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单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,云计算初学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,云计算初学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,云计算初学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,云计算初学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,云计算初学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,云计算初学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,云计算初学,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,云计算初学,主要内容,云计算概述,云架构,云计算初学,主要内容,云计算概述,云架构,云计算初学,案例,2008,年,3,月,19,日上午十点，美国国家档案馆公开了希拉里,.,克林顿作为第一夫人期间的白宫日程档案。这些档案是不可检索的低质量,PDF,文件，若想将其转换为可检索并便于浏览的文件格式，需要进行再处理。华盛顿邮报希望将这个档案在第一时间上传到互联网，以便公众查询。但是据估计仅每一页的操作，以报社现有的计算能力就需要,30,分钟。因此，华盛顿邮报使用了,Amazon EC2(Elastic Compute Cloud),。,Amazon EC2,同时使用,200,个虚拟服务器实例在,9,个小时之内将所有的档案转换完毕。,云计算初学,案例,Giftag,是一款,web,应用，以插件的形式安装在,Firefox,或者,IE,浏览器上。用户在浏览购物网站时，可以利用这个插件将商品加入到由,Giftag,维护的商品清单中，并将这个清单与好友分享。这个应用在推出后迅速流行起来，注册用户激增，没多久服务器就不堪重负了。后来，,Giftag,将应用迁移到,Google App Engine(GAE),平台，利用,Google,具有可伸缩性的计算处理性能来响应高峰期的用户请求，利用,Google,的搜索功能和,Gmail,邮箱来增强用户体验。,云计算初学,案例,哈根达斯公司需要一个新的,CRM(,客户关系管理,),系统对所有的加盟店进行管理，让分布在各地的员工能沟通协作。哈根达斯公司选择了,Salesforce CRM,企业版，应用系统在不到,6,各月的时间就上线了。除此之外，该系统还集成了,Microsoft Outlook,，从而使员工能够轻松地访问,Outlook,中的联系人列表、日程和商业信息。,云计算初学,云计算的定义,云计算的来源,云计算初学,云计算的定义,什么是云计算？,云计算是一种为了能方便、按需地通过网络连接到共享资源池的模型。资源池中包含可快速分配和释放的可配置计算资源（例如网络、服务器、存储、应用和服务），并且这种分配和释放仅需要极少的管理消耗或是与服务提供者的交互。,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,.Peter Mell and Tim Grance,，,National Institute of Standards and Technology,Information Technology Laboratory,，,6-1-09,云计算初学,云计算的定义,什么是云计算？,云计算即为效用计算和软件即服务,(Software as a Service,SaaS),。,M.Armbrust,et al.Above the clouds:A Berkeley view of cloud computing,EECS Department,University of California,Berkeley,Tech.Rep.UCB/EECS-2009-28,2009.,数据中心的硬件和软件系统构成云，云提供的服务为效用计算,(Utility Computing),。,应用通过,Internet,以服务的形式交付可归为,SaaS,。,云计算初学,云计算的定义,云计算初学,云计算的定义,什么是云计算？,云计算是一种商业模式，其将数据中心的硬件和软件都视为资源并封装为服务，用户可以通过互联网按需地访问和使用。,云计算初学,云计算的特征,硬件和软件都是资源，通过互联网以服务的方式提供给用户。,这些资源可以根据需要进行动态扩展和配置。,这些资源在物理上以分布的共享方式存在，但最终在逻辑上以单一整体的形式呈现。,用户按需使用云中的资源，按实际使用量付费，而且不需要管理资源。,云计算初学,云计算的分类,按服务类型分类,云计算初学,云计算的分类,按服务类型分类,基础设施云,(Infrastructure Cloud),为用户提供底层的、接近于直接操作硬件资源的服务接口。,平台云,(Platform Cloud),为用户提供一个托管平台，用户可以将他们所开发和运营的应用托管到云平台中。