新一代信息技术与应用-课件2.ppt
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1、新一代信息技术与应用新一代信息技术与应用第二周:虚拟化、第二周:虚拟化、HPC、软件和中间件、软件和中间件欧阳钟辉博士、教授欧阳钟辉博士、教授陈守仁工商信息学院院长陈守仁工商信息学院院长2012.4为什么考虑系统架构和流程再造问题为什么考虑系统架构和流程再造问题n企业的生产经营脱离客户、脱离需求、缺少竞争力急需企业信息化来帮助联系客户和了解需求企业管理信息上线前后的差异,坚定了企业两化融合的决心n不是将企业信息搬到计算机就是企业信息化或两化融合了首先要架设正确的系统架构其次应利用正确系统架构的优势不断进行流程再造(BPR)n正确系统架构的衡量标准能促使信息共享能优化企业管理方式能使企业的生产、
2、销售、成本等得以精准控制n难题1:系统建在不同时期、不同背景下管理不同系统成本越来越高信息来自不同“孤岛”系统n难题2:行业和政府的监管增强 行业标准 政府监管.n难题3:饱和经济环境下,客户需求难以掌握 产品超过需求客户需求特点:快、变、少共享共享+优优化化+精准精准需求推动:需求推动:回顾回顾系统架构(系统架构(2010-2010-)云云计计算算+物物联联网网新系统架构需求推动:需求推动:回顾回顾流程再造流程再造流程再造,是指一种从根本上考虑和彻底地设计企业的流程,使其在成本、质量、服务和速度等关键指标上取得显著的提高的工作设计模式。企业的管理应该是流程驱动的管理,一贯实施流程管理,而且管
3、理得比较得当的企业可以适时对流程进行修正、调适,所以,这种企业的流程往往适应性比较强,流程的设置和运行也要科学得多,但这并不意味着,它们就不需要对流程进行再造。如果客户的需求和市场发生了巨大的变化,企业的生意模式要实现根本性的变革,流程就必须要再造。成本成本+质质量量+服服务务+速度速度目标直线型营销整合集成型营销MIS企业战略研发采购生产营销客户研发采购生产营销客户需求推动:需求推动:回顾回顾LegacyApps信息信息集成集成流程集成用户交互消消费费者者贸贸易伙伴易伙伴服服务务供供应应商商供供应应商商B2B PortalB2C Site价价值链值链异构异构环环境境新新电电子商子商务务应应用
4、用供供应链应链管理管理客客户户关系关系管理管理服服务务供供应应商集成到商集成到ERP和和HR系系统统产产品研品研发发管理管理应应用用联联接接Build to Integrate需要不同类型的集成需求推动:需求推动:回顾回顾6计算的演化Now40s70s80s计算终端设施多样化:笔记本电脑、手机、互动电视、手持阅读器移动需求:用户需要在任何地方使用计算功能终端间互动功能需求增强用户间多层次互联对于固定投资和日常成本的控制需求未来计算能力的挑战未来计算能力的挑战未来计算能力应作为一种未来计算能力应作为一种服务来提供,并按实际使服务来提供,并按实际使用量付费用量付费6技术推动:技术推动:回顾回顾云计
5、算发展背景云计算发展是需求推动、技术进步和商业模式转变共同促进的结果需求推动技术进步商业模式转变政企客户的信息化需求强烈,但同时要求低成本投入、高性能获得个人用户的互联网、移动互联网应用需求强烈,追求更好用户体验虚拟化技术、分布与并行计算、互联网及WEB技术的发展与成熟,使得基于互联网提供包括IT基础设施、开发平台、软件应用成为可能。宽带技术及用户发展,使得基于互联网的服务使用模式逐渐成为主流少数云计算先行者(例如Salesforce的SaaS,Amazon的IaaS)的云计算服务已开始运营市场对云计算商业模式已有一定认可,部分用户开始接受并使用云计算服务生态系统正在形成,产业链开始发展和整合
6、云计算:满足用户对信息化、互联网、移动互联网业务应用需求的低成本、高性能、高可靠运行架构,以及对应的服务提供模式。并由此延伸出IaaS、PaaS和SaaS等服务形式。8千万宽带用户3亿互联网用户6.5亿手机用户搜索邮箱IM社区视频分享在线音乐网络游戏SaaS互联网数据中心资源出租开放WEB平台、互联网增值业务平台照片视频网页文档用户信息4千万中小企业技术推动:技术推动:回顾回顾云计算发展历程虚拟化技术诞生于60年代云计算是随着虚拟化技术、处理器技术、分布式计算技术、宽带互联网技术、SOA技术和自动化管理技术的发展而产生云计算是技术演进而不是革命!8技术推动:技术推动:回顾回顾云计算驱动力技术驱
