云计算概念及主要解决方案

1、什么是云计算？什么是云计算？ 据说21位专家定义了21种云计算的概念NIST（美国国家标准及技术研究所）云计算定义（美国国家标准及技术研究所）云计算定义用户可以方便的、按需通过网络访问共享计算资源池（网络、服务器、存储、应用和服务等），具有快速部署，最小的管理代价或最少的服务提供商干预的一种新型IT基础运行模式。 5 个特征：按需自服务能力足够的网络访问能力动态调整的共享资源池快速的弹性部署能力服务可计算能力 3 3种服务模式： SAAS（软件即服务）,省去服务器和软件授权上的开支；不需要管理任何架构、软件。直接访问并使用云平台提供商提供的服务（如CRM,Mail, etc.)PaaS（平台即

2、服务）,PaaS 可描述为一个完整的虚拟平台，它包括一个或多个服务器（在一组物理服务器上虚拟而成）、操作系统以及特定的应用程序（例如用于基于 Web 的应用程序的 Apache 和 MySQL）,用户可以创建、部置自己的应用，不需要管理架构IaaS（架构即服务）,IaaS 是以服务的形式交付计算机基础设施。用户可以部署和运行任意的软件和应用,具有完全控制自己资源的能力 4 种部署形式 私有云（单一组织私有） 社区云（多个组织或社区共享） 公共云（单一组织创建，服务公众） 混合云（3种的任意组合）云计算与分布式计算云计算与分布式计算 (distributed computing) 分布式计算是指

3、在一个松散或严格约束条件下使用硬件和软件系统处理任务， 这个系统包含多个处理器单元或存储单元、多个并发的过程、多个程序。两个或多个程序互相共享信息，同时在通过网络连接起来的计算机上运行。分布式计算类似于并行计算， 但并行计算通常用于指一个程序的多个部分同时运行于某台计算机上的多个处理器上。所以，分布式计算通常必须处理异构环境、多样化的网络连接、不可预知的网络或计算机错误。很显然，云计算属于分布式计算的范畴， 是以提供对外服务为导向的分布式计算形式。云计算把应用和系统建立在大规模的廉价服务器集群之上， 通过基础设施与上层应用程序的协同构建以达到最大效率利用硬件资源的目的以及通过软件的方法容忍多个

4、节点的错误， 达到了分布式计算系统可扩展性和可靠性两个方面的目标。云计算与网格计算云计算与网格计算(grid computing )如果单纯根据有关网格的定义“网格将高速互联网、高性能计算机、大型数据库、传感器、远程设备等融为一体，为用户提供更多的资源、功能和服务”，云计算与网格计算之间就很难区别。但从目前一些成熟的云计算实例看，两者又有很大的差异。网格计算强调的是一个由多机构组成的虚拟组织， 多个机构的不同服务器构成一个虚拟组织为用户提供一个强大的计算资源； 云计算主要运用虚拟机(虚拟服务器)进行聚合而形成的同质服务，更强调在某个机构内部的分布式计算资源的共享。在网格环境下无法将庞大的计算处

5、理程序分拆成无数个较小的子程序在多个机构提供的资源之间进行处理， 而在云计算环境下由于确保了用户运行环境所需的资源， 将用户提交的一个处理程序分解成较小的子程序在不同的资源上进行处理就成为可能。在商业模式、作业调度、资源分配方式、是否提供服务及其形式等方面，两者有比较明显的差异。云计算与并行计算云计算与并行计算(parallel computing) 并行计算是相对于串行计算来说的，分为时间上的并行和空间上的并行。 时间上的并行就是指流水线技术，而空间上的并行则是指用多个处理器并发的执行计算。 并行计算科学中主要研究的是空间上的并行问题。 空间上的并行导致了两类并行机的产生：单指令流多数据流（

6、SIMD）和多指令流多数据流（MIMD）。常用的串行机也叫做单指令流单数据流（SISD）。与高性能计算(high performance computing)、超级计算(super computing)是同义词， 因为任何高性能计算和超级计算总离不开并行技术。并行计算是在串行计算的基础上演变而来，它努力仿真自然世界中，一个序列中含有众多同时发生的、复杂且相关事件的事务状态。近年来，随着硬件技术和新型应用的不断发展， 并行计算也有了若干新的发展，如多核体系结构、云计算、个人高性能计算机等。云计算是并行计算的一种形式，也属于高性能计算、超级计算的形式之一。作为并行计算的最新发展计算模式，云计算意味

7、着对于服务器端的并行计算要求的增强， 因为数以万计用户的应用都是通过互联网在云端来实现的， 它在带来用户工作方式和商业模式的根本性改变的同时， 也对大规模并行计算的技术提出了新的要求。为什么要云计算？为什么要云计算？ 绿色、低碳、降低成本 私有云、企业云 市场驱动，新的服务模式和市场机会 公共云 规模产生效益 成为云计算供应商的必要非充分条件是：必须已经拥有非常大型的数据中心，大规模的基础软件和运维数据中心的高级人才 其他声音其他声音在技术论坛、学术会议甚至是杂志上，云计算已经是一个广泛谈论的话题。但是，到底什么是云计算？什么时候运用云计算会有效？这些问题仍然没有得到明确的解决。Oracle的

