云计算基本概念及原理课件.pptx

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1、1目录云计算基本概念云计算基本概念云计算市场及产业发展状况云计算市场及产业发展状况云计算标准建设云计算标准建设云计算关键技术云计算关键技术云计算在运营商应用现状介绍云计算在运营商应用现状介绍2云计算起源云计算这个概念的直接起源来自亚马逊EC2产品和Google-IBM分布式计算项目。这两个项目中直接使用到了云计算这个概念和单词。为什么要采用这个单词，很大程度上与这两个项目与网络的关系十分密切，而“云”在很多示意图里面是表示互联网的，云计算的原始含义即将计算能力放在互联网上。3云计算云计算云计算云计算 NISTNIST定义定义定义定义云云计算模型能算模型能以按需方式，通以按需方式，通过网网络，方

2、便的，方便的访问云系云系统的的可配置可配置计算算资源源共享池共享池(比如：网比如：网络，服，服务器，存器，存储，应用程序和服用程序和服务)。同。同时它以它以最少的管最少的管理开理开销及最少的与供及最少的与供应商的交互，商的交互，迅速配置提供或迅速配置提供或释放放资源源。1879,The dynamoCorporate DCIDC1882,Central power station云计算所倡导的是一种新的基于网络的云计算所倡导的是一种新的基于网络的IT服务的供给、消服务的供给、消费、交付模式！费、交付模式！4云计算原理l在动态、多在动态、多机构参与的虚机构参与的虚拟组织中协同拟组织中协同共享资源

3、和求共享资源和求解问题解问题 l同时使用同时使用多种计算资多种计算资源解决计算源解决计算问题的过程问题的过程 l将需要巨大将需要巨大计算能力的计算能力的问题分成许问题分成许多小部分进多小部分进行处理，最行处理，最后综合结果后综合结果分布式计算分布式计算 并行计算网格计算网格计算 云计算5 云计算的特点系统具备高度的扩展性和弹性，可以以即插即用的方式方便、快速地增加和减少资源提供一种或多种形式的计算或存储能力资源池，如物理服务器，虚拟服务器（虚拟机），事务和文件处理能力或任务进程（如并行计算），以及存储能力等资源池可通过抽象化方式提供，并能够同时为多种应用提供服务实现资源的自动分配管理，包括资源

4、即时监控和自动调度等，并能够提供使用量监控和管理能够将分布于于多个物理地点的资源进行整合，提供统一的资源共享，并能在各物理地点间实现负载均衡由具备一定规模的多个节点组成的IT系统，系统规模几乎可以无限扩大5.跨地域1.大规模2.平滑扩展3.资源共享4.动态分配 云计算（Cloud Computing）：一种利用大规模低成本运算单元通过IP网络连接，以提供各种计算和存储服务的IT技术。6目录云计算基本概念云计算基本概念云计算市场及产业发展状况云计算市场及产业发展状况云计算标准建设云计算标准建设云计算关键技术云计算关键技术云计算在运营商应用现状介绍云计算在运营商应用现状介绍7云计算产业架构云计算产

5、业由云计算服务业、云计算制造业、基础设施服务业以及支持产业等组成。8云计算产业发展现状9 云计算市场概述云计算应用(服务)可分为IaaS、PaaS、SaaS三类，国外云计算发展已初具规模，2010年市场规模为220亿美元，预计2014年将达到550亿美元，平均年增长率达到22%。操作系统操作系统+应用服务引擎应用服务引擎应用系统应用系统基基础础设设施施应应用用平平台台应应用用软软件件(IaaS)(PaaS)(SaaS)Infrastructure as a Service以服务的形式提供虚拟硬件资源，如虚拟主机/存储/网络/数据库管理等资源。典型应用：Amazon Web Service(AW

