云计算基础课件

单击此处编辑母版标题样式,编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/8/12,#,云计算基础,Basic Instruction of Cloud Computing,1,云计算基础Basic Instruction of Clou,目 录,云计算的商业动力与技术趋势,云计算架构,云计算关键技术,云计算核心竞争力,云计算典型应用,2,目 录云计算的商业动力与技术趋势2,传统,IT,架构面临的问题,云计算的商业动力与技术趋势,云计算商业动力,云计算的发展趋势,3,传统IT架构面临的问题云计算的商业动力与技术趋势云计算商业动,平均资源利用率及能耗效率低下,水平分层采购,独占资源,软硬件捆绑无法调配,利用率低于,20%,新业务上线测试周期长，效率低下,任一新业务均需要全套测试流程,资源储备及弹性伸缩能力不足,信息共享和安全的矛盾,信息在个人终端容易泄露,过分严格的管控则导致效率下降,建设运维困难,投资大,运维难,传统,IT,架构面临的问题,4,平均资源利用率及能耗效率低下水平分层采购独占资源软硬件捆绑无,云计算的商业动力,互联网革命,蒸汽革命,电力革命,互联网革命,小型工厂取代手工作坊,流水线淘汰小型工厂,卡主数据入口，产生互联网寡头。,打开垄断行业壁垒、非垄断行业纳入互联网运营平台。,5,云计算的商业动力互联网革命蒸汽革命电力革命互联网革命小型工,云计算的商业动力,互联网企业的核心竞争力,复杂的盈利模式,极低成本,极度敏捷,大数据寡头,羊毛出在狗身上，猪来买单。,全产业链、全商业生态,IT,投入通过云计算大幅降低，已经大幅领先传统企业。,同质服务的产品竞争激烈。组织架构扁平，业务先上线再优化，,PaaS,平台,数量：从,EB,走向,ZB,，传统还在,PB,质量：包括了个人信息、企业信息,6,云计算的商业动力互联网企业的核心竞争力复杂的盈利模式极低成,云计算的商业动力,传统企业,ICT,转型,认识更新,壁垒,&,转型,构建生态,什么创造价值？,哪些才是核心？,工业,4.0,，中国制造,2025,技术、资源、资质壁垒,不同客户转型期不同,聚合力,竞争,开放,7,云计算的商业动力传统企业ICT转型认识更新壁垒&转型构建生,云计算发展趋势,里程碑,云计算,1.0,云计算,2.0,云计算,3.0,计算虚拟化,软件定义与整合,云原生与重构业务,虚拟化,面向数据中心管理员的,IT,基础设施资源虚拟化阶段,Hyper-V,，,XEN,，,KVM,，,VMWARE ESXi,基础设施云化,面向基础设施云租户和云用户的资源服务化 与管理自动化阶段,OpenStack,，,WMWARE,，,AWS,应用云化,面向企业,IT,应用开发者及管理维护者的企业应用架构的分布式微服务化和企业数据架构的互联网化重构及大数据智能化阶段,Docker,，,CoreOS,，,Cloud Foundry,8,云计算发展趋势里程碑云计算1.0云计算2.0云计算3.0计,云计算发展趋势,云计算各阶段间的主要差别,差别,1,：从非关键应用走向电信网络应用和企业关键应用,差别,2,：从计算虚拟化走向存储虚拟化和网络虚拟化,差别,3,：,资源池从小规模的资源虚拟化整合走向更大规模的资源池构建，应用范围从企业内部走向多租户的基础设施服务乃至端到端,IT,服务,差别,4,：数据规模从小规模走向海量，数据形态从传统结构化走向非机构化和半结构化,差别,5,：企业和消费者应用的人机交互计算模式，也逐步从本地固定计算走向云端计算、移动智能终端及浸入式体验瘦终端接入的模式（不同场景不同需求，不同的处理级别）,差别,6,：云资源服务从单一虚拟化，走向异构虚拟化、轻量级容器化及裸金属物理机服务器,差别,7,：云平台和云管理软件从闭源、封闭走向开源、开放,9,云计算发展趋势云计算各阶段间的主要差别差别1：从非关键应用,云计算的架构,10,云计算的架构10,云计算的总体架构,企业,IT,架构演化,11,云计算的总