《云计算架构与实施》PPT课件.pptx

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1、云计算架构与实施云计算介绍 云计算是英文Cloud Computing的中文翻译。简单来说，云计算就是提供基于互联网的软硬件服务。有人说今天属于互联网，那么明天则属于云计算。云计算是未来IT工业的基石，Gartner公司就曾预测，云计算产业将从2008年得464亿美元急剧增加到2013年得1500亿美元。（以上信息来自2009年6月15日出版的美国商务周刊）信息技术的一个梦想就是使得信息产品（软件和硬件）能够像水电一样用多少付多少。云计算的出现让人们第一次看到实现这个梦想的希望。目前云计算就像20世纪90年代初期的互联网一样，正处于成长的初期和快速发展时期。但是，正如我们所看到的，互联网已经在

2、最近十几年间彻底改变了整个世界。云计算也将会如此，我们正在步入一个“什么东西都是云服务”的时代。那么究竟什么是云计算呢？1.1 什么是云计算1.从IT人员的角度来说，云计算就是提供基于互联网的软件服务。云计算最重要的概念是用户所使用的软件并不需要安装在他自己的电脑里，而是利用互联网，通过浏览器访问在外部机器上的软件来完成全部的工作。用户所使用的软件由其他人运转和维护，而用户只需要通过互联网建立起连接就可以了。用户的文件和数据也存储在那些外部的机器里。其实云计算离我们并不遥远！举一个简单的例子 电子邮件就是一个云计算的例子，我们几乎每个人都在使用电子邮件，每次我们登录电子邮箱，收发电子邮件，我们

3、的电子邮件并未存储在我们自己的机器上，而是存储于云服务平台的数据中心，这使得我们在任何可以上网的地方都可以查看和下载邮件！当大多数人逐步习惯于使用这些个人云服务（如电子邮件）的同时，通过相同的方式访问企业云服务也越来越获得认可。虽然企业的软件服务非常复杂，但是，随着互联网网速的不断提升，企业的云服务也变得现实起来。有一些企业已经开始使用云计算为其客户提供基于互联网的软件服务了。另一些大企业也已把他们的软件系统移到了云计算平台上面（管理软件和财务软件）。例如：亚马逊公司（Amazon）目前提供了一个名为EC2（Elastic Compute Cloud，弹性云计算）和S3（Simple Stor

4、age Service，简单存储服务）的云计算服务，Nasdaq（纳斯达克）和New York Time（纽约时报）都是该服务的客户。纽约时报将4T（1T=1024G）的新闻报道放在亚马逊的云计算平台上；纳斯达克也将股票的历史交易数据放在放在亚马逊的云计算平台上。在亚马逊2008年第三季度的财务报告中包括网络服务在内的相关收入达到了1.3亿美元，占总收入的42%，这其中由云计算带来的收入不在少数。另一个完全使用云计算来提供企业级服务的公司是S和（他们是同一个公司的平台）。该公司是是全球按需 CRM 解决方案的领导者。它拥有业界无可比拟的客户成功率。该公司建立了基于Internet的客户关系管理

5、（CRM）的业务架构。例如，JobScience公司在平台上实现了他们的招聘业务。根据2009年11月30日出版的商务周刊的报道，成立仅十年的Salesforce公司在2008年的收入超过了10亿美元，并且以每年20%速度递增。西门子（SIEMENS）、星巴克（STARBUCKS）、戴尔（DELL）等都是Salesforce云计算平台的客户。很多大型的IT公司都在快速地部署云计算平台。微软公司在2010年1月1日正式上线Windows Azure平台。在该平台上，软件开发商可以使用.NET库创建应用程序，微软可以利用自己的数据中心来运转和维护这些程序，而用户仅需通过互联网接入使用服务即可，不需

