计算思维与智能计算基础课程概述

计算思维与智能计算基础2023/4/302第8章课程概述2023/4/303本章重点介绍云计算地发展历程,特点,服务模式,核心技术,部署模式与典型应用案例。2023/4/3041云计算概述第节2023/4/305云计算概述概念发展简史主要特点云平台地介绍2023/4/306什么是云计算？2023/4/307云计算地发展简史1963年,美防部高级研究计划局（DARPA）启动了著名地MAC项目。SUN公司推出了网格计算概念谷歌公司CEOEricSchmidt在搜索引擎大会上首次提出"云计算"地概念。"云计算"已经成为了可有效驾驭庞大计算资源地成熟技术,形成了完整地产业。19632006至今1983年2023/4/308云计算地主要特点04按需服务05安全性01大规模,分布式02虚拟化03高可靠性与扩展性2023/4/309云平台地介绍阿里云微软MicrosoftAzure腾讯云2023/4/30102云计算地基本模式第节2023/4/3011云计算地基本模式服务模式核心技术部署模式云计算平台地常见服务2023/4/3012云计算地服务模式2023/4/3013SaaSSaaS通过网络提供软件服务。在这种模式下,用户不需求再花费大量投资用于硬件,软件与开发团队地建设,只需求支付一定地租赁费用,就可以通过互联网享受到相应地服务,而且整个系统地维护也由厂商负责。SaaS地示例有很多,例如百度云盘,用户不需求投入硬盘来存储自己地文件,用户可能只需求支付一部分地租赁费用就可以将需求保存地文件交给百度云盘地厂商保存。2023/4/3014PaaSPaaS层介于软件即服务与基础设施即服务之间。PaaS提供用户将云端基础设施部署与创建至客户端,或者借此使用编程语言,程序库与服务。PaaS将软件研发地平台作为一种服务,以软件即服务模式交付给用户。PaaS提供软件部署平台,抽象掉了硬件与操作系统细节,可以无缝地扩展。开发者只需求关注自己地业务逻辑,不需求关注底层。即PaaS为生成,测试与部署软件应用程序提供一个环境。PaaS元素之间关系2023/4/3015IaaSIaaS是通过互联网提供数据心,基础架构硬件与软件资源,并根据用户对资源地实际使用量或占用量进行计费地一种服务模式。虚拟化技术是实现IaaS地核心技术。我们知道云计算平台上地云主机其实都是虚拟机,但是我们在使用地时候,跟使用一台真实地机器没有任何区别,这就是使用了虚拟化技术地结果。IaaS地特点包含:资源可作为服务提供,费用因消费而异,服务高度可扩展,通常在单个硬件上包含多个用户,动态灵活。对于企业来讲,IaaS只是一个简单地基础设施服务,企业在这个层面一般只会得到一些基础地计算资源。例如亚马逊,OpenStack等提供地虚拟计算资源。从某种层面上来说IaaS只是帮助企业解决了计算硬件问题。2023/4/3016云管理层云管理层也是服务层地基础,它为服务层提供了更多地管理与维护等方面地技术与能力。云管理层有9个模块,这9个模块可分为3层,它们分别是用户层（面向使用云地用户,并通过多种功能来更好地为用户服务）,机制层（实现云计算心内部地管理自动化,高安全性与节能环保地目地）与检测层（监控这个云计算心地方方面面,并采集有关数据）。云管理层地架构2023/4/3017云计算地核心技术虚拟化技术可通过将资源划分为多个虚拟资源地分裂模式与将多个资源整合为一个虚拟资源地聚合模式将物理资源转换为逻辑上可管理地资源,克服物理结构之间地障碍。分布式网络存储系统采用可扩展地系统结构,通过多台存储服务器分担存储负载,通过位置服务器定位存储信息。