体架构企业IT架构演化11,云计算的总体架构,企业,IT,架构演化,IT,基础设施,操作系统,软件,/,数据库,用户,IT,基础设施,操作系统,软件,/,数据库,用户,IT,基础设施,操作系统,软件,/,数据库,用户,IT,基础设施,IT,基础设施,操作系统,操作系统,集群管理,虚拟化,虚拟化,VM,VM,VM,操作系统,操作系统,操作系统,12,云计算的总体架构企业IT架构演化IT基础设施操作系统软件/,云计算的总体架构,云计算架构的上下文,云租户、云服务消费者,云应用开发者,云服务运营商,/,提供者,云设备提供者,有云服务需求，也有传统,IT,设施，需要进行整合云应用开发者,基于,PaaS,开发,SaaS,基于,OSS/BSS,硬件解耦,多厂家硬件异构,13,云计算的总体架构云计算架构的上下文云租户、云服务消费者云应,云计算的总体架构,架构图,14,云计算的总体架构架构图14,云计算的总体架构,云平台,IT,基础设施架构层,物理资源层,服务器、存储（集中,/,分布）、网络、防火墙、,VPN,网关、路由器,虚拟资源层,作业实例与底层物力资源隔离，计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化,资源服务与调度层,逻辑资源调度，弹性计算资源、存储资源、网路资源调用,API,15,云计算的总体架构云平台IT基础设施架构层物理资源层服务器、,云计算的总体架构,云平台大数据引擎层,具备多租户感知能力的结构、半结构、非机构化数据服务,打破数据孤岛，横向跨数据源、数据集、较长时间跨度的内生关联关系与价值信息的抽象分析提取与挖掘分析,16,云计算的总体架构云平台大数据引擎层具备多租户感知能力的结构,云计算的总体架构,云应用开发部署中间件层,以,Kubernetes,、,Mesos,、,Coudify,等为代表面向,DevOps,敏捷开发的开源应用与部署开发工具链与平台，具备分布式水平扩展能力的系列开源数据库和中间件,开放性、标准化,轻量化,敏捷开发线上部署,分布式及弹性扩展,基于开源，应用开发平台的管理,API,更为开放透明，同时也引入了容器化技术进行应用部署，使得应用实例的部署,不再,与编程语言,(,如,Java),绑定,相比闭源软件，,Web,中间件自身的资源消耗大幅减少，容器化应用部署相比虚拟机模式更加轻量化、敏捷化,与数据库层扩展能力配合，提供负载均衡及弹性伸缩控制基础框架机制的支撑，使,Scale-Out,应用架构可聚焦于应用逻辑本身，开发更加轻松高效,支持从开发、集成、测试验证到生产上线的全流程自动化环境置备及测试自动化，配置随同应用一起发布，任何生产环境、任何开发集成部署节点皆可一键式快速重用,17,云计算的总体架构云应用开发部署中间件层以Kubernete,云计算的总体架构,云服务运营控制层,针对基础设施层、大数据层以及应用开发部署层的云服务产品，需要引入“云服务运营控制”子系统。,建立云服务产品在供应者和消费者之间的线上产品申请、受理及交付控制，以及完成与信息交付服务等值的货币交换,公有云用户,Capex,转向,Opex,私有云运营者核算内部租户、部门对云服务产品的消费情况，给出预算优化建议,公有云运营者,公有云用户,私有云运营者,18,云计算的总体架构云服务运营控制层针对基础设施层、大数据层以,云计算的总体架构,云,DC,运维管理,目标,服务于云,DC,的运维管理人员的日常运维管理，包含云平台与应用软件的安装部署与升级补丁，虚拟及物力基础设施的监控与管理，通过管理工具支撑运维人员快速、高效处理异常,作用,面向,DevOps,敏捷开发部署的软件安装与升级自动化及业务连续性保障,智能化、自动化的故障与性能管理,生命周期成本管理,19,云计算的总体架构云DC运维管理目标服务于云DC的运维管理人,云计算的总体架构,服务分级,VM,VM,AZ,AZ,Region,HA,R,egio,n,侧重地理位置因素，,r,egio,n,s,之间完全隔离，用户可以选择离自己更近的,r,egion,来部署服务,A,v,ailability,Z,on,e,简单理解为一组节点的集合，具有独立的电力供应设备，比如一个个独立供电,的机房，或机架都可以被划分成,A,Z,。