6、在自己的电脑上安装任何开发工具。IBM公司在Watson、Zurich和印度等地建立了云计算研究中心RC2（Research Computing Cloud）。Google公司则提供了Google AppEngine平台，软件开发人员可以在其平台上开发传统的网上应用系统。还有很多其它的公司也都在大力实施云计算平台。1.2商务人员的定义 整个企业业务分为两大类：面向客户的业务（外部业务）和内部业务（操作）。只有面向客户的业务才能为企业产生效益，而内部业务是企业的成本开销。另外，在当今信息化环境下企业能否成功，取决于企业如何快速和高效地适应市场的变化。在美国，把能够快速适应变化的企业叫做agile

7、企业（agile的中文意思是“灵活的”）。简单地说，就是同时间竞争：产品设计的时间，响应客户的时间，等等。这就需要一个灵活的系统，该系统能够最大化的接近客户，能够响应客户的动态需求，帮助企业抓住动态的商务机会。所以企业的业务处理必须走出企业自己的范围，同多个客户和合作伙伴协调。Agile企业的定义：一个能够快速响应市场上未知变化的灵活企业。Agile企业往往能够同其客户和供应商在一个IT系统上完成自动业务，并能快速的响应客户的动态需求。例如：新长安公司是一家为零售商、批发商和厂商提供信息服务的公司，我们知道，一个零售店给批发商所发的订单中往往包含多个厂商的产品。在传统方式下，该批发商挨个给厂商

8、打电话，询问厂商有多少现货。新长安的订单服务就提供了一个自动化服务，帮助零售商立即获得订单确认信息。如果零售商、供应商、厂商共用一套订单平台，那么这种需求实现起来非常简单多企业自动协调系统 总之，从商务人员的角度出发，云计算是一个7*24小时全天候企业操作平台（Busses Operation Platform）。在这个平台上，各个业务流程相互操作，各协作企业协调工作。所以，云服务是一个独立的商业服务，而不是一个独立的IT系统。企业可以根据他们的需要组合他们自己的业务系统。企业可以像买菜一样，在市场上订购不同的云服务，组合成一个他所需要的业务系统。从某种意义上说，软件开发人员开发的服务就像一个

9、模板，不同的企业订购模板，组合成一个大的系统，再进行相关的配置，就变成该企业所需要的软件系统。这个组合和配置的过程可能只需要几个小时或者几天即可完成。根据上面的的介绍，我们来总结一下云计算给我们带来的好处：u标准化的软件服务，而不仅仅只是一个定制的软件应用程序，他们都采用面向服务的结构。u快速的部署，而不需要等待几个月到几年的开发时间。u低价的IT系统，而不再需要前期投入大量成本购买硬件、软件和雇佣IT管理人员。根据美国权威机构的统计，使用云服务的企业可以节省该项成本的84%。u灵活的软件服务，使用服务的时间和容量也是动态的。通过云平台、企业可以像用水电一样：“用多少，付多少”。u方便快捷的访

10、问。即可以随时随地办公。u高度的可扩展性，企业可以弹性的使用云服务。当新的业务需求出现时，就订购新的服务；当业务规模增大时就扩大服务的使用量。u最新和最安全的软件服务。企业不需要自己安装补丁，云服务提供商总是提供最新的服务。云服务提供商提供多种安全措施来保证系统的安全性。1.3云计算的体系结构 我们首先看看云计算的体系结构。云计算不仅仅只在于应用软件层，而是包括了硬件和系统软件在内的多个层次。简单的可以用以下三层结构来表示：很多厂商都提供了上面的部分或所有平台。如IBM的Smart Business Storage Cloud 和亚马逊的EC2主要是提供云计算的硬件平台（硬件作为服务），Goo

11、gle的Application Engine 主要是一个云平台，而SalesForce公司则是云服务的提供商。u硬件平台硬件平台是包括是包括服务器、网络设备、存储设备等在内的所有硬件设施。它是云计算的数据中心，硬件平台首先要具有可扩展性，用户可以假定硬件资源无穷多，这样就可以根据自己的需要动态的使用这些资源，并根据使用量来支付服务费。再也不用为“支持系统正常运转需要多少硬件设备”而烦恼了。当前的虚拟技术可以让多个操作系统共享一个大的硬件设施，使得硬件平台的提供者灵活的提供各类云平台的硬件服务，目前市场上的虚拟收费技术（如VMware）也有免费的开源技术（如Xen）。通过虚拟机的方式提供硬件设施