6、S)Platform as a Service提供应用服务引擎，如互联网应用编程接口/运行平台等。典型应用：Google AppEngine,F,Microsoft Azure服务平台Software as a Service用户通过Internet(如浏览器)来使用软件。用户不必购买软件，只需按需租用软件典型应用：Google Doc,S数据来源：IDC咨询公司、赛迪顾问根据IDC公司预测，到2014年总体云计算收入将达到550亿美元，IaaS收入将达到250亿美元 注：目前国际上没有统一的云计算收入统计标准，但云计算思想已被普遍接受。上述IaaS收入应包括真正的公有云服务、主机托管租赁等传

7、统IDC服务及部分企业的私有云服务赛迪顾问发布的中国云计算产业发展白皮书预测，2010年中国云计算规模超过100亿元。注：国内云计算收入也缺乏统一的统计标准，上述收入应该包括虚拟主机及软件租用服务的收入全球发展趋势云计算服务类型云计算发展现状国外国内国外云计算发展已初具规模国内尚在起步阶段云计算服务IaaS22%10云计算发展环境 云计算云计算物联网物联网 3G 三网融合三网融合 移动互联网移动互联网 11目录云计算基本概念云计算基本概念云计算市场及产业发展状况云计算市场及产业发展状况云计算标准建设云计算标准建设云计算关键技术云计算关键技术云计算在运营商应用现状介绍云计算在运营商应用现状介绍1

8、2云计算标准化进展云计算技术和产业仍处于发展的初期阶段，目前云计算呈现出事实标准（包括企业私有标准与开源实现）和开放标准并存，且在应用中以事实标准为主的情况。随着云计算作为一种公共服务的属性不断加强，以及云间的互通和业务迁移需求不断提升，云计算的开放标准将成为重要的发展趋势。目前，全球范围内已经有50 多个标准组织宣布进行云计算开放标准的制订。标准组织的主要研究领域包括以下几个方面：一是云计算的概念、架构与应用场景，NIST（美国国家标准研究院）已经提出了得到产业界公认的云计算概念与架构模型，ITU-T 和ISO/IEC 正在进行云计算技术架构和应用场景的研究，并形成了相关的研究报告；二是云计

9、算业务的互操作，一些新兴的专门针对云计算的标准组织在这方面有一定的进展，包括OCC（开放云计算联盟）、GICTF（全球云间技术论坛）、CCIF（云计算互操作论坛）等；三是云计算安全，CSA（云计算安全联盟）是这一领域比较领先的组织，提出了云计算的七大安全威胁，ITU-T 也在进行相关研究。13云计算标准化进展四是云计算相关技术，在资源与接口定义方面，DMTF（分布式管理任务组）与SNIA（全球网络存储工业协会）分别在统一虚拟机格式以及存储接口方面提出了技术标准，IEEE（美国电气和电子工程师协会）、IETF（互联网工程任务组）在云计算网络技术方面输出了较多成果，TGG（绿色网格组织）提出了绿色

10、数据中心的评测指标；五是云计算的运维与资源管理，DMTF 基于对IT 系统管理的研究提出了云计算系统的管理模型，OASIS（结构化信息促进组织）正在进行云计算身份管理的研究。14目录云计算基本概念云计算基本概念云计算市场及产业发展状况云计算市场及产业发展状况云计算标准建设云计算标准建设云计算关键技术云计算关键技术云计算在运营商应用现状介绍云计算在运营商应用现状介绍15云计算技术架构16云计算服务模式Infrastructure as a Service（IaaS）Platform as a Service（PaaS）Software as a Service（SaaS）软件交付的模式：件交付的

11、模式：采用多租采用多租赁(Multitenant)方式通方式通过浏览器器把程序把程序传给成千上万的用成千上万的用户。在用。在用户眼中看来，眼中看来，这样会省会省去在服去在服务器和器和软件授件授权上的开支；从供上的开支；从供应商角度来看，商角度来看，这样只需要只需要维持一个程序就持一个程序就够了，了，这样能能够减少成本减少成本平台交付的模式：平台交付的模式：可以看成是可以看成是IIaaS的延伸。的延伸。这种形式的种形式的云云计算把开算把开发、部署、部署环境作境作为服服务来提供，可以来提供，可以创建自建自己的己的应用用软件并部署在供件并部署在供应商的基商的基础架构上运行，然后架构上运行，然后通通过

