云计算与应用-北大.pptx

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1、云计算与应用莫同个人简介Name:莫同Work Unit:北京大学软件与微电子学院电子服务系Phone:+86-10-61273661Mobile:15210525337 Fax:+86-10-61273670E-mail: 参考资料参考书其他参考资料：网络资源知识体系基本概念、发展历史、典型应用、优势、产生动因云计算概论云计算概论基本架构、基础设施层、平台层、服务层云架构云架构虚拟化、GFS、MapReduce、Chubby、Bigtable、等等云计算关键技术云计算关键技术IBM、Google、Amazon、Microsoft、Salesforce云计算业界动态云计算业界动态H Hadoo

2、padoop、EucalyptusEucalyptus开源云计算平台开源云计算平台云计算研究热点、主流云计算对比、应用发展方向总结与展望总结与展望课程安排第一讲 云计算概论第二讲 云架构第三讲 云计算关键技术一第四讲 云计算关键技术二第五讲 云计算业界动态一第六讲 云计算业界动态二第七讲 开源云计算平台第八讲 云计算的发展与未来实验背景知识编程语言数据库数据结构操作系统计算机网络分布式SOA课程建设方案课程基本信息：名称：云计算技术与应用面向对象：研究生、高年级本科生课程类别：专业课（专业必修课）教学方法：课堂授课+上机实验学时：48学时（32学时课程+16学时实验）成绩评估：课堂作业20%+

3、实验30%+考试50%第一讲 云计算概论莫同内容提要云计算的概念云计算的发展历程典型应用云计算的优势云计算的动因内容提要云计算的概念云计算的发展历程典型应用云计算的优势云计算的动因云计算的概念什么是云？“云云云云”的规模较大的规模较大的规模较大的规模较大“云云云云”具有可伸缩性具有可伸缩性具有可伸缩性具有可伸缩性“云云云云”的边界模糊的边界模糊的边界模糊的边界模糊“云云云云”飘忽不定，无法确定具体位置飘忽不定，无法确定具体位置飘忽不定，无法确定具体位置飘忽不定，无法确定具体位置云计算的概念起源：人们在绘制互联网示意图时，习惯用一朵云来表示互联网。技术概念vs象形概念Internet云计算的概念

4、起初，人们更加关心服务器端和客户端，网络转发过程对用户透明，网络被抽象成一朵云随着互联网发展，接入设备种类增多，网络的作用除了接入、路由，还包括计算、存储、服务等元素，云变得充实、具体化、复杂。计算计算存储存储服务服务云计算的概念云计算是一种能够将动态伸缩的虚拟化资源通过互联网以服务的方式提供给用户的计算模式。-wikiXaaS+pay-as-you-go computing -Google云计算是一种共享的网络交付信息服务的模式，云服务的使用者看到的只有服务本身，而不用关心相关基础设施的具体实现。-IBM云计算的概念范畴仍在探索中云计算的概念范畴仍在探索中云计算的概念范畴仍在探索中云计算的概

5、念范畴仍在探索中尚无统一明确的定义尚无统一明确的定义尚无统一明确的定义尚无统一明确的定义一种新的资源提供模式一种新的资源提供模式一种新的资源提供模式一种新的资源提供模式云计算的概念云计算的特征通过互联网以服务方式获得资源不仅包括处理器机时、网络带宽等物理范畴，还包括软件平台、Web服务和应用程序等传统自给自足的IT模式-网络化分工专业、协同配合模式将IT交由他人管理硬件和软件都是资源硬件和软件都是资源按需分配，需要多少使用多少取之不尽用之不竭避免无谓的浪费资源可以根据需要进行动态扩展与配置资源可以根据需要进行动态扩展与配置云计算的概念云计算的特征计算密集型需要并行计算提高效率地域上的分布式合作

6、共享机制实现机制对用户不可见物理上分布式共享，逻辑上以单一整体呈现物理上分布式共享，逻辑上以单一整体呈现租用式，用多少交多少钱只负责使用，无需管理按用计费、无需管理按用计费、无需管理云计算的概念云计算的分类为用户提供底层的、接近于直接操作硬件资源的服务接口用户直接通过接口获取计算和存储能力，几乎没有逻辑限制仅提供计算和存储等基础功能，应用的实现需用户自行完成基础设施云基础设施云为用户提供应用的托管平台应用的开发和部署需遵守平台的规则和限制，如语言、编程框架、数据存储模型等平台云平台云避免无谓的浪费应用云应用云云计算的概念服务类型：基础设施云、平台云、应用云服务方式：公有云、私有云、混合云分分