,应用云,(Application Cloud),为用户提供可以直接为其所用的应用，这些应用一般是基于浏览器的，针对某一特定功能。,云计算初学,云计算的分类,按服务方式分类,公有云,通常以一种随用随附（,pay as you go,）的方式提供服务给公众使用。用户所需的服务由一个独立的、第三方云提供商提供。,私有云,由某个企业或组织独立构建和使用的、专有的云计算环境。,混合云,公有云和私有云的混合。,云计算初学,主要内容,云计算概述,云架构,云计算初学,概述,云架构的基本层次,云计算初学,概述,云架构的基本层次,基础设施层,经过虚拟化后的硬件资源和相关管理功能的集合。,平台层,具有通用性和可复用性的软件资源的集合，为云应用提供开发、运行、管理和监控的环境。,应用层,云上应用软件的集合，这些应用构建在基础设施层提供的资源和平台层提供的环境之上，通过网络交付给用户。,云计算初学,概述,云架构的服务层次,基础设施即服务,(Infrastructure as a Service,IaaS),用户无需购买、维护硬件设备和相关系统软件；,提供虚拟化的计算、存储、网络资源；,资源可根据需求动态分配；,服务偏底层，使用灵活。,云计算初学,概述,云架构的服务层次,平台即服务,(Platform as a Service,PaaS),提供简单易用的高级编程接口，使软件开发人员可以在较短时间内完成开发工作；,应用的开发和运行基于相同的平台，因此兼容性问题较少；,开发者无需考虑应用扩展、服务容量等问题；,平台的运营管理功能可帮助开发人员对应用进行监控和计费。,云计算初学,概述,云架构的服务层次,软件即服务,(Software as a Service,SaaS),用户不需要在本地安装软件副本，也不需要维护相应的硬件资源；,软件以服务的方式通过网络交付给用户，用户只需要打开浏览器或某种客户端工具就可以使用服务。,虽然软件即服务面向多个用户，但是每个用户都感觉是独占该服务。,云计算初学,基础设施层,基础设施层的基本功能,资源抽象,资源监控,负载平衡,数据管理,资源部署,安全管理,计费管理,云计算初学,基础设施层,基础设施层的基本功能,资源抽象,资源抽象为上层资源管理定义了操作的对象和粒度，是构建基础设施层的基础,为了能够实现高层次的资源管理逻辑，需要对硬件资源进行虚拟化；,虚拟化的过程一方面需要屏蔽硬件产品上的差异，另一方面需要对每一种硬件资源提供统一的管理逻辑和接口。,云计算初学,基础设施层,基础设施层的基本功能,资源监控,资源监控是保证基础设施层高效工作的关键任务；,对不同资源的监控方法不同；,CPU,、内存和存储、网络,基础设施层需要根据资源的抽象模型建立资源监控模型，用来描述资源监控的内容及其属性；,资源监控应具有不同的粒度。,云计算初学,基础设施层,基础设施层的基本功能,负载管理,太多结点负载较低，会造成资源浪费；结点负载过高，上层服务的性能受影响；,基础设施层应具有自动负载平衡机制将负载转移，使结点负载在整体上趋于平衡。,云计算初学,基础设施层,基础设施层的基本功能,数据管理,完整性要求在任何时候数据都能被正确地读取，并且在写操作上进行适当的同步；,可靠性要求数据损坏和丢失的几率降到最低，通常需要对数据进行冗余备份；,易管理性要求数据能以一种粗粒度和简单的方式管理，通常要求基础设施层内部对数据管理有充分可靠的自动管理流程。,云计算初学,基础设施层,基础设施层的基本功能,资源部署,资源部署指的是通过自动化部署流程将资源交付给上层应用的过程；,应用程序初始化过程的资源部署；,应用程序运行过程中的动态部署：,应用扩展，硬件维护,云计算初学,基础设施层,基础设施层的基本功能,安全管理,安全管理的目标是保证基础设施资源被合法地访问和使用。,提供防护机制保证数据安全；,提供审查机制保证对云数据的操作都经过授权并可追查；,提供安全策略组织管理人员泄露数据。,计费管理,倡导按量计费的计费模式；,提供灵活的计费方法。,云计算初学,基础设施层,服务器虚拟化,服务器虚拟化通过虚拟化软件向上提供对硬件设备的抽象和对虚拟服务器的管理。,虚拟化软件需要实现对硬件的抽象，资源的分配、调度和管理，多个虚拟机间的隔离等功能。,云计算初学,基础设施层,服务器虚拟化,云计算初学,基础设施层,虚拟机,(Virtual Machine),是运行在一个隔离环境中、具有完整硬件功能的逻辑计算机系统。,虚拟器件,(Virtual Appliance),是一个包含了预安装、配置的操作系统、中间件和应用的最小化的虚拟机。虚拟器件运行在虚拟化平台上，摆脱了硬件的束缚，用户在拿到虚拟器件后经过简单的配置即可使用。,需要统一的标准来明确接口规范，提高互操作性，规范虚拟器件的组装和发布过程。,DMTF(Distributed Management Task Force),制定了开放虚拟化格式,(Open Virtualization Format,OVF),。,云计算初学,基础设施层,OVF,描述文件可以描述由若干个虚拟器件组成的虚拟化解决方案,(,在,OVF,规范中称为,Virtual System Collection),。由于,OVF,描述文件包括了组合后的各个虚拟器件之间的关联关系、配置属性和启动的先后顺序等关键信息，因此可以利用部署工具解析,OVF,描述文件，快速地部署其中描述的各个虚拟器件。