12、具有很多好处。由于虚拟机是一类特殊的软件，能够完全模拟硬件的执行，因此能够在他上面运行操作系统，进而能够保留一整套运行环境定义。这样，可以将整个执行环境通过打包的方式传输到其它物理节点上，从而使得执行环境和物理环境隔离，方便了整个应用程序模块的部署。从整体上来说，通过将虚拟化的技术应用到云计算的硬件平台，可以获得很多的好处。当然硬件平台也未必是一个或多个大型机器，而可以是一些小型机器网络，每个小机器完成部分功能。很多人往往忽视硬件平台在云计算中的重要性。其实只有当硬件平台具备用较低的成本来实现大规模处理的能力时，整个云计算才能为用户提供低价的服务。另外硬件平台毕竟是一大堆的设备，所以硬件设备所

13、需要的资源的收费也要考虑进去。对于那些想要做硬件平台的IT企业来说，可能需要考虑硬件的价格、电费、当地的温度（因为机器不能太热）、管理人员的成本等因素。u云平台 云平台首先提供服务开发工具和基础软件（如：数据库、分布式操作系统），从而帮助云服务的开发者开发服务。另外，它也是云服务的运行平台，所以，云平台要具有Java运行库，Web2.0应用运行库、各类中间件等等。云平台和硬件之间可以是一个操作系统（确切的说是一个分布式的操作系统），该操作系统直接动态分配底层硬件；也可以是两个操作系统：一个是与硬件接口衔接并提供虚拟机的分布式操作系统（往往由硬件平台来提供），另一个是在这个虚拟机上的当前流行的操

14、作系统（如Linux、Windows等）。前一种方案的问题在于，该种操作系统提供了很多私有的接口和开发工具，在其上开发的应用很难迁移到其他平台。而这正是后一个方案的优势所在；开发人员可以使用自己熟悉的语言开发程序，也可以将该程序无缝的迁移到其它类似的平台。云平台提供商和硬件平台提供商一起构筑了一个大型的数据运营中心。用户不需要再建立自己小型的数据中心。虽然用多少付多少的方式从单个客户上获利很少，但是，用户的数量优势将帮助平台提供商最终实现巨大的利润。u云服务 云服务就是指可以在互联网上使用一种标准接口来访问的一个或多个软件功能（比如：财务管理软件，客户关系管理软件，计算软件）。云服务的传输协议

15、不限于HTTP和HTTPS，还可以通过消息传递机制来调用。这里建议Web服务的标准来实施云服务。云服务有点类似于在云计算出现之前的“软件即服务”。大多数人对“软件即服务”的概念并不陌生。云服务很容易和SaaS（Software as a Service）相混淆。一般而言，在“软件即服务”的系统上，服务提供商自己提供和管理硬件平台和系统软件。而对于云平台上的云服务来说，云服务提供商服务提供商不需要提供硬件平台和云平台（系统软件）。云这是云服务和“软件即服务”的一个主要区别。对于软件公司来讲云平台大大的方便了软件服务的推出。从更广泛的角度来说，云计算包含了如下图所示的体系结构。企业作为云服务的客户

16、通过访问服务目录来查询相关软件服务，然后订购服务。云平台提供了统一的用户管理和访问控制管理，从而一个用户使用一个用户名和密码就可以访问所订购的服务了。另外，在云平台上有多个用户在使用云服务，要保证各个客户数据的安全性和私密性。1.4 云计算的模式 未来不会只有一个云计算平台，而是按照业务形成多个云计算平台。正如互联网是多个网络的网络，云计算平台也是多个云计算平台的网络（Cloud Network），各个平台包含了不同的应用和服务。其中私有云平台也会长期存在。三种模式的云平台在很长一段时间会共存。但是随着云计算的普及传统IT系统将逐渐向云计算模式发展。公共云计算平台私有云计算平台传统IT系统服务

