东软云计算应用

东软云计算应用总目录云计算概述云计算体系及技术云计算应用云计算平台及趋势-1-目录云计算典型应用云计算在其他领域中的应用云计算应用模式分析-2--3-一、图片展示---感性认识图1-4-图3-5-图4微软推出的云服务-6-图5Google云计算数据中心这好像网络中心，不过比网络中心庞大多了从前面所展示的图可以知道云计算的应用是十分广泛的亚马逊---推出弹性计算云服务Google---从头建立拥有云计算特性的新体系：GoogleAppsIBM,SUN,NEC等都争取希望能分到一杯羹

……-7-渗透广泛：云计算模式成为企业提供的工厂成本控制、经济部署方法和按需付费的模式对资本匮乏的中小企业来讲，其作用是显而易见的，涉及到金融、保险、证券等多个行业.由于云计算的促进，云计算确实推动了IT企业的发展，促进了产业的融合，给用户带来了多样的服务选择-8-二、五个具体实例---详细阐述1、亚马逊的云计算平台和应用

Amazon将他们的云计算平台称为弹性计算云即EC2，它将自己的弹性计算云建立在公司内部的大规模集群计算的平台上,而用户可以通过弹性计算云的网络界面去操作在云计算平台上运行的各个实例(instance)优点Amazon通过提供弹性计算云,满足了小规模软件开发人员对集群系统的需求,减小了维护负担.其收费方式相对简单明了:用户使用多少资源,只需为这一部分资源付费即可-9-Amazon是互联网上最大的在线零售商,每天负担着大量的网络交易-10-图6Amazon弹性计算云使用模式每一个实例代表一个运行中的虚拟机这样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)的管理负担用户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.2、谷歌公司的云计算平台和应用

从2003年开始，Google连续几年在计算机系统研究领域的最顶级会议与杂志上发表论文，揭示其内部的分布式数据处理方法，向外界展示其使用的云计算核心技术。

-11-分类Google使用的云计算基础架构模式包括4个相互独立又紧密结合在一起的系统①

Google建立在集群之上的文件系统GoogleFileSystem②针对Google应用程序的特点提出的Map/Reduce编程模式③分布式的锁机制Chubby④Google开发的模型简化的大规模分布式数据库BigTable

除了上述的云计算基础设施之外，Google还在其云计算基础设施之上建立了一系列新型网络应用程序。由于借鉴了异步网络数据传输的Web2.0技术，这些应用程序给予用户全新的界面感受以及更加强大的多用户交互能力。这些应用程序的代表有Gmail，GoogleDocs，GoogleMaps等。下面重点介绍①②-12-GFS除了性能,可伸缩性、可靠性以及可用性以外,GFS设计还受到Google应用负载和技术环境的影响.体现在4个方面:1)充分考虑到大量节点的失效问题,需要通过软件将容错以及自动恢复功能集成在系统中;2)构造特殊的文件系统参数,文件通常大小以G字节计,并包含大量小文件;3)充分考虑应用的特性,增加文件追加操作,优化顺序读写速度;4)文件系统的某些具体操作不再透明,需要应用程序的协助完成-13-

GoogleFileSystem文件系统(GFS)-14-图7GFS的系统架构一个GFS集群包含一个主服务器和多个块服务器,被多个客户端访问大文件被分割成固定尺寸的块,块服务器把块作为Linux文件保存在本地硬盘上,并根据指定的块句柄和字节范围来读写块数据.为了保证可靠性,每个块被缺省保存3个备份。说明：主服务器管理文件系统所有的元数据,包括名字空间、访问控制、文件到块的映射、块物理位置等相关信息.通过服务器端和客户端的联合设计,GFS对应用支持达到性能与可用性最优.GFS是为Google应用程序本身而设计的,在内部部署了许多GFS集群.有的集群拥有超过1000个存储节点,超过300T的硬盘空间,被不同机器上的数百个客户端连续不断地频繁访问着.-15-

Map/Reduce分布式编程环境Google构造MapReduce编程规范来简化分布式系统的编程.应用程序编写人员只需将精力放在应用程序本身,而关于集群的处理问题,包括可靠性和可扩展性,则交由平台来处理.MapReduce通过“Map(映射)”和“Reduce(化简)”这样两个简单的概念来构成运算基本单元,用户只需提供自己的Map函数以及Reduce函数即可并行处理海量数据.为了进一步理解MapReduce的编程方式,下面给出一个基于MapReduce编程方式的程序伪代码.程序功能是统计文本中所有单词出现的次数.