所以,，,A,Z,主要是通过冗余来解决可用性问题,Ho,st,Agg,r,egat,e,面向管理员，根据硬件资源的某一属性来对硬件进行划分的功能,Cloud,20,云计算的总体架构服务分级VMVMAZAZRegionHAR,云计算架构关键技术,21,云计算架构关键技术21,云计算架构关键技术,超大规模资源调度算法,计算资源调度算法,计算虚拟化以虚拟机为基本调度单元，完成指定虚拟机实例或者虚拟机集群到整个云数据中心计算资源池内最适合的物理机或者物理机集群的映射。,运筹学求最优解的问题,存储资源调度算法,直连存储转换为共享存储，实现无,SAN,化的计算机群的虚拟化整合,瘦分配,更大资源池，重复识别和删除、更多共享,能耗管理最优化算法,数据持续动态采集,减少局部热点，提升空调平均工作温度,轻载合并，空闲服务器下电或处于节能运行章台,22,云计算架构关键技术超大规模资源调度算法计算资源调度算法存储,云计算架构关键技术,异构硬件集成管理能力,异构硬件管理集成技术,异构,Hypervisor,简化管理技术,异构存储管理集成技术,业务平面上通过虚拟化引擎层实现硬件异构，对操作系统屏蔽服务器的差异,管理维护平面上，将各类异构硬件适配到统一建模的,CIM,信息模型中。,虚拟机、物理机统一建模,资源以统一集群方式管理，屏蔽,Hypervisor,差异，简化云计算资源管理,将存储服务抽象为同时适用于虚拟机和物理机的统一,EBS,服务,23,云计算架构关键技术异构硬件集成管理能力异构硬件管理集成技术,云计算架构关键技术,可靠性保障技术,应用无关的可靠性保障技术,HA,（,High Availability,）冷备份，,FT,（,Fault Tolerance,）热备份、损耗,40%,性能，轻量级,FT,、性能损耗,10%,以内适合于,I/O,为主服务场景,跨数据中心的保障技术,基于存储虚拟化层,I/O,技术的同步容灾，同城部署（小于,100km,）、时延小于,5ms,基于存储虚拟化层,I/O,技术的异步容灾，异地部署,24,云计算架构关键技术可靠性保障技术应用无关的可靠性保障技术H,云计算架构关键技术,弹性伸缩技术,基本资源部件级别,精细化的,Hypervisor,资源调度,虚拟机级别,虚拟机集群的自动扩展与收缩,云系统级别,内部资源不足的情况下，自动向外部云租借及释放资源,25,云计算架构关键技术弹性伸缩技术基本资源部件级别精细化的Hy,云计算架构关键技术,网络虚拟化技术,业务应用驱动的边缘虚拟网络自动化,更强大、更灵活的网络安全智能策略,L2,转发表、,L3,路由表集中到,SDN,控制，基于软交换和,VxLAN,隧道封装的,Overlay,叠加实现业务驱动且与物理网络彻底解耦的逻辑网络自动化，支持跨数据中心的大二层组网,早期：目的端过滤，无法规避,DDOS,，外置防火墙存在流量迂回,按业务需求统一定义任一目标,子网内互访，首包送上,Controller,，动态下发安全过滤规则，源头扼杀攻击,子网间互访，动态下发快转流表，避免迂回,26,云计算架构关键技术网络虚拟化技术业务应用驱动的边缘虚拟网络,云计算架构关键技术,容器调度与编排机制,容器集群资源管理和调度,应用编排和管理,收集被管理节点的资源状态，完成数以万计规模的节点的资源管理；同事根据特定的调度策略和算法，处理用户容器资源申请。,针对数据中心不同类型的应用，抽象不同类型应用常用的应用管理的基础能力，并通过,API,暴露给用户使用，从而用户开发和部署应用时可以利用容器管理平台的上述,API,能力实现对应用的自动化管理。,27,云计算架构关键技术容器调度与编排机制容器集群资源管理和调度,云计算核心架构竞争力衡量维度,28,云计算核心架构竞争力衡量维度28,云计算核心架构竞争力衡量维度,节流方面,开源方面