17、客户1-4云服务的三种模式1.5云计算的成本效益和收费模式 根据美国权威部门的统计，企业在IT方面70%的花费是用于维护现有的IT系统，而只有30%的花费使用在新功能的添加上。另外该部门的统计还发现企业的85%的IT资源在大多数时间中是空闲的。云计算的其中一个目标就是解决IT资源的维护和使用问题，帮助IT资源获得最大的使用率，最终降低IT资源的成本开销。根据一个美国权威机构的统计分析，使用云计算的企业可以节省84%的成本，其投资回报率高达1039%。下表给出了三种不同模式下企业使用IT系统的比较。购买软件件产品并安装在自己品并安装在自己的公司的公司在在IT公司定制公司定制软件并安件并安装在自己

18、的公司装在自己的公司 使用云平台使用云平台购置成本硬件和软件费用，价格高硬件、软件和定制费用，价格最高按照时间和流量付费维护费用购置价的10%-20%购置价的10%-30%0实施时间长最长短IT人员投入多多0安全性中-高中-高高（配合网络安全，数据备份等）访问性公司内部公司内部任何有互联网连接的地方新功能扩展性时间长，等待软件厂商的补丁和升级时间长，等待软件开发商的二次开发时间短，新功能可以实时上线；更可结合手机等多种设备类比例子购买发电机发自己的电定制发电机自己发电使用电网提供的电 云服务的收费非常灵活，客户是按照月或者年以及使用量（Pay per Use）来交费。尤其是按照使用量来收费，是

19、很多企业的梦想。大多数企业的IT系统只有几天的使用高峰期。比如：有一些企业（基金管理企业）只有在月末时才处理大量数据，而其高峰的处理量可能需要20台服务器一天来处理。在使用云计算之前，这些企业需要购买20台服务器，而仅仅为了满足这几天高峰处理。在云计算平台上，因为是按照使用量来收费的，等同于一台服务器20天的的收费，这使得企业节省了大量的硬件成本。对于“按照使用量付费”到底是按照哪个（或哪些）资源的使用量收费?是存储设备还是CPU、内存、网络设备 在亚马逊的EC2上，一个1GHz x86 ISA块（slice）收取每小时10美分的费用。在其S3上，1GB容量的收费是每个月15美分左右。如果上传

20、或者下载1GB的数据网络带宽的收费也大概是15美分。如果用户需要，亚马逊可以在5分钟之内就增加一个新的ISA块。最近在美国出现了一个新词，叫做freeminum。它是free和premium（红利）的结合。从这个词我们可以看出，一些基础的云服务可以是免费的，而只向一些高级服务收费。未来软件服务的趋势在于应用程序、Web服务和小额付费的交集。u国外云计算的竞争 2009年，各大型IT公司在云计算上的竞争异常的激烈。我们根据美国经济学家杂志和其它资料，汇总了三家大公司在云计算几个重要方面的布局：微微软公司公司Google公司公司苹果公司苹果公司数据中心2009年9月开通了2个数据中心，50万台服务

21、器30多个数据中心2百万台服务器在美国北卡州投资10亿美元建立数据中心云平台Windows Azure平台Google App Engine手机上的软件服务云服务电子邮件服务、网上办公软件、企业软件服务等电子邮件服务、网上办公软件服务等手机上的软件服务云计算（外围）Windows Mobile、IE浏览器Chrome浏览器、Android手机操作系统Iphone、手机、ipad对开源的支持支持部分开源软件Google公开了Android和Chrome代码不太支持开源软件1.5 云计算产业 正如我们前面提到的，云计算正在引导IT产业进入一个全新的世界。对于规模不同的IT企业机会和挑战有些不同。另