7、类服服务类型型灵活性灵活性难易程度易程度基基础设施云施云接近原始的接近原始的计算存算存储能力能力高高难平台云平台云应用的托管用的托管环境境中中中中应用云用云特定功能的特定功能的应用用低低易易内容提要云计算的概念云计算的发展历程典型应用云计算的优势云计算的动因云计算的发展历程Super Computer云计算的发展历程集群计算集群计算ClusterComputingv将将一组松散的计算机硬件通一组松散的计算机硬件通过软件集成、连接起来，紧过软件集成、连接起来，紧密的协作完成计算工作密的协作完成计算工作vPVM、MPIv1960v相对于超级电脑有较高的性相对于超级电脑有较高的性价比价比Super

8、Computer云计算的发展历程ClusterComputingSuper Computer分布式计算分布式计算把需要进行大量计算的工程数把需要进行大量计算的工程数据分割成小块，由多台计算机据分割成小块，由多台计算机分别计算，然后上传计算结果，分别计算，然后上传计算结果，将结果统一合并得出最终结果。将结果统一合并得出最终结果。Remote procedure callsRemote procedure calls(RPC)Distributed Computing云计算的发展历程ClusterComputingSuper ComputerDistributed Computing网格计算网格计

9、算v将将大量异构计算机的未用资源大量异构计算机的未用资源（CPU时间和磁盘空间）作为嵌入时间和磁盘空间）作为嵌入在分布式系统基础设施中的一个在分布式系统基础设施中的一个虚拟的计算机集群，为解决大规虚拟的计算机集群，为解决大规模的计算问题提供一个模型。模的计算问题提供一个模型。Globusv1990GridComputing云计算的发展历程ClusterComputingSuper ComputerDistributed ComputingGridComputing效用（公用）计算效用（公用）计算v提倡一种理想化的企业信息提倡一种理想化的企业信息架构，让架构，让IT服务模仿公共服服务模仿公共服务

10、的方式进行，如水、电力、务的方式进行，如水、电力、煤气的供应方式，煤气的供应方式，“用多少用多少付多少付多少”以及以及“随需即用随需即用”vFrom IBM,UtilityComputing云计算的发展历程ClusterComputingSuper ComputerDistributed ComputingGridComputingUtilityComputing云计算云计算Cloud Computingv通过网络将庞大的运算处理通过网络将庞大的运算处理程序自动拆分成若干个较小程序自动拆分成若干个较小的子程序，再交给多个服务的子程序，再交给多个服务器所组成的庞大系统经过搜器所组成的庞大系统经过

11、搜索、运算分析后讲处理结果索、运算分析后讲处理结果返回给用户返回给用户v云云-网络网络v Google：GFS、MapReduce及BigTable 云计算的发展历程vGooglevAmazonvIBMvMicrosoftv云计算的发展历程Google搜索引擎建立在分布在30多个站点、超过200万台服务器构成的云计算设施的支撑之上，这些设施的数量正在迅猛增长。Google的一系列成功应用，包括Google地球、地图、Gmail、Docs等也同样使用了这些基础设施。目前，Google已经允许第三方在Google的云计算中通过Google App Engine运行大型并行应用程序。Hadoop模仿

12、了Google的实现机制。云计算的发展历程Google Cloud InfrastructureSchedulerChubbyGFS masterNodeNodeNodeUserApplicationSchedulerslaveGFSchunkserverLinuxNodeMapReduceJobBigTableServer云计算的发展历程Amazon研发了弹性计算云EC2（Elastic Computing Cloud）和简单存储服务S3（Simple Storage Service）为企业提供计算和存储服务。诞生两年时间，Amazon上的注册开发人员就多达44万人，其中包括为数众多的企业级

13、用户。云计算的发展历程S3EBSEC2EBSEC2EBSEC2EBSEC2SimpleDBSQSUserDeveloperSQS:Simple Queue ServiceEC2:Running Instance of Virtual MachinesEBS:Elastic Block Service,Providing the Block Interface,Storing Virtual Machine ImagesS3:Simple Storage Service,SOAP,Object InterfaceSimpleDB:Simplified Database云计算的发展历程IBM在20