12、网网络从供从供应商的服商的服务器上器上传递给用用户 Computer交付的模式：交付的模式：也称也称为硬件即服硬件即服务，或效用，或效用计算算(Utility Computing)，指的是最基本的，指的是最基本的计算算资源、存源、存贮资源、源、网网络资源，用虚源，用虚拟化的方法以租用方式提供化的方法以租用方式提供给客客户17云计算基础设施关键技术服务器技术通用性通用性低成本低成本标准化标准化可扩展可扩展云计算的大规模、低成本、高度弹性、自动管理云计算的大规模、低成本、高度弹性、自动管理等特征，对服务器提出新的要求等特征，对服务器提出新的要求X86X86服务器低成本，标准化程度高，符合服务器低成

13、本，标准化程度高，符合IT IT系统云计算演进趋势系统云计算演进趋势通过构建通过构建X86X86服务器集群和云架构服务器集群和云架构IT IT系统，系统，能够在性能、可靠性等方面提供与传统能够在性能、可靠性等方面提供与传统UNIXUNIX服务器相当的能力，且能够实现更好服务器相当的能力，且能够实现更好的大规模扩展性，同时在成本、通用性、标的大规模扩展性，同时在成本、通用性、标准化等方面具有很大优势，也是准化等方面具有很大优势，也是IT IT系统降低系统降低成本、提高效率的必然选择成本、提高效率的必然选择IT IT系统从传统系统从传统UNIXUNIX小型机小型机+数据库架构向数据库架构向X86X

14、86服务器集群和云计算架构演进，是服务器集群和云计算架构演进，是IT IT系系统云计算化的重要技术方向统云计算化的重要技术方向18X86服务器虚拟化服务器虚拟化UNIX服务器虚拟化服务器虚拟化服务器虚拟化技术分类隔离性高隔离性高灵活性高灵活性高App1App2HWOSApp1OS1App2OS2HW1HW2App1OS1App2OS2HWVMM操作系统级虚拟化操作系统级虚拟化在硬件之上构建虚拟层，建在硬件之上构建虚拟层，建立多个逻辑分区或虚拟机立多个逻辑分区或虚拟机硬件级虚拟化硬件级虚拟化在硬件架构上实现物理隔离在硬件架构上实现物理隔离分区，电气化隔离分区，电气化隔离应用级虚拟化应用级虚拟化在

15、同一操作系统内，创建应在同一操作系统内，创建应用隔离容器用隔离容器HP nPar，SUN DSDHP vPar，SUN LD，IBM DLParHP SRP，SUN Saloris Container，IBM WParVMWare ESX，Xen，KVM，Hyper-VParallels Virtuozzo19X86服务器虚拟化技术架构操作系统级虚拟化操作系统级虚拟化应用级虚拟化应用级虚拟化原理：虚拟层是通过创建虚拟原理：虚拟层是通过创建虚拟操作系统实例实现的，它再指操作系统实例实现的，它再指向根操作系统的关键系统文件，向根操作系统的关键系统文件，这些指针驻留在操作系统容器这些指针驻留在操作系

16、统容器受保护的内存中，提供低内存受保护的内存中，提供低内存开销开销应用分析：虚拟化实例的密度应用分析：虚拟化实例的密度很大，维护效率高；但隔离性很大，维护效率高；但隔离性差，应用对根操作系统的破坏，差，应用对根操作系统的破坏，其他客户机也会跟着被破坏，其他客户机也会跟着被破坏，实际应用较少实际应用较少原理：原理：hypervisor通过一个软通过一个软件层在现有操作系统上实现硬件层在现有操作系统上实现硬件虚拟化，与容器架构不一样，件虚拟化，与容器架构不一样，II型客户机提供了一个完整的、型客户机提供了一个完整的、独立的、无依赖的客户机操作独立的、无依赖的客户机操作系统副本，通常利用半虚拟化系统