它不仅仅仅仅提高了系统地可靠性,可用性与访问效率,而且具有更好地扩展性,可以更好地适应用户需求地变化。海量地数据处理问题,对其进行处理是一项艰巨而复杂地任务。原因有以下几个方面:数据量过大,软硬件要求高,要求很高地处理方法与技巧虚拟化技术海量数据管理技术海量数据地分布式存储技术2023/4/3018虚拟化是云计算最重要地核心技术之一,它为云计算服务模式提供基础架构层面地支撑,是ICT服务快速走向云计算地最主要驱动力。可以说,没有虚拟化技术也就没有云计算服务地落地与成功。从技术上讲,虚拟化是一种在软件仿真计算机硬件,以虚拟资源为用户提供服务地计算形式。旨在合理调配计算机资源,使其更高效地提供服务。它把应用系统各硬件间地物理划分打破,从而实现架构地动态化,实现物理资源地集管理与使用。虚拟化地最大好处是加强系统地弹性与灵活性,降低成本,改进服务,提高资源利用效率。从表现形式上看,虚拟化又分为两种应用模式。一是将一台性能强大地服务器虚拟成多个独立地小服务器,服务不同地用户。二是将多个服务器虚拟成一个强大地服务器,完成特定地功能。这两种模式地核心都是统一管理,动态分配资源,提高资源利用率。在云计算,这两种模式都有比较多地应用。虚拟化技术2023/4/3019云计算地另一大优势就是可以快速,高效地处理海量数据。在数据爆炸地今天,众多应用场景落地,让生活充满想象,随之而来地是用户激增,应用众多,海量数据增长,海量数据地存储给本地存储带来了巨大地压力。随着计算机系统规模地增加,原本将所有业务单元集部署地方案,显然已经无法满足当今计算系统。为了保证数据地高可靠性,云计算通常会采用分布式存储技术,将数据存储在不同地物理设备。这种模式不仅仅仅仅摆脱了硬件设备地限制,同时扩展性更好,可以快速响应用户需求地变化。在当前云计算领域,谷歌开发地谷歌文件系统（GFS）与Hadoop开发地Hadoop分布式文件系统（HDFS）是两种流行地云计算分布式存储系统。目前,除谷歌之外地大多数ICT供应商,包含雅虎,英特尔等地"云"计划是基于HDFS数据存储技术地。未来地发展将集于超大规模地数据存储,数据加密与安全保障,以与I/O速率地持续改进。海量数据地分布式存储技术2023/4/3020虚拟化是云计算最重要地核心技术之一,它为云计算服务模式提供基础架构层面地支撑,是ICT服务快速走向云计算地最主要驱动力。可以说,没有虚拟化技术也就没有云计算服务地落地与成功。从技术上讲,虚拟化是一种在软件仿真计算机硬件,以虚拟资源为用户提供服务地计算形式。旨在合理调配计算机资源,使其更高效地提供服务。它把应用系统各硬件间地物理划分打破,从而实现架构地动态化,实现物理资源地集管理与使用。虚拟化地最大好处是加强系统地弹性与灵活性,降低成本,改进服务,提高资源利用效率。从表现形式上看,虚拟化又分为两种应用模式。一是将一台性能强大地服务器虚拟成多个独立地小服务器,服务不同地用户。二是将多个服务器虚拟成一个强大地服务器,完成特定地功能。这两种模式地核心都是统一管理,动态分配资源,提高资源利用率。在云计算,这两种模式都有比较多地应用。海量数据管理技术2023/4/3021云计算地部署模式类别概念优势不足公有云公有云是指第三方提供商通过公Inter提供地计算服务,面向希望使用或购买地任何规模大;价格低廉;对用户而言容量几乎是无限地;功能全面由于其存储数据地地方并不是在企业本地,所以企业会不可避免地担忧数据地安全性;不支持遗留环境私有云私有云是指通过Inter或专用内部网络仅面向特选用户（而非一般公众）提供地计算服务数据安全;服务质量非常稳定;充分利用现有硬件资源。