22、外，云计算产业也对大型网站和电信企业带来了不少的影响。u云计算给小型IT企业带来的机会对于具有创新想法的开发人员和小型软件公司来说这是一个绝佳的机会。比如：美国一个较小的软件公司，他们一个基于互联网的网上课程创建和播放工具。他们所创建的课程符合SCORM标准（该标准是美国和欧洲的网上课程标准）。他们最近想把这种工具放到互联网上，所以他们需要购买服务器数据库等基础软件、电信的快带连接等，另外，他们还需要招聘若干个技术人员来维护这些硬件和软件，这将是一笔不小的开销。但是此外，他们不知道会有多少用户会使用他们的工具，所以他们不能确定服务器需要多大，宽带要多宽。如果用户数没有达到预期的数字 那么久浪费

23、了宝贵的资源，如果用户数量太大，访问速度太慢又会影响客户的满意度。如果使用云平台那么这些顾虑和很大笔的开销就不存在了。在云计算平台上，你只需要有好的想法，并实现就可以了，服务器、网路宽带都由云计算平台提供。u云计算给大型网站带来的机会 大型的网站一般都拥有大量的软件和一定的软件系统。正如亚马逊带给大家的启示一样，这些网站可以将自己的转化为云计算平台，从而为网站带来更长远的利益。u云计算本身的挑战服务的高可用性服务的可迁移性服务的数据安全性服务的性能同基础软件提供商的合作一个云计算的案例分析新长安公司的云服务新长安公司是一家为国内中小企业提供软件服务的公司，如：提供供应链管理、库存管理、财务管理

24、等软件系统。这些系统都是运行在客户机器上的应用程序。当前新长安公司的主要客户来自于商品零售店、批发商和生产商。各个客户使用新长安提供的软件来管理他们的业务，如：订单、库存、发货、销售、退货、业务数据汇总和分析等。新长安公司在全国设有5个办事地点，160多名员工。新长安公司绝大部分的收入来自于软件的销售和服务，但是现在新长安公司遇到一些瓶颈问题制约其发展：一些客户的IT技术比较薄弱，经常需要公司的技术员到现场去解决问题，开销巨大。一些客户经常需要安装系统到新的机器上，有时这个安装地点并不在本地，而外地的工作人员经常无法正确安装和配置系统。一些客户经常使用安装了应用软件的计算机上网，有时计算机感染

25、了病毒，并导致整个企业数据的丢失一些大的客户都有自己的IT系统，这些系统往往采用不同的操作系统不同的编程语言，使得新长安公司的软件需要兼容不同的系统。一些客户正在建立自己的网站。他们希望新长安公司能够接收并处理从他们自己网站来的实时业务数据并长期保存。u使用新长安软件的很多客户在业务上都有直接或间接的联系，有些客户需要新长安的软件能够联络各个客户和生产商。u价格战竞争激烈，利润越来越少。解决方案：1.云计算所采用的SOA提供了一个抽象层，通过这个抽象层可以继续利用公司以前的投资，方法是将这些现有的资产转换成提供企业服务功能的云服务。2.新长安云计算平台帮助客户快速、准确的同产业链上的上游和下游

26、完成业务操作；帮助客户完成管理总店和分店得业务操作。3.云计算所带来的零维护，使得新长安客户无需维护系统，无需安装系统。4.云计算给客户带来的低成本、低风险使得新长安公司更容易吸引新客户，从而给新长安公司带来了巨大的竞争优势。5.从现有的服务中组合新服务的能力，这给需要灵活地响应具有苛刻要求的企业提供了独特的优势。6.SOA业务流程是由一系列业务服务组成的，可以更轻松的创建、修改和管理它，从而满足不同时期的需要。最后技术人员给出了一种基于J2EE的解决方案云计算的实施步骤：获取需求需求分析体系结构和平台设计服务详细设计服务开发测试部署维护管理u云平台的人员安排1.需求分析和设计阶段l项目经理l企业架构师l系统分析员l服务建模人员2.开发阶段l软件架构师l软件开发工程师3.测试阶段l测试架构师l测试工程师 4.部署阶段l业务人员（系统的目标用户）l系统管理员与数据库管理员l部署工程师5.运行阶段l系统管理员l问题分析员l变更管理员