17、副本，通常利用半虚拟化驱动网络和驱动网络和I/O提高客户机性提高客户机性能能应用分析：由于虚拟化功能必应用分析：由于虚拟化功能必须通过宿主操作系统，客户机须通过宿主操作系统，客户机的性能大大低于裸金属架构，的性能大大低于裸金属架构，可用于开发可用于开发/测试或桌面类应用测试或桌面类应用程序程序原理：该类原理：该类hypervisor直直接运行在系统硬件上，提接运行在系统硬件上，提供了更好的客户机性能。供了更好的客户机性能。通过处理器虚拟化扩展增通过处理器虚拟化扩展增强，包括英特尔强，包括英特尔VT和和AMD-V技术，技术，hypervisor的性能得到大幅度提升的性能得到大幅度提升应用分析：隔

18、离性和性能应用分析：隔离性和性能表现均衡，目前是表现均衡，目前是X86服服务器虚拟化务器虚拟化企业应用的主企业应用的主流选择流选择App1OS1App2OS2HWVMMApp1OS1App2OS2HWVMMHOST OSApp1App2HWOSOS VirtualizationType I：裸金属架构：裸金属架构TypeII：寄居架构：寄居架构容器架构容器架构20云计算基础设施关键技术存储技术分布式云存储：易管理，低成本，高可扩展分布式云存储：易管理，低成本，高可扩展利用专有的、定制设计的硬件组件和互连接口，利用专有的、定制设计的硬件组件和互连接口，专门设计集成在一起的，以实现目标设计的性专门

19、设计集成在一起的，以实现目标设计的性能和可靠性目标能和可靠性目标采用标准采用标准X86X86架构服务器大规模集群实现，每个架构服务器大规模集群实现，每个模块都是一个离散的处理单元，所有的模块都模块都是一个离散的处理单元，所有的模块都通过一个可扩展的网络进行连接通过一个可扩展的网络进行连接出于成本及开放性的要求，分布式存储在今后出于成本及开放性的要求，分布式存储在今后几年的时间内将部分取代传统盘阵存储，该过几年的时间内将部分取代传统盘阵存储，该过程正在从非关键性数据和文件存储领域扩展到程正在从非关键性数据和文件存储领域扩展到较关键的数据库存储领域较关键的数据库存储领域引入分布式存储（云存储）技术

20、，逐步对现有引入分布式存储（云存储）技术，逐步对现有的盘阵存储方式进行的盘阵存储方式进行替代替代，实现低成本、高效，实现低成本、高效率的海量数据存储和数据处理率的海量数据存储和数据处理传统盘阵存储：复杂和高成本传统盘阵存储：复杂和高成本21存储虚拟化实现方式：一般由操作系统下的逻辑卷管理软件完成（安装客户端软件），不同操作系统的逻辑卷管理软件也不相同优点是性能损耗小，缺点是占用主机资源，主机数量越多，实施/管理成本越高代表产品：赛门铁克SF存储虚拟化（存储虚拟化（FC SAN）使服务器的存储空间可以跨越多个异构的磁盘阵列，常用于解）使服务器的存储空间可以跨越多个异构的磁盘阵列，常用于解决阵列间

21、利用率不均衡或在不同磁盘阵列之间做数据镜像保护等问题决阵列间利用率不均衡或在不同磁盘阵列之间做数据镜像保护等问题SAN服务器服务器磁盘磁盘阵列阵列基于主机的虚拟化基于主机的虚拟化SAN服务器服务器磁盘磁盘阵列阵列基于存储设备的虚拟化基于存储设备的虚拟化SAN+虚拟化引擎虚拟化引擎服务器服务器磁盘磁盘阵列阵列基于存储网络的虚拟化基于存储网络的虚拟化实现方式：在存储控制器上添加虚拟化功能，常见于中高端存储设备优点是不占主机资源，技术成熟度高，缺点是消耗存储控制器的资源；异构厂家盘阵的高级存储功能将不能使用代表产品：HP USPV实现方式：通过在存储域网（SAN）中添加虚拟化引擎实现优点是架构合理，