8、CEO Larry Ellison对此保留了悲观的态度。他表示：“我们只是通过云计算，把我们已经实现的东西进行了重新的定义我不明白，关于云计算，我们除了在广告中的改变一些字词，还要做什么。”HP欧洲地区软件销售副总裁认为：“很多人赶潮流式的谈论云计算，但我从来没有听到两个人谈论的是同一件事情。关于云，现在有太多的理解了。”自由软件的倡导者Richard Stallman则认为云计算是对于用户的一个陷阱，如果用户把他们的应用和数据交给云计算供应商管理，那么他们将依赖于专用系统。这样他们的成本将上升或者他们会遭遇服务条款单方面改变的不利情况。他说：“这是愚蠢的，甚至比愚蠢更糟糕，这是一个市场营销活

9、动。有人在说云计算，这是不可避免的, 但你听到的大多数关于云计算的话，都只是市场营销而已。”微软云计算解决方案微软云计算解决方案微软与云计算微软与云计算 微软有40000名左右员工在构建软件，大概70%从事与云计算相关的事情 今后一年内，会有90%从事基于云计算或受云计算启发的项目 Windows Azure和SQL Azure始于云计算 Bing、Hotmail和Windows Live提供云服务 Windows、Windows Phone和Xbox与云集成 Office、Exchange和SharePoint正在专注于云计算，比如Office的web版本，在企业内部可以自己部署，利用浏览器

10、使用Office。 微软云计算战略的特点微软云计算战略的特点 微软认为，未来的互联网世界将会是“云+端”的组合，在这个以“云”为中心的世界里，用户可以便捷地使用各种终端设备访问云中的数据和应用，这些设备可以是电脑和手机，甚至是电视等大家熟悉的各种电子产品 用户在使用各种设备访问云中的服务时，得到的是完全相同的无缝体验。微软云计算参考架构 微软的云计算解决方案微软的云计算解决方案 微软的软件微软的软件+服务一览表服务一览表IBMIBM云计算解决方案云计算解决方案IBM的云计算解决方案的云计算解决方案IBM “Blue Cloud”(蓝云)解决方案是IBM云计算中心开发的基础架构管理平台， 由以下

11、部分构成：需要纳入云计算中心的软硬件资源。需要纳入云计算中心的软硬件资源。硬件可以包括x86或Power的服务器、存储设备、交换机和路由器等网络设备。软件可以包括各种操作系统、中间件、数据库及应用，如Aix、Linux、DB2、WebSphere、Lotus、Rational等。 “Blue Cloud” “Blue Cloud” 管理软件及管理软件及IBM TivoliIBM Tivoli管理软件管理软件。“蓝云”管理软件由IBM云计算中心开发，专门用于提供云计算服务。“Blue Cloud”“Blue Cloud”咨询服务、部署服务及客户化服务咨询服务、部署服务及客户化服务。“蓝云”解决方

12、案可以按照客户的特定需求和应用场景进行二次开发，使云计算管理平台与客户已有软件硬件进行整合。可自动管理和动态分配、部署、配置、重新配置以及回收资源，也可以自动安装软件和应用。蓝云可以向用户提供虚拟基础架构。用户可以自己定义虚拟基础架构的构成，如服务器配置、数量，存储类型和大小，网络配置等等。用户通过服务界面提交请求，每个请求的生命周期由平台维护。“Blue Cloud”结构图Xen 是一个开放源代码虚拟机监视器，由剑桥大学开发。可在单个计算机上运行多达100个满特征的操作系统。操作系统必须进行显式地修改（“移植”）以在Xen上运行（但是提供对用户应用的兼容性）。这使得Xen无需特殊硬件支持，就

13、能达到高性能的虚拟化。IBM Blue Cloud解决方案6+1应用场景 IBM以6+1方式为客户提供云计算解决方案，即适用于如下6个完整的应用场景及1个可快速部署的云计算平台： 软件开发测试云 培训与教育云 创新协作云 高性能计算云 云计算IDC 企业云快速部署云 ,方案提供一个可快速部署的云计算平台。云计算管理能力与被管理的资源被内置在一组刀片中心中。通过使用内置的云计算管理平台，用户可以把刀片中心变成一个小型的云，使之可以动态提供用户所需的虚拟服务器。用户可以使用大大超过物理机器数量的虚拟服务器。Blue Cloud解决方案VMware VMware 云计算解决方案云计算解决方案例如：E