,云计算初学,基础设施层,基础设施层服务示例,云计算初学,基础设施层,规划阶段,对硬件资源进行虚拟化，获得硬件资源的抽象表示；,数据管理包括两个部分：,对业务数据的管理；,对镜像文件的管理。,云计算初学,基础设施层,规划阶段,镜像文件管理的目标：,保证镜像文件能够被快速检索到；,尽量减少镜像仓库的存储使用量；,能够对镜像版本进行控制。,云计算初学,基础设施层,规划阶段,目前较为成熟的解决方法是将镜像文件的元数据和文件内容分别存储。,元数据主要包括镜像文件的大小、文件名、创建日期、修改日期、读写权限等，以及指向镜像文件内容的指针。,镜像文件的内容一般采用切片的方式进行存储，将一个很大的镜像文件切成很多的小文件单独存放，每一个小文件分配一个唯一的标识符，以及文件内容的摘要。,云计算初学,基础设施层,部署阶段,虚拟解决方案的部署，在部署的过程中为虚拟机分配资源，并且激活虚拟机内部的软件和服务。,通过虚拟化平台的管理接口，虚拟机及其网络被有效地部署并处于运行状态；,虚拟机内部的代理根据,OVF,文件对虚拟机内部软件的配置描述，激活这些软件。,云计算初学,基础设施层,运行阶段,资源管理通过虚拟化集成管理器的黑盒管理和白盒管理共同完成：,黑盒管理：虚拟化集成管理器与虚拟化平台通信，获得每个虚拟机运行时的资源监控信息，分析整合后得到整个虚拟解决方案的资源监控信息；,白盒管理：代理负责接收虚拟化集成管理器的资源监控指令，根据指令获取虚拟机内部软件的资源监控信息，并将信息返回给虚拟化资源管理器。,云计算初学,基础设施层,运行阶段,负载管理基于资源监控功能实现，同样依赖于虚拟化集成管理器的黑盒管理和白盒管理：,黑盒管理：虚拟化集成管理器根据收集到的监控消息，通过资源调整和资源整合的方式进行负载管理；,白盒管理：资源管理器分析代理发出的监控信息，通过进程迁移等方式进行负载管理。,云计算初学,平台层,平台层的基本功能,开发测试环境,运行时环境,运营环境,云计算初学,平台层,平台层的基本功能,开发测试环境,一个开发平台需要清晰地定义应用模型，具备一套,API,代码库，提供必要的开发测试环境；,一个完备的应用模型包括开发应用的编程语言，应用的元数据模型，以及应用的打包发布格式；,代码库,(SDK),和其,API,为在其上开发应用提供统一的服务，定义清晰、功能丰富的代码库能有效地缩短开发周期；,平台提供的开发和测试环境有两种实现方式：,通过网络提供在线的开发测试环境；,提供离线的集成开发环境，在开发测试结束后将应用上传到云中。,云计算初学,平台层,平台层的基本功能,运行时环境,通过解析元数据对应用进行配置，然后激活应用；,平台层必须具备三个重要特征：隔离性、可伸缩性和资源的可复用性。,隔离性有两个方面的含义，即应用隔离和用户隔离；,可伸缩性是指平台层分配给应用的处理、存储和带宽能够根据工作负载或业务规模的变化而变化；,资源的可复用性是通过统计复用的方式保证应用在不同负载下的可靠运行。,云计算初学,平台层,平台层的基本功能,运营环境,定义应用的升级补丁模型及一套内部的应用自动化升级流程；,需要对应用进行监控：,用户通常需要实时了解应用的运行状态；,平台层需要监控解决方案在某段时间内所消耗的系统资源；,需要提供卸载功能帮助用户淘汰不需要的应用；,需要提供统计计费功能，计费功能包括两个方面：,根据应用的资源使用情况，对使用了云平台资源的独立软件提供商计费；,根据应用的访问情况，帮助独立软件提供商对最终用户进行计费。,云计算初学,平台层,平台层服务示例,云计算初学,平台层,开发环境,开发环境需要定义清晰的上层应用模型，模型定义中的一个重要问题是如何描述其要提供给外界的服务，以及以何种方式提供服务：,使用,REST,和,SOAP,方式提供服务；,为支持应用和平台的无缝结合，开发环境提供了自己的平台,SDK,。,SDK,包括平台,API,和通用,API,，以,JAR,包的形式发布。,云计算初学,平台层,运营环境,运营环境应能有效地处理应用的上线、升级和卸载。这些任务总体分为两部分，一个是,J2EE,平台上进行升级与卸载的标准流程，另一个是平台的定制化操作。,在计费方面，运营环境可以从两个方面进行：,利用基础设施层的资源监控能力获得应用运行所占的存储、内存和,CPU,等信息；,利用网络传输中的应用标识信息对网络资源的使用进行监控。,云计算初学,平台层,运行环境,隔离性依赖两个方面：,虚拟机之间的系统级别隔离；,多租户系统架构所支持的租户级别隔离；,根据虚拟解决方案中虚拟机所包含的软件的不同，可伸缩性的实现方法分为如下两种情况：,应用服务器和数据库服务器打包在同一个虚拟机里面；,应用服务器和数据库服务器分开打包。,云计算初学,平台层,运行环境,云计算初学,应用层,应用层的特征,应用能够通过浏览器访问，或者具有开放的,API,，允许用户或者瘦客户端调用；,用户在使用云服务时，不需要进行一次性投入，只需要在使用的过程中按照实际的使用情况付费。,云应用之间的整合能力对于云应用至关重要。,云计算初学,应用层,应用层的分类,标准应用,提供的服务是标准和一致的。,客户应用,开发好标准的功能模块，允许用户进行不限于界面的深度定制。,多元应用,一般由独立软件开发商或开发团队在公有云平台上搭建，满足用户某一类特定需求的创新型应用。,云计算初学,应用层,应用层的分类,云计算初学,Thank 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