云计算关键技术与挑战

1、云计算的关键技术与挑战主要内容云计算的关键技术云计算的技术挑战云计算的关键技术快速部署资源调度多租户海量数据处理大规模消息通信大规模分布式存储许可证管理和计费快速部署云环境中资源和应用规模变化范围大且动态性高用户所需服务主要采用按需部署,用户可随时提交对资源和应用的请求不同层次云计算环境中服务部署模式不同部署过程所支持的软件系统多样化快速部署流传输技术：顺序、串行的部署方法并行部署技术将传统的顺序部署方式改为并行执行，同时执行多个部署任务，将虚拟机同时部署到多个物理机上制约部署速度因素：部署服务器的读写能力或部署系统的有限网络带宽快速部署协同部署技术将虚拟机镜像在多个目标物理机之间的网络中传输

2、，提高部署速度制约部署速度因素：目标物理机之间的网络带宽总和快速部署可应用于物理解决方案的自动化部署：云软件环境操作系统虚拟机运行平台云基础设施管理软件云平台架构扩展难点软件的多样性解决方案复杂性方法定义标准解决方案打包格式通用部署引擎自动化安装部署流程资源调度资源调度在特定的资源环境下，根据一定的资源使用规则，在不同的资源使用者之间进行资源调整的过程两种途径调整计算任务所在机器的资源使用量转移计算任务到其他机器(采用虚拟机的动态迁移方案)云计算的新挑战海量规模资源种类多、规模大，监控困难计算任务多，调度算法难度大内部应用调度问题如何满足虚拟机内部应用的服务级别协定多租户技术传统软件服务软件服

3、务针对特定的用户部署在独立的数据中心云环境软件服务：SaaS方式发布,供众多企业用户共享使用要求共享硬件资源和软件资源良好的可伸缩性任何用户对SaaS软件的定制互不影响多租户技术多租户技术大量用户共享同一堆栈的软、硬件资源，每个用户按需使用资源，能够对软件服务进行客户化配置而不影响其他用户的使用采用多租户技术的SaaS应用特征SaaS应用基于Web, 可伸缩租户能够对SaaS平台本身进行扩展技术难点数据隔离客户化配置架构扩展性能定制多租户技术数据隔离每个租户单独创建数据库多租户数据保存在同一数据库中，采用不同Schema多租户数据保存在同一数据表中或具有相同Schema的表中多租户技术客户化配

4、置：支持不同租户对SaaS应用的配置进行定制能够对不同租户的客户化配置进行描述和存储能够根据不同租户的客户化配置呈现相应的SaaS应用架构扩展：多租户服务提供灵活、具备高可伸缩性的基础架构、保证不同负载下多租户平台的性能多租户技术性能定制：满足不同客户对服务性能的要求传统软件运营模式：用户具有独立的资源堆栈 ,根据用户要求配置更高级资源SaaS模式：共享同一资源，如何灵活配置性能？虚拟化技术、多租户技术的选择问题不同用户的同一应用单独运行在一个虚拟机中,由虚拟机实现逻辑隔离不同用户的同一应用运行在统一环境中,通过应用或服务的设计实现隔离海量数据处理海量数据处理对大规模数据的计算和分析，通常数据

5、的规模可达TB甚至PB级别典型例子搜索引擎并行计算模型：支持高吞吐量分布式处理计算任务和海量数据River编程模型MapReduce编程模型计算机集群系统：建立可扩展、可靠运行环境海量数据处理大规模消息通信不同节点、不同服务之间需要通过消息通信进行协作同步消息通信：客户端直接请求服务器端的服务，并等待服务结果返回后继续执行，服务端需要保存与客户端通信的信息，在处理完成后将结果返回给客户端。异步消息通信：客户端把请求放到请求消息队列里，继续执行其他业务逻辑，服务端从请求消息队列中获取请求消息，将处理结果放入响应队列里，并立即处理下一个请求。大规模消息通信同步消息通信影响客户端处理速度影响服务端系

