计算机新技术讲座优秀PPT.ppt
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1、辅导老师:罗远文计算机新技术讲座-01计算机前沿技术云计算什么是云计算?什么是云计算?云计算(cloudcomputing)是一种基于因特网的超级计算模式,在远程的数据中心里,成千上万台电脑和服务器连接成一片电脑云。因此,云计算甚至可以让你体验每秒10万亿次的运算实力,拥有这么强大的计算实力可以模拟核爆炸、预料气候变更和市场发展趋势。用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数据中心,按自己的需求进行运算。IT精英们如何看待云计算精英们如何看待云计算IBM的创立者托马斯沃森曾表示,全世界只须要5台电脑就足够了。比尔盖茨则在一次演讲中称,个人用户的内存只需640K足矣。李开复打了一个很形象的比方:钱庄
2、。最早人们只是把钱放在枕头底下,后来有了钱庄,很平安,不过兑现起来比较麻烦。现在发展到银行可以到任何一个网点取钱,甚至通过ATM,或者国外的渠道。就像用电不须要家家装备发电机,干脆从电力公司购买一样。云计算就是这样一种变革由谷歌、IBM这样的专业网络公司来搭建计算机存储、运算中心,用户通过一根网线借助阅读器就可以很便利的访问,把“云”做为资料存储以及应用服务的中心。广义的云计算和狭义的云计算广义的云计算和狭义的云计算狭义的云计算是指IT基础设施的交付和运用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源(硬件、平台、软件)。供应资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在运用者看来是可以无限扩展
3、的,并且可以随时获得,按需运用,随时扩展,按运用付费。这种特性常常被称为像水电一样运用IT基础设施。广义的云计算是指服务的交付和运用模式,指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT和软件、互联网相关的,也可以是随意其他的服务。(一)云计算的原理(一)云计算的原理:云计算(CloudComputing)是分布式处理(DistributedComputing)、并行处理(ParallelComputing)和网格计算(GridComputing)的发展,或者说是这些计算机科学概念的商业实现。云计算的基本原理是,通过使计算分布在大量的分布式计算机上,而非本地计算机或远程服务器中
4、,企业数据中心的运行将更与互联网相像。这使得企业能够将资源切换到须要的应用上,依据需求访问计算机和存储系统。这可是一种革命性的举措,打个比方,这就好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式。它意味着计算实力也可以作为一种商品进行流通,就像煤气、水电一样,取用便利,费用低廉。最大的不同在于,它是通过互联网进行传输的。云计算的蓝图已经呼之欲出:在将来,只须要一台笔记本或者一个手机,就可以通过网络服务来实现我们须要的一切,甚至包括超级计算这样的任务。从这个角度而言,最终用户才是云计算的真正拥有者。云计算的应用包含这样的一种思想,把力气联合起来,给其中的每一个成员运用。(二)云计算有哪些好处
5、?(二)云计算有哪些好处?1、平安,云计算供应了最牢靠、最平安的数据存储中心,用户不用再担忧数据丢失、病毒入侵等麻烦。2、便利,它对用户端的设备要求最低,运用起来很便利。3、数据共享,它可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。4、无限可能,它为我们运用网络供应了几乎无限多的可能。(三)几款主流的云计算应用(三)几款主流的云计算应用1、微软云计算、微软云计算目前来看微软的云计算发展最为快速。微软将推出的首目前来看微软的云计算发展最为快速。微软将推出的首批软件即服务产品包括批软件即服务产品包括DynamicsCRMOnline、ExchangeOnline、OfficeCommunications