支持定制与遗留应用初始成本开支高;运营成本也高混合云混合云计算是一种环境,它通过允许在公有云与私有云之间享数据与应用程序将两种云组合起来企业可以享受接近私有云地私密性与接近公有云地成本,并且能快速接入大量位于公有云地计算能力,以备不时之需可供选择地混合云产品较少;在私密性方面不如私有云好;在成本方面也不如公有云低;操作起来较复杂社区云云地基础设施被一些组织享,并为一个有同关注点地社区服务可以由该组织或某个第三方负责管理社区内成员地高度参与性;与其它地云计算模式相比,这不仅仅仅仅能进一步方便用户,而且能进一步降低成本支持地范围较小,只支持某个社区或行业,同时建设成本较高2023/4/3022云计算平台地常见服务01云服务器（ECS）云服务器具有广泛地应用,既可以作为Web服务器或者应用服务器单独使用,又可以与其它云服务集成提供丰富地解决方案。例如:企业官网或轻量地Web应用;多媒体以与高并发应用或网站;高I/O要求数据库等。2023/4/3023云计算平台地常见服务02GPU云服务器GPU云服务器可以大幅提升图形图像处理与高性能计算能力,并具备弹性,低成本,易于使用等特性。有效提升图形处理,科学计算等领域地计算处理效率,降低IT成本投入。2023/4/3024云计算平台地常见服务03FPGA加速云服务器FPGA加速云服务器适用于视频处理,机器学习,基因组学研究,金融风险分析。例如在视频处理地图片自动分类识别,图片搜索,视频转码,实时渲染,互联网直播与AR/VR等视频应用。2023/4/3025云计算平台地常见服务04虚拟私有云（VPC）虚拟私有云地核心就是能让用户购买地一台或多台机器（或其它资源）,能划分到一个私网,与其它用户隔离。VPC是随着云计算而产生地一种技术,是为了解决传统网络在云环境无法满足地功能性,安全性,灵活性而生地。虚拟私有云适用于通用性Web应用,高安全性服务。2023/4/3026云计算平台地常见服务05对象存储服务对象存储服务提供地大数据解决方案主要面向海量数据存储分析,历史数据明细查询,海量行为日志分析与公事务分析统计等场景。例如历史数据明细查询地典型场景:流水审计,设备历史能耗分析,轨迹回放,车辆驾驶行为分析,精细化监控等。2023/4/30273典型应用案例第节2023/4/3028云计算在机场信息系统地设计与应用机场信息化管理Web服务器数据库服务器机场信息化管理将云计算应用于机场信息管理,可以优化机场系统,使其稳定运行,高效发展,从而有效提高机场地服务水平,提高运营效率,降低运营成本。机场系统有效管理地前提是机场基础设施完善,即机场服务到位。同时,逐步建立与完善机场信息管理系统。在这种情况下,云计算技术可以发挥其巨大地优势。Web服务器云计算技术是集数据计算,数据存储,数据处理,网络资源管理与资源享于一体地新型信息技术。它可以大大方便系统地信息管理,具有高效,虚拟化地功能。同时,云计算技术可以充分利用资源,大大提高资源地利用率。Web服务器可以为云计算技术地应用打下良好地基础。在机场Web服务器上配置相应地云计算软件,在机场管理信息服务器上安装配套地云计算软件,使云计算技术发挥其实用价值。数据库服务器数据库服务器在机场信息系统地管理起着重要地作用,是机场信息系统必不可少地核心环节。在机场数据库服务器,通常采用集群系统技术来应用云计算。集群系统是一个集式系统,它可以结合单个服务器地优点,充分发挥整体优势。在服务器集群地情况下,系统可以实现数据享与信息享,大大提高了云计算地效率。2023/4/3029医院信息化建设云计算技术地使用ADBC网上医疗服务系统地建立构建多机构享平台疾病分析系统地建立存储与享医学影像信息2023/4/3030云计算在智慧广电发展地应用在内容制作