-16--17-给出了MapReduce执行过程,分为Map阶段以及Reduce两个阶段,都使用了集群中的所有节点.在两个阶段之间还有一个中间的分类阶段,即将中间结果包含相同的key的中间结果交给同一个Reduce函数去执行.图8MapReduce处理程序的执行过程(M代表Map函数的执行,R代表Reduce函数的执行)3、IBM“蓝云”计算平台

一套软、硬件平台,将Internet上使用的技术扩展到企业平台上,使得数据中心使用类似于互联网的计算环境“蓝云”基于IBMAlmaden研究中心的云基础架构,采用了Xen和PowerVM虚拟化软件,Linux操作系统映像以及Hadoop软件(GoogleFileSystem以及MapReduce的开源实现).IBM已经正式推出了基于x86芯片服务器系统的“蓝云”产品.-18--19-图9蓝云架构图IBMTivoli部署管理软件IBMTivoli监控软件IBMWebSphere应用服务器“蓝云”计算平台由一个数据中心、IBMTivoli部署管理软件(Tivoliprovisioningmanager)、IBMTivoli监控软件(IBMTivolimonitoring)、IBMWebSphere应用服务器、IBMDB2数据库以及一些开源信息处理软件和开源虚拟化软件共同组成.“蓝云”软件平台的特点主要体现在虚拟机以及对于大规模数据处理软件ApacheHadoop的使用上.Hadoop是开源版本的GoogleFileSystem软件和MapReduce编程规范.-20-“蓝云”计算平台中的虚拟化技术“蓝云”软件的一个重要特点是虚拟化技术的使用.虚拟化的方式在“蓝云”中有两个级别1、在硬件级别上实现虚拟化硬件级别的虚拟化可以使用IBMp系列的服务器,获得硬件的逻辑分区LPAR(logicpartition).逻辑分区的CPU资源能够通过IBMEnterpriseWorkloadManager来管理.通过这样的方式加上在实际使用过程中的资源分配策略,能够使相应的资源合理地分配到各个逻辑分区.p系列系统的逻辑分区最小粒度是1/10颗中央处理器(CPU).Xen则是软件级别上的虚拟化,能够在Linux基础上运行另外一个操作系统.2、是通过开源软件实现虚拟化-21-虚拟机是一类特殊的软件,能够完全模拟硬件的执行,运行不经修改的完整的操作系统,保留了一整套运行环境语义。-22-为什么云计算平台要用虚拟机来实现，有哪些优点呢？1)云计算的管理平台能够动态地将计算平台定位到所需要的物理节点上,而无须停止运行在虚拟机平台上的应用程序,进程迁移方法更加灵活;2)降低集群电能消耗,将多个负载不是很重的虚拟机计算节点合并到同一个物理节点上,从而能够关闭空闲的物理节点,达到节约电能的目的;3)通过虚拟机在不同物理节点上的动态迁移,迁移了整体的虚拟运行环境,能够获得与应用无关的负载平衡性能;4)在部署上也更加灵活,即可以将虚拟机直接部署到物理计算平台上,而虚拟机本身就包括了相应的操作系统以及相应的应用软件,直接将大量的虚拟机映像复制到对应的物理节点。-23-“蓝云”计算平台中的存储体系结构