7、动技术驱动需求驱动需求驱动政策驱动政策驱动云计算驱动力云计算驱动力1、IT与CT技术融合,推动IT架构的升级2、云计算的标准逐渐快速发展1、海量信息的处理,在目前技术下的高成本压力。2、云计算充分利旧,并合理使用资源,降低运营成本1、政府的低碳经济与节能减排政策要求。2、政府高度关注物联网、云计算等基础设施自主发展战略。9技术推动:技术推动:回顾回顾新一代信息技术与应用新一代信息技术与应用 一、一、虚拟化与云计算虚拟化与云计算1.1 1.1 虚拟化技术与分类探讨虚拟化技术与分类探讨1.2 1.2 单机虚拟化单机虚拟化1.3 1.3 多机虚拟化:云计算的根基多机虚拟化:云计算的根基二、二、HPC
8、HPC系统及其发展系统及其发展2.1 2.1 分布式计算与并行计算分布式计算与并行计算2.2 2.2 超级计算机的发展及其应用超级计算机的发展及其应用2.3 HPC2.3 HPC系统体系架构系统体系架构2.4 2.4 超级计算超级计算TOP500TOP500三、三、HPCHPC软件与中间件软件与中间件3.1 3.1 并行和分布式算法并行和分布式算法3.2 3.2 并行处理编程模式并行处理编程模式3.3 HPC3.3 HPC中间件与多机虚拟化中间件与多机虚拟化3.4 3.4 作业调度与管理作业调度与管理3.5 3.5 机群和集群机群和集群3.6 3.6 网格计算与云计算网格计算与云计算虚拟化提供
9、了计算资源的一个逻辑视图,包括单机虚拟化和多机虚拟化。单机虚拟化基于Hypervisor(管理程序)技术,可以把一个机器分成若干个机器来使用,同时也可以把异构系统变成便于管理的同构系统。多机虚拟化基于集群和网格计算技术,可以实现资源整合,把一大堆机器当成一个机器来使用,形成取之不尽的资源池。SOA/Web Services 和效用(Utility)计算等技术可以让用户像使用自来水一样使用由单机和多机虚拟化组合成的计算资源。以SaaS、IaaS 和PaaS 为基础的多租户(Multi-Tenancy)或大规模多租户模式(Massive MT)技术,可以提高云计算设施的利用率,提供多样化的服务。云
10、计算和物联网并不是全新的东西,而是在原有的信息和通信技术基础上进行整合和进一步优化的结果。1.1 虚拟化技术与分类探讨虚拟化技术与分类探讨1.2 1.2 单机虚拟化单机虚拟化(Single-System VirtualizationSingle-System Virtualization):):uVMWare:在硅谷成立于1998;2004年被EMC以6.25亿美元收购;2007年成功上市,IPO市值达191亿美元。带动一大批企业和开源社区投身虚拟化技术。1.3 1.3 云计算的根基:多机虚拟化云计算的根基:多机虚拟化(Multi-System VirtualizationMulti-Syst
11、em Virtualization):PVM/MPI 等系统目前仍然是国内外超级计算机的核心基础软件之一,PVM(Parallel Virtual Machine)和MPI(Message Passing Interface)。PVM包括一个完整的工具软件和软件库,他能在网络连接的各类计算机系统上模拟一个灵活的异构并行计算环境。PVM由两个部分组成:构成并行虚拟机的PVMD和用于用户编程的PVM用户界面函数库。PVM目前支持C、C+和FORTRAN。一般来说,一个PVM应用程式由多个子任务构成,每一个子任务负责程式的一部分运算,最后将计算结果进行汇总。PVM是当今流行的并行计算系统之一。MPI
12、是基于消息传递的并行运算模式,是对消息传递的一种新的库描述,被众多厂商、实现者和用户组成的委员会作为一种标准提出。MPI是为能在大规模并行机和工作站机群上高性能运行而设计的,他能从多种渠道获得,包括能免费由网站或厂商提供。MPI是个消息传递库,而不是一门语言,他目前支持的语言有C,C+、FORTRAN等等。包括国内著名的曙光、深腾(联想)和最近的天河一号(国防科大)超级计算机,都用到PVM/MPI。另外,和IBM Loadleveler 类似的非商用系统,如PBS、Condor 等(免费)作业调度系统,也是国内外超级并行计算系统的“标配”软件之一。1.1 虚拟化技术与分类探讨虚拟化技术与分类探