6、统可用性影响客户端的可用性大规模消息通信异步消息通信SOA架构中组件解耦合及业务集成的重要技术JMS, ACTIVE MQ,Websphere MQ提高服务可伸缩性大规模消息通信云计算中新的挑战足够稳定：保证消息服务随时可用,消息传输可靠能够伸缩：支持大规模节点同时执行高性能消息读写操作保证安全：保证消息传递安全高效率：紧凑高效的消息内容模型Amazon Simple Queue Service(SQS)大规模分布式存储分布式存储：利用多台服务器的存储资源来满足单台服务器锁不能满足的存储需求。要求存储资源能够被抽象表示和统一管理，并且能保证数据读写操作的安全性、可靠性、性能。云存储服务：基于分

7、布式文件系统云计算中新的挑战数据存储和操作以服务形式提供数据类型多样(非结构化数据,结构化数据、关系型数据)大规模分布式存储分布式文件系统FranqupaniGoogle File SystemGFSPC服务器容易发生故障，需要对整个系统中的节点进行监控，监测错误，实现容错和故障恢复机制海量数据，GB级文件，要对原针对中小文件的文件系统设计准则进行调整，调整文件块大小对文件的写操作是追加操作，写入到文件末尾，写入后一般不修改，重点优化追加操作使用开放的标准操作接口大规模分布式存储云存储服务Amazon Simple Storage ServiceAmazon SimpleDBGoogle Bi

8、gTable许可证管理与计费IT基础设施的许可证管理与计费模式按需付费按使用计费大量提供商还未制定产品在云计算环境下的计费模式较成熟的是Amazon提供的EC2和S3的按量计费模式许可证管理与计费Amazon EC2 计费标准占用的虚拟机单元IP地址带宽存储空间虚拟机单元计费类型按需的虚拟机单元预留的虚拟机单元许可证管理与计费Amazon S3数据存储：按照流量计费数据传输：按照流量计费数据请求PUT(修改),COPY(拷贝),POST(增加):占用存储空间,收费较高LIST(列表)：操作复杂，收费较高GET(取值)：操作简单不占用存储,收费低DELETE(删除):释放空间，不收费云计算的技术

9、挑战安全性可用性可伸缩性信息保密高性能标准化安全性云计算特有的安全问题传统观念转变云中每个节点都可能受到攻击现有软件系统安全防护模式如何改变政策法规保障可用性软件系统在一定时间内正常工作的时间占总时间的比重，通常用百分比衡量传统数据中心：冗余和灾备云计算环境能够在最大程度上减少资源的不可用对业务系统的影响通过技术创新，保证即使软、硬件出现问题服务仍然可用虚拟机快速部署虚拟机实时迁移故障预测模型可伸缩性通过资源的增加或减少来应对负载的变化，并保持一致的性能传统应用：设计编码阶段未考虑可伸缩性问题垂直伸缩在现有的服务节点上增加或减少资源水平伸缩在现有的服务节点上增加或减少服务节点需要对多个服务器组

10、成的集群进行管理如何实现垂直伸缩和水平伸缩？可伸缩性如何实现云计算对可伸缩性的下列要求及时：基于虚拟机的资源调整适量：基于应用对资源的需求进行调整细粒度自动化：基于应用性能和资源需求的自动化可伸缩性管理预动性：基于历史记录、应用模式和预测模型信息保密信息的内容不应该被未授权的人得到非法用户访问难度较大数据在云的大规模分布式存储机制中，完整的数据实体被打散存储在不同的服务器上，而每个数据块可包含不同的数据实体根本方法从逻辑上甚至物理上将多个用户的数据隔离高性能云环境所承担的计算、存储和通信方面的负载大于传统的计算环境服务器虚拟化技术CPU开销较小内存性能开销较大（访问冲突）大规模数据处理技术MapReduce适用性问题原语设计