14、07年11月推出了“改变游戏规则”的“蓝云”计算平台，为客户带来即买即用的云计算平台。IBM正在与17个欧洲组织合作开展名为RESERVOIR云计算项目，以“无障碍的资源和服务虚拟化”为口号。欧盟提供了1.7亿欧元作为部分资金。2008年8月，IBM宣布将投资约4亿美元用于其设在北卡罗来纳州和日本东京的云计算数据中心改造。IBM计划在2009年在10个国家投资3亿美元建13个云计算中心。云计算的发展历程DeveloperMonitoringApplicationServerProvisioningManagerUserOpen Source Linux with XenTivoli Monit

15、oring Agent云计算的发展历程微软于2008年10月推出了Windows Azure操作系统。Azure(译为“蓝天”)是继Windows取代DOS之后，微软的又一次颠覆性转型。Azure的底层是微软全球基础服务系统，由遍布全球的第四代数据中心构成。目前，微软已经配置了220个集装箱式数据中心，包括44万台服务器。云计算的发展历程 Azure Services Platform云计算的发展历程IaaSInfrastructure as a ServicePaaSPlatform as a ServiceSaaSSoftware as a Service专用专用通用通用云计算的发展历程架

16、构即服务架构即服务提供了核心计算资源和网络架构的服务infrastructure stack:操作系统访问防火墙路由负载平衡IaaS云计算的发展历程IaaSExamplesExamplesFlexiscaleAWS:EC2(Amazon Elastic Compute Cloud)云计算的发展历程IaaS平台平台即即服务服务提供平台给系统管理员和开发人员，以为它构建、测试及部署定制应用程序 降低管理系统的成本Popular servicesStorageDatabaseScalabilityPaaS云计算的发展历程IaaSPaaSExamplesExamplesGoogle App Engin

17、eAWS:S3 (Simple Storage Service)Microsoft Azure云计算的发展历程IaaSPaaS软件即服务软件即服务通过Internet提供软件的模式，用户向提供商租用基于Web的软件来管理企业经营活动，且无需对软件进行维护，服务提供商会全权管理和维护软件SaaS云计算的发展历程IaaSPaaSSaaSExamplesExamplesGoogle DocsCRMFinancial PlanningHuman ResourcesWord processingS内容提要云计算的概念云计算的发展历程典型应用云计算的优势云计算的动因典型应用案例一：美国国家档案馆公布199

18、3-2001年希拉里作为第一夫人期间的白宫日程档案低质量的PDF需要被转换成可检索的文件格式华盛顿邮报现有的计算能力转换1页要30min新闻时效性Amazon EC2在9小时内提供了1407小时的虚拟服务器机时，将全部档案转换完毕只需支付144.62美元典型应用案例二：Giftag是与好友分享购物清单的Web2.0应用以插件形式安装在浏览器上一经推出便广泛流行，服务器不堪重负迁移到Google App Engine平台通过GAE可伸缩的计算性能来响应用户请求实现初创应用向稳定、持续增长的服务过渡典型应用案例三：哈根达斯需要一个CRM解决方案让分布在世界各地的员工进行沟通协作可根据不同的需求进行

19、灵活配置通过Salesforce CRM在不到6个月上线无需构建自己的计算中心内容提要云计算的概念云计算的发展历程典型应用云计算的优势云计算的动因云计算的优势成本关键由硬件成本转为电力成本、散热成本分散的、高能耗模式转变为集中的、资源友好的模式自给自足资源作坊转变为规模效应的工业化资源工厂优化产业布局优化产业布局专业的大型云计算厂商实力雄厚的科研技术团队推动硬件技术革新具有丰富知识和经验的维护管理团队和配套软件产业链中的新产业契机推进专业分工推进专业分工更加高效的解决常规业务更好的应对突发任务或事件更加平衡的资源分配和负载提升资源利用率提升资源利用率云计算的优势更少的IT基础设施投入更少的软件