6、Online以以及及SharePointOnline。每种产品都具有多客户共享版本,。每种产品都具有多客户共享版本,其主要服务对象是中小型企业。单客户版本的授权费用在其主要服务对象是中小型企业。单客户版本的授权费用在5,000美元以上。针对一般用户,微软的在线服务还包括美元以上。针对一般用户,微软的在线服务还包括WindowsLive、OfficeLive和和XboxLive等。等。2、IBM云计算云计算IBM是最早进入中国的云计算服务供应商。中文服务方面做得比是最早进入中国的云计算服务供应商。中文服务方面做得比较志向,对于中国的用户应是一个不错的选择。较志向,对于中国的用户应是一个不错的选择
7、。07年,年,IBM公司发布公司发布了蓝云了蓝云(BlueCloud)支配,这套产品将支配,这套产品将“通过分布式的全球化资源让通过分布式的全球化资源让企业的数据中心能像互联网一样运行企业的数据中心能像互联网一样运行”。以后。以后IBM的云计算将可能包的云计算将可能包括它全部的业务和产品线。括它全部的业务和产品线。3、亚马逊云计算、亚马逊云计算亚马逊作为首批进军亚马逊作为首批进军云计算新兴市场的厂商之云计算新兴市场的厂商之一,为尝试进入该领域的一,为尝试进入该领域的企业开创了良好的开端。企业开创了良好的开端。亚马逊的云名为亚马逊网亚马逊的云名为亚马逊网络服务(络服务(AmazonWebServ
8、ices,下称,下称AWS),目),目前主要由前主要由4块核心服务组成块核心服务组成:简洁存储服务(:简洁存储服务(SimpleStorageService,S3);弹);弹性计算云(性计算云(ElasticComputeCloud,EC2);简洁排列);简洁排列服务(服务(SimpleQueuingService)以及尚处于测试阶段)以及尚处于测试阶段的的SimpleDB。换句话说,亚。换句话说,亚马逊现在供应的是可以通过网马逊现在供应的是可以通过网络访问的存储、计算机处理、信络访问的存储、计算机处理、信息排队和数据库管理系统接入式息排队和数据库管理系统接入式服务。服务。4、谷歌云计算、谷歌
9、云计算围绕因特网搜寻创建了一种超动力商业模式。如今,他围绕因特网搜寻创建了一种超动力商业模式。如今,他们又以应用托管、企业搜寻以及其他更多形式向企业开放们又以应用托管、企业搜寻以及其他更多形式向企业开放了他们的了他们的“云云”。谷歌推出了谷歌应用软件引擎。谷歌推出了谷歌应用软件引擎(GoogleAppEngine,下称,下称GAE),这种服务让开发人员),这种服务让开发人员可以编译基于可以编译基于Python的应用程序,并可免费运用谷歌的的应用程序,并可免费运用谷歌的基础设施来进行托管(最高存储空间达基础设施来进行托管(最高存储空间达500MB)。对于)。对于超过此上限的存储空间,谷歌按超过此
10、上限的存储空间,谷歌按“每每CPU内核每小时内核每小时”10至至12美分及美分及1GB空间空间15至至18美分的标准进行收费。谷歌美分的标准进行收费。谷歌还公布了供应可还公布了供应可由企业自定义的托管企业搜由企业自定义的托管企业搜索服务支配。索服务支配。5、红帽云计算服务、红帽云计算服务红帽是云计算领域的红帽是云计算领域的后起之秀。红帽供应的是类后起之秀。红帽供应的是类似于亚马逊弹性云技术的纯似于亚马逊弹性云技术的纯软件云计算平台。它的云计软件云计算平台。它的云计算基础架构平台选用的是自算基础架构平台选用的是自己的操作系统和虚拟化技术己的操作系统和虚拟化技术,可以搭建在各种硬件工业,可以搭建在
11、各种硬件工业标准服务器标准服务器(HP、IBM、DELL等等等等)和各种存储和各种存储(EMC、DELL、IBM、NetAPP等等)与网络环境与网络环境之中。表现为与硬件平台完全无之中。表现为与硬件平台完全无关的特性,给客户带来敏捷和可关的特性,给客户带来敏捷和可变的综合硬件价格优势。红帽的变的综合硬件价格优势。红帽的云计算平台可以实现各种功能服云计算平台可以实现各种功能服务器实例。务器实例。(四)云计算最有利于中小企业?(四)云计算最有利于中小企业?云计算技术将使得中小企业的成本大大降低。假如说“云”给大型企业的IT部门带来了实惠,那么对于中小型企业而言,它可算得上是上天的赏赐了。过去,小公