对于云计算来说是非常重要的，无论是操作系统、服务程序还是用户的应用程序的数据都保存在存储体系中.“蓝云”存储体系结构包含类似于GoogleFileSystem的集群文件系统以及基于块设备方式的存储区域网络SAN-24-4、IT三大公司联合的云计算惠普、英特尔和雅虎联合宣布，未来3家公司将共同组队创建一项名为“测试平台”的云计算研究项目。这一名为“惠普、英特尔和雅虎云计算测试平台”（CloudComputingTestBed）的开源项目研究来自全球多个数据库。除了来自3家公司数据中心支持外，该项目还包括新加坡资讯发展局、伊利诺伊大学香槟分校、德国卡尔斯鲁厄理工学院以及美国国家科学基金会等单位。惠普和英特尔公司为该项目提供了硬件和软件支持，上述每个数据中心都将成为云计算中心的一个主站。这些合作机构将成立6个数据库，每个数据库均配有1000到4000个处理器内核（大约需要125到500个服务器支持）。三家公司联合创建的云计算试验台项目将在2009下半年推出，该项目建成后，将为推广和发展云计算科技提供测试和研究环境。-25-5、我国的云计算平台和应用在我国，云计算发展也非常迅猛。2008年5月，IBM在中国无锡太湖新城科教产业园建立的中国第一个云计算中心投入运营。同年6月，IBM在北京IBM中国创新中心成立了第二个中国的云计算中心——IBM大中华区云计算中心；2009年阿里巴巴集团在南京开始建立国内首个“电子商务云计算中心”。中国移动研究院做云计算的探索起步较早，他们认为云计算和互联网的移动化是未来发展方向，目前已经完成了云计算中心试验。-26-例：清华大学透明计算平台