22、不占用主机和设备资源，缺点是存储阵列的兼容性需要严格验证，原有盘阵的高级存储功能将不能使用高代表产品：IBM SVC，EMC VPlex，HP SVSP22存储虚拟化技术适用原则基于主机的虚拟化方案基于主机的虚拟化方案对现有硬件架构没有变动，适于对对现有硬件架构没有变动，适于对关键应用解决异构互联问题关键应用解决异构互联问题，由于需，由于需要在所有主机上安装管理软件，给后期维护带来一定影响，原有数据迁要在所有主机上安装管理软件，给后期维护带来一定影响，原有数据迁入必须进行入必须进行格式转换格式转换，实际实施中也需要进行充分风险评估；测试环境，实际实施中也需要进行充分风险评估；测试环境中采用时，

23、必须与业务支撑生产环境保持一致性，需要考虑现网主机是中采用时，必须与业务支撑生产环境保持一致性，需要考虑现网主机是否使用否使用SFSF方案方案基于网络的虚拟化方案基于网络的虚拟化方案适用范围广，适用范围广，提供产品的厂家最多提供产品的厂家最多，网络层虚拟化架构最为合理，但由，网络层虚拟化架构最为合理，但由于引入新的硬件设施，会带来于引入新的硬件设施，会带来新的故障点新的故障点和转发性能开销，在对性能要和转发性能开销，在对性能要求苛刻的场景需要充分评估求苛刻的场景需要充分评估基于设备的虚拟化方案基于设备的虚拟化方案虚拟化技术成熟，应用风险小，被整合的存储设备容易地继承存储虚拟虚拟化技术成熟，应用

24、风险小，被整合的存储设备容易地继承存储虚拟化阵列一些固有的高级功能，如快照、克隆、复制、分区、精简配置等化阵列一些固有的高级功能，如快照、克隆、复制、分区、精简配置等等，但方案等，但方案需要支持需要支持USPVUSPV技术的机头技术的机头支持，扩展性也受机头前端端口数支持，扩展性也受机头前端端口数据的限制，现有系统中有支持据的限制，现有系统中有支持USPVUSPV的高端存储机头可以考虑采用的高端存储机头可以考虑采用23云计算基础设施关键技术网络技术云可以看作是一个庞大的网络系统。一个云内可以包含数千，甚至上万台服务器，虚拟化技术的普遍采用使实际网络节点的数量更加巨大，因此用于连接云内各个节点（

25、云元）的网络就成为实现高效的计算和存储能力的关键环节之一24云计算基础设施关键技术绿色数据中心云计算使数据中心向大型化发展，也带来节能的迫切需求。据统计，2010 年数据中心能耗已经占全球总能耗的1.3%，绿色化刻不容缓。在数据中心的能耗中，IT 设备、制冷系统和供配电系统占主要部分，因此数据中心的节能技术主要围绕这三个方面。google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25IT部门借助云应对IT挑战烟囱式的系烟囱式的系统建建设，IT成本居高成本居高不下（硬件不下（硬件/能耗能耗/管理）管理）按峰按峰值规模建模建设，资源平均利用源平均利用率低率低缺乏缺乏弹性的系性

26、的系统设计，应对业务突突发情况差情况差建建设周期漫周期漫长，无法快速提供与，无法快速提供与部署部署业务需求的快速增需求的快速增长，设备更替更替快，不利投快，不利投资保保护集中资源池的共享集中资源池的共享虚拟化、分时虚拟化、分时/区共享区共享动态调配、弹性伸缩动态调配、弹性伸缩自动化、自服务自动化、自服务低成本、标准化硬件低成本、标准化硬件云云计算算下一代下一代IT数据中心数据中心技技术标准化准化能力服能力服务化化提供快速化提供快速化资源源弹性化性化管理自管理自动化化管控集中化管控集中化传统模式模式26云计算“操作系统”关键技术虽然云计算“操作系统”的体系结构和表现形态与单机操作系统有很大区别，