13、讨新一代信息技术与应用新一代信息技术与应用 一、一、虚拟化与云计算虚拟化与云计算1.1 1.1 虚拟化技术与分类探讨虚拟化技术与分类探讨1.2 1.2 单机虚拟化单机虚拟化1.3 1.3 多机虚拟化:云计算的根基多机虚拟化:云计算的根基二、二、HPCHPC系统及其发展系统及其发展2.1 2.1 分布式计算与并行计算分布式计算与并行计算2.2 2.2 超级计算机的发展及其应用超级计算机的发展及其应用2.3 HPC2.3 HPC系统体系架构系统体系架构2.4 2.4 超级计算超级计算TOP500TOP500三、三、HPCHPC软件与中间件软件与中间件3.1 3.1 并行和分布式算法并行和分布式算法
14、3.2 3.2 并行处理编程模式并行处理编程模式3.3 HPC3.3 HPC中间件与多机虚拟化中间件与多机虚拟化3.4 3.4 作业调度与管理作业调度与管理3.5 3.5 机群和集群机群和集群3.6 3.6 网格计算与云计算网格计算与云计算分布式计算(分布式计算(Distributed ComputingDistributed Computing):):u一个分布式系统由多台自治的计算机通过计算机网络联网组成,网络内的计算机(也叫节点,Node)通过协作完成一个共同的任务。并行计算(并行计算(Parallel ComputingParallel Computing):u 定义与分布式计算没多大
15、差别,但一般认为分布式计算处于Loosly-coupled。认为并行计算处于Tightly-coupled。两者也可称为并发计算(Concurrent Computing)。后来业界也把通过各种并发方式提高总计算能力的技术称为高性能计算HPC(High Performance Computing)。2.1 2.1 分布式计算与并行计算分布式计算与并行计算超级计算(超级计算(SupercomputingSupercomputing):):u超级超级计算机计算机通常是指由数百数千甚至更多的处理器(机)组通常是指由数百数千甚至更多的处理器(机)组成的、能计算普通成的、能计算普通PCPC机和服务器不能
16、完成的大型复杂课题的机和服务器不能完成的大型复杂课题的计算机。为了帮助大家更好的理解超级计算机的运算速度我计算机。为了帮助大家更好的理解超级计算机的运算速度我们把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度,那么超级们把普通计算机的运算速度比做成人的走路速度,那么超级计算机就达到了火箭的速度。在这样的运算速度前提下,人计算机就达到了火箭的速度。在这样的运算速度前提下,人们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象。们可以通过数值模拟来预测和解释以前无法实验的自然现象。u新一代的超级计算机采用涡轮式设计,每个刀片就是一个服新一代的超级计算机采用涡轮式设计,每个刀片就是一个服务器,能实现协同工作
17、,并可根据应用需要随时增减。单个务器,能实现协同工作,并可根据应用需要随时增减。单个机柜的运算能力可达机柜的运算能力可达460.8460.8千亿次千亿次/秒,理论上协作式高性能秒,理论上协作式高性能超级计算机的浮点运算速度为超级计算机的浮点运算速度为100100万亿次万亿次/秒,实际高性能运秒,实际高性能运算速度测试的效率高达算速度测试的效率高达84.35%84.35%,是名列世界最高效率的超级,是名列世界最高效率的超级计算机之一。通过先进的架构和设计,它实现了存储和运算计算机之一。通过先进的架构和设计,它实现了存储和运算的分开,确保用户数据、资料在的分开,确保用户数据、资料在软件系统软件系统
18、更新或更新或CPUCPU升级时不升级时不受任何影响,保障了存储信息的安全,真正实现了保持长时、受任何影响,保障了存储信息的安全,真正实现了保持长时、高效、可靠的运算并易于升级和维护的优势。高效、可靠的运算并易于升级和维护的优势。u真正的超级计算机是真正的超级计算机是2020世纪世纪70-8070-80年代由年代由CrayCray制造的向量机。制造的向量机。它们与分布式、并行系统都可以它们与分布式、并行系统都可以HPCHPC来概括。华人科学家来概括。华人科学家Steve ChenSteve Chen用三年时间开发了全球第一架并行向量超级计算用三年时间开发了全球第一架并行向量超级计算机(机(Cra
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