14、SX Server依赖虚拟层内核代理和帮助应用的服务控制台VMware 虚拟化架构虚拟化架构例如：GSX Server, VMware Server, Workstation依赖于主机操作系统对设备的支持和物理资源的管理安装和运行应用程序寄居架构（Hosted Architecture）裸金属架构 (“Bare Metal” Architecture)安全和集成安全和集成数据保护数据保护资源管理资源管理可用性可用性系统架构服务系统架构服务虚拟资源池虚拟资源池VMware云计算结构云计算结构VMware vSphere 云计算操作系统可扩展性动态资源规模调整网络管理vSphere 4.0防火墙防

15、病毒入侵防范入侵检测安全性群集数据保护可用性vNetwork存储管理和复制存储虚拟工具vStorage硬件辅助增强的实时迁移兼容性vComputeRedHat RedHat 云计算解决方案云计算解决方案RedHat云计算解决方案RedHat云计算解决方案云计算解决方案KVM（ Kernel-based Virtual Machine）采用全虚拟化技术结构简单设备驱动 /dev/kvm针对模拟PC硬件的用户空间组件2006年被合并到Linux内核把linux转换成一个Hypervisor.可以运行Windows,Linux和其它guests更小更安全虚拟化架构KVM的架构可以利用强大的Linux

16、的力量云计算基础平台Red Hat Cloud Computing 功能Red Hat 云计算包括四个子层 存储云 系统云 元数据云 应用云 Red Hat 云计算包括六个部分 存储 服务器/操作系统/网络 元数据库 应用 管理（云管理平台、云软件管理平台和用户自助服务平台） 运营（帐单、认证、用户管理系统）Google 的云计算基础设施Google 的云计算基础设施Google 的云计算基础设施是在最初为搜索应用提供服务基础的上逐步扩展的， 主要由分布式文件系统Google File System (GFS) 、大规模分布式数据库BigTable、程序设计模式MapReduce、分布式锁机制

17、Chubby 等几个相互独立又紧密结合的系统组成。GFS 是一个分布式文件系统，它能够处理大规模的分布式数据， 系统中每个GFS 集群由一个主服务器和多个块服务器组成，被多个客户端访问。主服务器负责管理元数据，存储文件和块的名空间、文件到块之间的映射关系以及每一个块副本的存储位置块服务器存储块数据，文件被分割成为固定尺寸(64 MB)的块，块服务器把块作为Linux 文件保存在本地硬盘上。为了保证可靠性，每个块被缺省保存3 个备份。主服务器通过客户端向块服务器发送数据请求，而块服务器则将取得的数据直接返回给客户端。GFS 的体系结构Amazon 的弹性计算云Amazon 的弹性计算云Amazo

18、n 是最早提供云计算服务的公司之一，该公司的弹性计算云(elastic compute cloud，EC2)平台建立在公司内部的大规模服务器集群上，平台为用户提供网络界面操作在“云端”运行的各个虚拟机实例(instance)。用户只需为自己所使用的计算平台实例付费， 运行结束后计费也随之结束。弹性计算云用户使用客户端通过SOAP over HTTPS 协议与Amazon 弹性计算云内部的实例进行交互，弹性计算云平台为用户或者开发人员提供了一个虚拟的集群环境，在用户具有充分灵活性的同时，也减轻了云计算平台拥有者(Amazon 公司)的管理负担。弹性计算云中的每一个实例代表一个运行中的虚拟机。用户

19、对自己的虚拟机具有完整的访问权限， 包括针对此虚拟机操作系统的管理员权限。虚拟机的收费也是根据虚拟机的能力进行费用计算的，实际上，用户租用的是虚拟的计算能力。弹性计算云示意图SOAP（Simple Object Access Protocol）：简单对象访问协议是一种轻量的、简单的、基于 XML的协议，它被设计成在 WEB 上交换结构化的和固化的信息。 SOAP 可以和现存的许多因特网协议和格式结合使用，包括超文本传输协议（ HTTP），简单邮件传输协议（SMTP），多用途网际邮件扩充协议（MIME），支持从消息系统到远程过程调用（RPC）等解决方案比较Amazon Web ServicesG

20、oogle AppEngineMicrosoft AzureIBM BlueCloudVMwareRedHat计算模型(VM)通过Xen虚拟机实现的x86指令集架构；弹性计算允许可扩展，但需要用户自行开发或第三方支持计算和存储的自动伸缩；网络和服务器容错；预定义的应用结构和框架；程序员使用Python提供“指针”，持久变量写入MegaStore微软CLR运行环境机器通过定义描述进行部署（如哪个角色可以被复制）；自动负载均衡Linux&XenPowerVM开源云计算平台vCenter Server 4.0vSphere 4.0Enterprise Linux Server (集成kvm模块）Virtualization ManagementKVM: Kernel-based Virtual Machine存储模型从块存储(EBS)到简单数据库支持(SimpleDB)从无扩展性到自动可扩展均支持数据一致性依据所用存储模型的不同而不同API也不同MegaStore/BigTableSQL Data ServicesAzure存储服务DB2及其他存储服务vStorage通用SAN架构，支持FCP、iSCSI、NFS、GFS等通用文件系统及协议主要特点EC2作为一种硬件虚拟机，用户可以控制其核心以外的几乎所