体 系 结 构 研 究云 计 算 关 键 技 术 研 究支 撑 平 台 研 究云 安 全 研 究 76 Youseff划 分 方 法 云 层 次 栈 77 Lenk划 分 方 法 78 虚 拟 化 技 术 VMWare, KVM, Xen 安 全 管 理 数 据 存 储 在 云 端 ， 安 全 管 理 成 为 头 等 重 要 的 问 题 云 安 全 设 计 原 则 （ Siani Pearson） 发 送 和 存 储 尽 量 少 的 个 人 信 息 到 云 中 通 过 对 系 统 的 分 析 只 对 最 小 一 部 分 个 人 信 息 进 行 必 要 的 收 集 和 储 存 ，这 样 做 的 好 处 是 能 使 数 据 在 存 储 和 处 理 过 程 中 只 需 采 用 必 要 强 度 的 保护 措 施 ； 所 处 理 的 数 据 可 以 采 用 相 关 的 加 密 技 术 来 进 行 保 护 保 护 云 中 的 个 人 信 息 个 人 信 息 必 须 被 保 护 以 防 丢 失 或 被 窃 取 。 为 了 达 到 这 个 目 的 ， 需 要 采用 安 全 措 施 防 止 未 授 权 的 访 问 、 复 制 、 使 用 或 者 修 改 个 人 信 息 ， 避 免信 息 的 泄 露 79 安 全 管 理 云 安 全 设 计 原 则 （ Siani Pearson） 最 大 限 度 的 实 现 用 户 控 制 信 任 的 关 键 是 建 立 信 心 和 确 保 大 众 市 场 采 用 新 技 术 ， 但 如 果 缺 乏控 制 将 导 致 用 户 的 不 信 任 在 云 计 算 环 境 中 ， 让 用 户 完 全 控 制 自 己 的 个 人 信 息 是 比 较 困 难 允 许 用 户 控 制 最 为 关 键 最 为 重 要 的 个 人 信 息 委 托 信 任 的 第 三 方 去 管 理 个 人 信 息 允 许 用 户 进 行 选 择 加 入 /退 出 机 制 是 目 前 使 用 的 提 供 选 择 的 主 要 方 式 用 户 有 权 利 对 个 人 信 息 的 使 用 进 行 选 择 80 安 全 管 理 云 安 全 设 计 原 则 （ Siani Pearson） 明 确 和 限 制 数 据 使 用 的 目 的 个 人 信 息 必 须 被 明 确 身 份 的 人 以 特 定 的 目 的 进 行 使 用 和 处 理 ， 而且 使 用 前 要 联 系 信 息 拥 有 者 提 供 反 馈 机 制 设 计 人 机 界 面 清 楚 地 表 明 云 服 务 中 采 用 的 安 全 措 施 ， 同 时 可 以 设计 图 形 用 户 界 面 ， 用 其 向 用 户 提 供 安 全 提 示 81 能 耗 管 理 云 计 算 基 础 设 施 中 包 括 了 数 以 万 计 的 计 算 机 ， 如 何 有 效 地整 合 资 源 降 低 运 行 成 本 ， 节 省 运 行 计 算 机 所 需 要 的 能 源 成为 一 个 关 注 的 热 点 问 题 Shekhar Srikantaiah的 实 验 计 算 机 性 能 受 磁 盘 利 用 率 的 影 响 大 于 受 CPU利 用 率 的 影 响 ， 当CPU利 用 率 一 定 时 ， 计 算 机 性 能 随 磁 盘 利 用 率 的 增 高 而 线 性 降低 计 算 机 能 源 消 耗 受 CPU利 用 率 的 影 响 大 于 受 磁 盘 利 用 率 的 影 响 ，同 时 能 源 的 消 耗 在 磁 盘 利 用 率 为 50%， CPU利 用 率 为 70%的 时候 取 得 最 小 值 82 P2P环 境 的 MapReduceMaster P2P网 络 Slave P2P网 络 83 P2P环 境 的 MapReduce 84 TPlatform 与 Hadoop类 似 85 所 谓 云 安 全 ， 是 指 将 用 户 与 一 个 安 全 平台 通 过 互 联 网 紧 密 相 连 ， 组 成 一 个 庞 大 的 病 毒 、垃 圾 邮 件 、 木 马 、 恶 意 软 件 等 的 监 测 网 络 ， 每个 用 户 都 为 云 安 全 贡 献 一 份 力 量 ， 同 时 分 享 其它 用 户 的 安 全 成 果 86 瑞 星 的 云 安 全病 毒 响 应 更 及 时体 积 更 小 、 查 杀 病 毒 能 力 更 强轻 量 级 客 户 端 适 合 于 移 动 设 备查 杀 “ 未 知 ” 病 毒 ， 保 障 用 户 彻 底 安 全 87 以上纯属个人观点，如有异议，欢迎交流