20、投入更少的人力投入更短的培训周期更灵活的转型支持减少初期投资减少初期投资服务化管理无需自己建立维护管理团队随需应变的解决方案知识、经验更加丰富的管理队伍通过业务模块的可配置提高系统的灵活性降低管理开销降低管理开销云计算的优势并未影响硬件提供商的业务使用门槛的降低带来更多的用户，硬件能力的总需求增加面向更加专业的顾客促进硬件产品的技术革新硬件提供商硬件提供商影响巨大新的模式操作系统的升级中间件厂商的新契机技术的革新基础软件提供商基础软件提供商-操作系统、中间件操作系统、中间件云计算的优势最大的受益者高门槛：丰富的硬件、软件和行业经验核心垄断地位，竞争者少，但十分激烈云提供商云提供商前景广阔为眼光

21、卓越的精英们提供创业机会小软件厂商的转型目标业务转型快，创新和变革为核心云服务提供商云服务提供商云计算的优势低门槛，竞争者多，竞争激烈以创新赢得市场面向更加专业的顾客淘汰率极高应用提供商应用提供商更多的基于互联网的服务无需购买高性能电脑、复杂软件更低的费用，更多的选择更加安全的数据保护个人用户个人用户更短的IT项目支持更少的IT投入和维护成本遗留系统迁移和保密成为巨大的问题企业机构用户企业机构用户内容提要云计算的概念云计算的发展历程典型应用云计算的优势云计算的动因云计算的动因芯片与硬件技术摩尔定律：集成电路芯片上所集成的电路的数目，每隔18个月就翻一番，同时性能也提升一倍硬件能力的激增、成本的

22、答复下降，使得独立运作的公司集中客观的硬件能力实现规模效益成为可能云计算的动因资源虚拟化资源在云端，需要被统一的管理异构硬件、兼容性问题虚拟化技术开发人员只需关注业务逻辑，无需考虑底层资源的供给与调度问题硬件资源可以被有效的细粒度分割和管理，以服务方式提供硬件和软件资源成为可能单点崩溃不会影响全局易创建性使得使用更加方便，提高自身可靠性和可用性云计算的动因面向服务的架构SOA开放式数据模型统一通信标准更加丰富的服务更加松散耦合、灵活的IT架构转变了人们对IT系统的认识云计算的动因软件即服务SaaS转变了人们使用服务的方式使得终端用户熟悉服务的交互模式改变了IT界的商业模式实力雄厚的大公司负责基

23、础设施，小企业通过创新挖掘充满潜力的市场“长尾理论”：云计算的动因互联网技术基础设施多种接入方式更加广阔的覆盖带宽和可靠性得到大幅提升使得IT新模式的稳定性、可靠性、安全性、可用性、灵活性、可管理性、自动化程度、节能环保等得到保障云计算的动因Web2.0技术用户从信息的获得者变成信息的贡献者博客（微博）、内容聚合、百科全书（Wiki）、社交网络、对等网络（P2P）富互联网应用（Rich Internet Application）成为网络应用发展的趋势改变了人们的生活方式为云计算提出了内在需求内容提要云计算的概念云计算的发展历程典型应用云计算的优势云计算的动因云计算的概念什么是云？技术概念vs象

24、形概念起初，人们更加关心服务器端和客户端，网络转发过程对用户透明，网络被抽象成一朵云随着互联网发展，接入设备种类增多，网络的作用除了接入、路由，还包括计算、存储、服务等元素，云变得充实、具体化、复杂。云计算的概念什么是云？技术概念vs象形概念起初，人们更加关心服务器端和客户端，网络转发过程对用户透明，网络被抽象成一朵云随着互联网发展，接入设备种类增多，网络的作用除了接入、路由，还包括计算、存储、服务等元素，云变得充实、具体化、复杂。云计算的概念云计算是一种能够将动态伸缩的虚拟化资源通过互联网以服务的方式提供给用户的计算模式。-wikiXaaS+pay-as-you-go computing -

25、Google云计算是一种共享的网络交付信息服务的模式，云服务的使用者看到的只有服务本身，而不用关心相关基础设施的具体实现。-IBM新的应用模式新的应用模式新的应用模式新的应用模式新的技术模式新的技术模式新的技术模式新的技术模式新的编程理念新的编程理念新的编程理念新的编程理念小结发展历程六步历程业界发展三层结构典型应用华盛顿邮报Giftag哈根达斯云计算的优势五大优势七类参与者的好处云计算的动因六大动因云云计算的概念算的概念云云计算算的的发展展历程程典型典型应用用云云计算算的的优势云云计算算的的动因因课后作业思考题：什么是云计算云计算的优势云计算的动因查找资料：业界主流的云计算产品典型的云计算应用