-27-清华大学的透明计算机是张尧学教授领导的研究小组从1998年开始就从事透明计算系统和理论的研究,到2004年前后正式提出上图显示了透明计算平台的3个重要组成部分.1、透明客户端前端的轻权设备,包括各种个人计算机、笔记本、PDA、智能手机等.2、中间的透明网络则整合了各种有线和无线网络传输设施.3、透明服务器使用了流行的PC服务器集群的方式,预先存储了各种不同的操作平台,包括操作系统的运行环境、应用程序以及相应的数据-28-透明客户端可以是没有安装任何软件的裸机,也可以是装有部分核心软件平台的轻巧性终端主要用来在各种透明客户端与后台服务器之间完成数据的传递,而用户无须意识到网络的存在与云计算基础服务设施构想一致,透明服务器不排斥任何一种可能的服务提供方式,既可通过当前流行的PC服务器集群方式来构建透明服务器集群,也可使用大型服务器每个客户端从透明服务器上获取并建立整个运行环境以满足用户对于不同操作环境的需求当前透明计算平台已经达到了平台异构的目的,能够支持Linux以及Windows操作系统的运行.用户具有很大的灵活性,能够自主选择自己所需要的操作系统运行在透明客户端上结论：由于用户之间的数据相互隔离,因此服务器集群可以选取用户相对独立的方式进行存储,使得整个系统能够扩展到很大的规模.在服务器集群之上进行相应的冗余出错处理,很好地保护了每个用户的透明计算数据安全性-29-目录云计算典型应用云计算在其他领域中的应用云计算应用模式分析-30-一、“云计算”在互动电视上的商业应用-31-“云计算”四大特征在互动电视领域的商业应用1.“云计算”提供了最可靠、最安全的数据存储中心，用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。由于政策和宣传上的必要，中国电视网络的封闭性，是区别于开放性互联网的重要特征，避免了现在互联网由于过度的开放，而存在大量的木马、病毒、电子诈骗、黑客侵入的危险。由于在“云计算”的应用中，所有的用户资料（包括用户的录入资料、视频、图片、个人信息、乃至财务信用等）都是存储在高度设防的服务器群里面，有一大群专业的服务器人才在维护更新和保护，用户不必担心数据从客户端被黑客攻破而导致丢失和信息被盗。一、“云计算”在互动电视上的商业应用-32-2.“云计算”对客户端的设备要求最低，使用起来也最方便。“云计算”对客户端的硬件设备需求非常低，就算现在互联网的商业应用中，低廉的上网笔记本，安装了最普通的浏览器后，即可满足绝大部分的“云计算”客户端的需求，而不需要追加设备和升级；对于广电数字互动电视机顶盒乃至电信行业IPTV的来说，这个功能具有决定性的重要意义；按照国家的规划计划进度，数字电视整体转换的需要，为了更快地推广数字电视，而又要和谐地推展任务。对于机顶盒的价格和成本的限制很大，所谓之一分钱一分货，低成本策略大大制约了机顶盒的硬件性能和中间件的性能；而“云计算”对于客户端的硬件需求最低，能大大缓解整转后的互动电视发展过渡期，由于机顶盒性能和中间件性能不高而导致增值业务和盈利率的下跌趋势。一、“云计算”在互动电视上的商业应用-33-3.“云计算”可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。在广播电视领域中，由于具有政策门槛，在视频类应用中一直享有优势的地位。而看得到的广电运营进化中，已经形成海陆空（海：有线电视网络；陆：互联网视频；空：CMMB和3G手机流媒体视频）的全面发展；这就涉及到不同用户终端之间，相同运营数据（视频服务等）和应用服务的共享问题；例如我们在公车上，通过中移动CMMB手机上看电视，回到了家，就可以通过切换功能，把正在收看的节目切换到家庭的电视上，毕竟屏幕大了，看起来舒服；当中就涉及到从电视手机服务中提取相关电视频道信息，播放时间信息，用户认证信息等，通过绑定的用户设备间切换的功能，从“云”中提取相关的对应信息，再转到机顶盒上进行认证，最后通过机顶盒播放。一、“云计算”在互动电视上的商业应用-34-4.“云计算”为我们使用网络提供了几乎无限多的可能“云计算”的业务应用，最后显现在三网融合业务上的巨大优势；例如，我们在PC上通过互联网上传的自拍旅游等视频，先上传到我们的数字家庭共享服务中的“云”服务器群，你可以选择通过发P2P信息的方式，最后透过电视机顶盒和手机来播放，让朋友和家人分享你的快乐和经历；而“云计算”的资料存储是在“云”的服务器群中，你不必携带专用的设备，在任何一个联接“云计算”服务的客户端设备（机顶盒、PC、智能手机等），你都可以通过浏览器进行登录，延续看了一部分的电影或者写了一半的文章，乃至聊了一半的视频通话（与情人用3G手机聊天到没电，没关系，可以切换至机顶盒，通过机顶盒上的摄像头和麦克风，同样可以进行未了的视频通话）。一、“云计算”在互动电视上的商业应用-35-数字互动电视更需要“云计算”“云计算”帮助运营商减少终端投资“云计算”帮助运营商减少服务器投资无限的资料存储需要“云计算”三网融合业务的需要云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享，存在跨设备平台的业务推广的优势，这样的策略，大大方便我们未来要推展的三网融合业务。