12、司人力资源不足,IT预算吃紧,那种动辄数百万美元的IT设备所带来的生产力对它们而言真是如梦一般遥远,而如今,“云”为它们送来了大企业级的技术,并且先期成本极低,升级也很便利。这一新兴趋势的重要性毋庸置疑,不过,它还仅仅是一系列变革的起步阶段而已。云计算不但抹平了企业规模所导致的优劣差距,而且极有可能让优劣之势易主。简洁地说,当今世上最强大最具革新意义的技术已不再为大型企业所独有。“云”让每个一般人都能以极低的成本接触到顶尖的IT技术。(五)在云计算时代(五)在云计算时代目前,PC照旧是我们日常工作生活中的核心工具我们用PC处理文档、存储资料,通过电子邮件或U盘与他人共享信息。假如PC硬盘坏了,
13、我们会因为资料丢失而手足无措。而在云计算时代,“云”会替我们做存储和计算的工作。“云”就是计算机群,每一群包括了几十万台、甚至上百万台计算机。“云”的好处还在于,其中的计算机可以随时更新,保证“云”长生不老。Google就有好几个这样的“云”,其他IT巨头,如微软、雅虎、亚马逊(Amazon)也有或正在建设这样的“云”。届时,我们只须要一台能上网的电脑,不需关切存储或计算发生在哪朵“云”上,但一旦有须要,我们可以在任何地点用任何设备,如电脑、手机等,快速地计算和找到这些资料。我们再也不用担忧资料丢失。(六)云计算的几大形式(六)云计算的几大形式1.SAAS(软件即服务)这种类型的云计算通过阅读
14、器把程序传给成千上万的用户。在用户眼中看来,这样会省去在服务器和软件授权上的开支;从供应商角度来看,这样只须要维持一个程序就够了,这样能够削减成本。Salesforce是迄今为止这类服务最为出名的公司。SAAS在人力资源管理程序和ERP中比较常用。GoogleApps和ZohoOffice也是类似的服务2.好用计算(UtilityComputing)这个办法很早就有了,但是直到最近才在Amazon、Sun、IBM和其它供应存储服务和虚拟服务器的公司中新生。这种云计算是为IT行业创建虚拟的数据中心使得其能够把内存、I/O设备、存储和计算实力集中起来成为一个虚拟的资源池来为整个网络供应服务。3.网
15、络服务同SAAS关系亲密,网络服务供应者们能够供应API让开发者能够开发更多基于互联网的应用,而不是供应单机程序。4.平台即服务另一种SAAS,这种形式的云计算把开发环境作为一种服务来供应。你可以运用中间商的设备来开发自己的程序并通过互联网和其服务器传到用户手中。5.MSP(管理服务供应商)最古老的云计算运用之一。这种应用更多的是面对IT行业而不是终端用户,常用于邮件病毒扫描、程序监控等等。6.商业服务平台(如:cloudcomputing-china)SAAS和MSP的混合应用,该类云计算为用户和供应商之间的互动供应了一个平台。比如用户个人开支管理系统,能够依据用户的设置来管理其开支并协调其
16、订购的各种服务。7.互联网整合将互联网上供应类似服务的公司整合起来,以便用户能够更便利的比较和选择自己的服务供应商。云计算的核心技术云计算系统运用了很多技术,其中以编程模型、数据管理技术、数据存储技术、虚拟化技术、云计算平台管理技术最为关键。(1)编程模型MapReduce是Google开发的java、Python、C+编程模型,它是一种简化的分布式编程模型和高效的任务调度模型,用于大规模数据集(大于1TB)的并行运算。严格的编程模型使云计算环境下的编程特别简洁。MapReduce模式的思想是将要执行的问题分解成Map(映射)和Reduce(化简)的方式,先通过Map程序将数据切割成不相关的区
17、块,安排(调度)给大量计算机处理,达到分布式运算的效果,再通过Reduce程序将结果汇整输出。(2)海量数据分布存储技术海量数据分布存储技术云计算系统由大量服务器组成,同时为大量用户服务,因此云计算系统云计算系统由大量服务器组成,同时为大量用户服务,因此云计算系统接受分布式存储的方式存储数据,用冗余存储的方式保证数据的牢靠性。云接受分布式存储的方式存储数据,用冗余存储的方式保证数据的牢靠性。云计算系统中广泛运用的数据存储系统是计算系统中广泛运用的数据存储系统是Google的的GFS和和Hadoop团队开发的团队开发的GFS的开源实现的开源实现HDFS。GFS即即Google文件系统(文件系统(
18、GoogleFileSystem),),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。访问的应用。GFS的设计思想不同于传统的文件系统,是针对大规模数据处的设计思想不同于传统的文件系统,是针对大规模数据处理和理和Google应用特性而设计的。它运行于廉价的一般硬件上,但可以供应容应用特性而设计的。它运行于廉价的一般硬件上,但可以供应容错功能。它可以给大量的用户供应总体性能较高的服务。一个错功能。它可以给大量的用户供应总体性能较高的服务。一个GFS集群由一集群由一个主服务器(个主服务器(master