27、但从宏观上来看，云计算“操作系统”向下控制底层资源，向上提供计算、存储等资源接口，功能上与单机操作系统类似。云计算“操作系统”的主要关键技术包括实现底层资源池化管理的“资源池”管理技术和向用户提供大规模存储、计算能力的分布式任务和数据管理技术。逻辑逻辑资源资源物理物理资源资源存储资源存储资源网络资源网络资源资源共享资源共享按需分配按需分配统一管理统一管理动态调度动态调度应用应用1 1计算资源计算资源资源管理资源管理资源管理资源管理资源抽象资源抽象应用应用2 2应用应用3 3应用应用4 4标准接口标准接口27云计算资源池的管理目标架构虚拟资源虚拟资源物理资源物理资源服务器、存储系统、网络设备服务

28、器、存储系统、网络设备虚拟机系统、存储池、虚拟网络虚拟机系统、存储池、虚拟网络IaaS服务服务计算和存储资源的生命周期计算和存储资源的生命周期运营管理运营管理用户管理用户管理服务管理服务管理资源管理资源管理部署调度部署调度安全管理安全管理IT支撑系统支撑系统为实现向IT支撑系统提供按需的IaaS资源服务，需要实现对底层资源的统一管理，管理平台负责硬件资源的生命周期管理，将资源能力包装成服务形式，以直观易操作的模式对上层应用系统提供资源支持，基于资源请求或策略对资源进行自动部署调度，并实现相关的用户和安全管理28分布式任务和数据管理技术云计算对分布式任务和数据管理的需求主要来源于业界对“大数据”

29、的处理需求。分布式任务管理技术要实现在底层大规模ICT 资源上进行分布式的海量计算，并对大量结构化与非结构化的数据进行存储与管理。目前的分布式任务管理技术主要包括分布式计算、分布式文件系统和非结构化分布式数据库技术等。29目录云计算基本概念云计算基本概念云计算市场及产业发展状况云计算市场及产业发展状况云计算标准建设云计算标准建设云计算关键技术云计算关键技术云计算在运营商应用现状介绍云计算在运营商应用现状介绍30国际运营商AT&T、NTT和Verizon都推出了云服务，他们将云计算做为其传统IDC服务的延伸，主要服务于运营商现有企业客户，提供弹性计算和弹性存储服务，并尝试为大型企业构建私有云。2

30、006年起，AT&T整合其数据中心资源，选择基于基础设施的虚拟化(IaaS)做为切入点，提供以IaaS为主的云服务，主要客户为其传统IDC客户。并与SAP、Oracle等公司合作，向企业客户提供SaaS层面的服务。云计算收入约为1-2亿美元2007年，NTT通信公司推出 IaaS 私有云及IaaS公有云（通过与合作伙伴合作）服务。NTT云计算以私有云服务为主，基于VPN为企业用户提供虚拟私有云计算服务。NTT聚焦大型、复杂和个性化的高度定制业务，其目标客户主要是跨国公司2009年Verizon推出云服务，前期主要客户为大型企业，2010年开始提供中小企业服务。企业只需进行简单的网上登记，再有一

31、张信用卡作担保，就可以使用这项服务。Verizon提供多种级别的SLA服务等级协议，可以满足客户不同成本效益下的应用需求。31国内运营商中国联通正在实施“沃云”计划，探索运营商全业务领域的资源整合，并启动信息化系统的云计算改造，优化业务支撑系统架构中国移动 2007 年开始进行 Big Cloud 平台搭建，计划建设公众云、业务云和支撑云，基于云计算技术对现有 IT 系统实施以南北基地为中心的集中化整合与改造。中国电信在多地进行云计算试点，发布“天翼”云计算战略、品牌及解决方案，准备明年正式运营天翼云主机、云存储等产品，一期可提供高性能虚拟主机 2 万台，存储容量达 2 万 TB32谢 谢谢谢 谢谢