在跨平台领域方面的业务融合，讯息资源的共享至关重要，而“云计算”的其中一个优势，就是信息都存在“云”的服务器群组中，终端只是显示结果和输入指令和信息的作用。“云”和“端”，割裂开，才能造就未来融合业务所需要的信息无障碍共享。二、云计算在教育信息化中的应用-36-1、构建个人网络学习环境在Web2.0环境下，个人使用更多的是网络学习和非正式学习，构建个人网络学习环境就显得尤为重要。在云时代，学习者可以根据云服务的类型。自由地选择学习内容和学习方式。网络中有大量的Web2.0工具。如：使用iGoogle我们可以个性化自己的网络空间，Diigo创建个人的美味书签，Sakai管理网络课程等，这些Web2.0工具都属于云服务的范畴。在云时代，我们就可以轻松、自如地创设人性化的网络学习环境。二、云计算在教育信息化中的应用-37-2、提高网络学习的效率云计算以用户为中心，让数据和服务围绕着个人，通过云计算平台强大的计算能力。我们可以轻松地获取所需的数据，不必再为面对大量的数据而不知所措，快捷的数据检索、智能的数据处理技术、人性化的服务，将会有效地提高学生的学习效率。二、云计算在教育信息化中的应用-38-3、云计算与开源教育云计算的发展，为开源软件的推广应用提供了新的契机。今后云计算平台要搭建在开源软件上，而且大部分的应用都是基于开源软件。在今后两年的时间里，90％的软件服务将以某种方式以开源软件为基础。教育信息化紧跟云时代的发展，大力推广开源教育，充分挖掘开源教育资源，培养创新型的人才。目前,在我国一些地方已经开始开源教育的尝试，如Ubuntu开源操作系统在中小学信息技术课中的推广，Moodle课程管理系统的应用等。对开源软件推入到教育中是一个很好的尝试，这将是我国教育信息化的一个重大的转变。二、云计算在教育信息化中的应用-39-4、云计算与教育资源之前用户都是从本地来获取计算资源、应用资源和存储资源。在云时代，将本地的教育资源上传到云计算平台，转化为云服务，使这些资源比自己所能提供和管理的资源更廉价。云计算除了降低成本外。还有更大的灵活性和可伸缩性。云计算提供者可以轻松地扩展虚拟环境，提供更大的带宽或计算资源。这样我们可以轻松的获取别人的教育资源。也可以将自己的资源与别人分享，实现教育资源的开放和共享。三、云计算在大型企业研发信息化中的应用-40-云计算就是硬件+软件+服务。这三者并不是简单的相加，对于研发信息化而言，云计算应该定义为，适应研发需求的硬件与软件合理搭配，并为研发提供易用、高效、低成本的信息服务。对于企业内部来讲，“私有云”是现代企业研发信息化发展的趋势之一。云计算在大型企业研发信息化主要体现在如下几个方面：桌面、计算、存储、可视化、网络等。三、云计算在大型企业研发信息化中的应用——“桌面云”-41-研发人员每天都要通过计算机的桌面系统进行交互操作参与研发活动。传统的桌面方式存在较高运营成本和安全隐患。如：数据保存在个人终端机的硬盘中，数据安全得不到保证，同时也无法保证终端机数据的物理安全。桌面云将能很好地解决分布式桌面带来的资源浪费和安全问题。例如把这些软、硬件放到企业的数据中心，让硬件和软件都通过企业资源调度系统，配置合理的配置策略，让用户远程使用。对软、硬件的使用记录及统计、管理和维护水平、数据的安全等都得到革命性的提升。各IT厂商都提出了类似的“云”桌面解决方案。例如HP的CCI/VDI/SAM/RGS方案和SunRay等。三、云计算在大型企业研发信息化中的应用——“计算云”-42-工程仿真在企业研发中得到越来越多的应用，如何以更短的时间求解更大规模、更复杂问题，目前仍然是很多研发人员头疼的问题。单台工作站往往无法满足此类软件高性能计算的需求，越来越多的企业已经或正在考虑建设工程仿真高性能计算(HPC)系统。如能很好地解决HPC系统目前自身存在的性能优化、资源调度及统计、与前后处理和数据及流程管理软件集成三方面问题，我们认为可以把此HPC系统称作企业内部的“计算云”。三、云计算在大型企业研发信息化中的应用——“存储云”-43-数据是信息的载体，研发信息化的相关数据与一般的企业信息化应用的数据相比，数据块更大（例如以GB计的大工程仿真数据），对数据读写的性能要求更高，安全性要求更高。将图形工作站或刀片工作站放在数据中心，与HPC系统高速共享一个并行文件系统。让计算节点和前后处理节点（工作站）像读写本地硬盘一样读写统一的存储。这样，统一的存储可很方便地进行磁盘限额及数据备份。我们可以称之为企业研发的“存储云”。三、云计算在大型企业研发信息化中的应用——“可视化云”-44-研发中如果遇到需要用到海量图形处理，而一台图形工作站无法满足要求，例如内存不够，3D图形加速卡处理能力不够等，则很可能需要用一台性能更好的服务器或集群配合多块3D加速卡来处理海量图形数据。“可视化云”的服务器也可与“计算云”的一部分，在没有“可视化”需求时应用于普通的浮点计算。四、云计算将对安全行业产生重大影响-45-据Gartner透露