19、)和大量的块服务器)和大量的块服务器(chunkserver)构成,并被很多客户构成,并被很多客户(Client)访问。主服务器存储文件系统所以的元数据,包括名字空间、访)访问。主服务器存储文件系统所以的元数据,包括名字空间、访问限制信息、从文件到块的映射以及块的当前位置。它也限制系统范围的活问限制信息、从文件到块的映射以及块的当前位置。它也限制系统范围的活动,如块租约(动,如块租约(lease)管理,孤儿块的垃圾收集,块服务器间的块迁移。主)管理,孤儿块的垃圾收集,块服务器间的块迁移。主服务器定期通过服务器定期通过HeartBeat消息与每一个块服务器通信,给块服务器传递指消息与每一个块服务
20、器通信,给块服务器传递指令并收集它的状态。令并收集它的状态。GFS中的文件被切分为中的文件被切分为64MB的块并以冗余存储,每份的块并以冗余存储,每份数据在系统中保存数据在系统中保存3个以上备份。客户与主服务器的交换只限于对元数据的操个以上备份。客户与主服务器的交换只限于对元数据的操作,全部数据方面的通信都干脆和块服务器联系,这大大提高了系统的效率,作,全部数据方面的通信都干脆和块服务器联系,这大大提高了系统的效率,防止主服务器负载过重。防止主服务器负载过重。(3)海量数据管理技术海量数据管理技术云计算须要对分布的、海量的数据进行处理、分析,因此,数据云计算须要对分布的、海量的数据进行处理、分
21、析,因此,数据管理技术必需能够高效的管理大量的数据。云计算系统中的数据管理管理技术必需能够高效的管理大量的数据。云计算系统中的数据管理技术主要是技术主要是Google的的BT(BigTable)数据管理技术和数据管理技术和Hadoop团队开发团队开发的开源数据管理模块的开源数据管理模块HBase。BT是建立在是建立在GFS,Scheduler,LockService和和MapReduce之上的一个大型的分之上的一个大型的分布式数据库,与传统的关系数据库不同,它把全部数据都作为对象来布式数据库,与传统的关系数据库不同,它把全部数据都作为对象来处理,形成一个巨大的表格,用来分布存储大规模结构化数据
22、。处理,形成一个巨大的表格,用来分布存储大规模结构化数据。Google的很多项目运用的很多项目运用BT来存储数据,包括网页查询,来存储数据,包括网页查询,Googleearth和和Google金融。这些应用程序对金融。这些应用程序对BT的要求各不相同:的要求各不相同:数据大小(从数据大小(从URL到网页到卫星图象)不同,反应速度不同(从后端到网页到卫星图象)不同,反应速度不同(从后端的大批处理到实时数据服务)。对于不同的要求,的大批处理到实时数据服务)。对于不同的要求,BT都成功的供应了都成功的供应了敏捷高效的服务。敏捷高效的服务。(4)虚拟化技术)虚拟化技术通过虚拟化技术可实现软件应用与底层
23、硬件相隔离,通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离,它包括将单个资源划分成多个虚拟资源的裂分模式,也包它包括将单个资源划分成多个虚拟资源的裂分模式,也包括将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。虚拟化技括将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式。虚拟化技术依据对象可分成存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化术依据对象可分成存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化等,计算虚拟化又分为系统级虚拟化、应用级虚拟化和桌等,计算虚拟化又分为系统级虚拟化、应用级虚拟化和桌面虚拟化。面虚拟化。(5)云计算平台管理技术)云计算平台管理技术云计算资源规模浩大,服务器数量众多并分布在不同云计算资源规模浩大,服务器数量众
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