1、云計算概念1.云計算的起源與發(fā)展2.云計算的原則3.云計算的特征4.云計算的交付方式5.云計算的體系架構(gòu)6.云計算的部署模式7.各IT廠商云計算架構(gòu)( (一一) )云計算的起源與發(fā)展云計算的起源與發(fā)展1983年，太陽電腦（Sun Microsystems）提出“網(wǎng)絡(luò)是電腦”（“The Network is the Computer”）, 2006年3月，亞馬遜（Amazon）推出彈性計算云（Elastic Compute Cloud；EC2）服務(wù).2006年8月9日，Google首席執(zhí)行官埃里克施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎大會（SES San Jose 2006）首次提出“云計

2、算”（Cloud Computing）的概念。Google“云端計算”源于Google工程師克里斯托弗比希利亞所做的“Google 101”項目。 2007年10月，Google與IBM開始在美國大學(xué)校園，包括卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)柏克萊分校及馬里蘭大學(xué)等，推廣云計算的計劃，這項計劃希望能降低分布式計算技術(shù)在學(xué)術(shù)研究方面的成本，并為這些大學(xué)提供相關(guān)的軟硬件設(shè)備及技術(shù)支持（包括數(shù)百臺個人電腦及BladeCenter與System x服務(wù)器，這些計算平臺將提供1600個處理器，支持包括Linux、Xen、Hadoop等開放源代碼平臺）。而學(xué)生則可以通過網(wǎng)絡(luò)開發(fā)各項以大規(guī)

3、模計算為基礎(chǔ)的研究計劃。 2008年1月30日，Google宣布在臺灣啟動“云計算學(xué)術(shù)計劃”，將與臺灣臺大、交大等學(xué)校合作，將這種先進的大規(guī)模、快速將云計算技術(shù)推廣到校園。 2008年2月1日，IBM（NYSE: IBM）宣布將在中國無錫太湖新城科教產(chǎn)業(yè)園為中國的軟件公司建立全球第一個云計算中心（Cloud Computing Center）。 2008年7月29日，雅虎、惠普和英特爾宣布一項涵蓋美國、德國和新加坡的聯(lián)合研究計劃，推出云計算研究測試床，推進云計算。該計劃要與合作伙伴創(chuàng)建6個數(shù)據(jù)中心作為研究試驗平臺，每個數(shù)據(jù)中心配置1400個至4000個處理器。這些合作伙伴包括新加坡資訊通信發(fā)展

4、管理局、德國卡爾斯魯厄大學(xué)Steinbuch計算中心、美國伊利諾伊大學(xué)香賓分校、英特爾研究院、惠普實驗室和雅虎。 2008年8月3日，美國專利商標(biāo)局網(wǎng)站信息顯示，戴爾正在申請“云計算”（Cloud Computing）商標(biāo)，此舉旨在加強對這一未來可能重塑技術(shù)架構(gòu)的術(shù)語的控制權(quán)。 2010年3月5日，Novell與云安全聯(lián)盟（CSA）共同宣布一項供應(yīng)商中立計劃，名為“可信任云計算計劃（Trusted Cloud Initiative）”。 2010年7月，美國國家航空航天局和包括Rackspace、AMD、Intel、戴爾等支持廠商共同宣布“OpenStack”開放源代碼計劃，微軟在2010年1

5、0月表示支持OpenStack與Windows Server 2008 R2的集成；而Ubuntu已把OpenStack加至11.04版本中。 2011年2月，思科系統(tǒng)正式加入OpenStack，重點研制OpenStack的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。 ( (二二) ) 云計算的原則云計算的原則1.定義云計算的5大原則：任何訂閱用戶均可使用的計算資源池。最大化硬件利用率的虛擬計算資源。按需伸縮的彈性機制。自動新增或刪除虛擬機。對資源使用只按使用量進行計費。2.五大原則的概念解釋:資源池:任何用戶均可以使用資源池虛擬化:硬件資產(chǎn)的高效利用彈性:無需資本開支(CAPEX)即可動態(tài)伸縮自動化:構(gòu)建,部署,配置,供應(yīng)和

6、轉(zhuǎn)移,全都無需人工介入度量計費:根據(jù)使用量進行收費的業(yè)務(wù)模型;只為使用部分付費( (三三) )云計算的特征云計算的特征云計算的九大特征:1. IT能力以服務(wù)形式提供：服務(wù)的提供者與使用者分離(針對公共云，提供者和使用者是不同企業(yè)；針對私有云，提供者和使用者是不同部門)，使用者無需擁有IT資產(chǎn)。2. 網(wǎng)絡(luò)化訪問：采用分布式架構(gòu)，用戶通過網(wǎng)絡(luò)訪問服務(wù)(指現(xiàn)有大量集中式架構(gòu)的IT服務(wù)和應(yīng)用，如虛擬桌面應(yīng)用)3. 用戶自助服務(wù)：服務(wù)使用者只需具備基本的IT常識，經(jīng)過業(yè)務(wù)培訓(xùn)就可使用服務(wù)，無需經(jīng)過專業(yè)的IT培訓(xùn) (現(xiàn)有IT用戶需要經(jīng)過專業(yè)的IT培訓(xùn)和認證)，自助服務(wù)的內(nèi)容包括服務(wù)的申請/訂購、使用、管理

7、、注銷等。4. 提供開放的服務(wù)訪問和管理接口：云服務(wù)提供標(biāo)準(zhǔn)化的接口供其他服務(wù)調(diào)用，方便服務(wù)開發(fā)者基于開放接口開發(fā)構(gòu) 建新服務(wù)(現(xiàn)有大量的IT服務(wù)并不提供集成接口，需要大量的二次開發(fā))。5. 持續(xù)的服務(wù)更新與孵化：云計算提供的各種服務(wù)能力可隨使用者需求的變化而不斷演化，并孵化出新的能力，同時這種改變可做到向下兼容，即保證原有使用者的持續(xù)使用(現(xiàn)有軟件的使用模式缺乏這種持續(xù)更新的能力)。6. 資源聚合成池：服務(wù)的提供由一組資源支撐，資源組中的任何一個物理資源對于服務(wù)來講應(yīng)該是抽象的、可替換的(現(xiàn)有IT服務(wù)的部署與物理資源綁定)；同一份資源被不同的客戶或服務(wù)共享，而非隔離的、孤立的(現(xiàn)有IT服務(wù)的

8、運行模式多為豎井式，物理隔離)。7. 自動化管理與快速交付：有效降低服務(wù)的運維成本，平均每百臺服務(wù)器所需的運維人員數(shù)量應(yīng)小于1個(現(xiàn)有IT服務(wù)管理模式下，每百臺服務(wù)器運維人員數(shù)量大于5人)；對于服務(wù)使用者的服務(wù)申請快速響應(yīng)，響應(yīng)時間應(yīng)在分鐘級(現(xiàn)有IT服務(wù)模式下，服務(wù)交付時間多為天級)。8. 彈性擴展：服務(wù)使用的資源規(guī)?？呻S業(yè)務(wù)量動態(tài)擴展，這種擴展對服務(wù)使用者和提供者是透明的，擴展過程中服務(wù)不會中斷，且會保證服務(wù)質(zhì)量(現(xiàn)有IT服務(wù)的擴展缺乏彈性，且多會影響服務(wù)質(zhì)量)。9. 資源使用計量：與資源共享相關(guān)，在共享的基礎(chǔ)上，服務(wù)提供者可通過計量去判定每個服務(wù)的實際資源消耗，用于成本核算或計費(現(xiàn)有I

9、T服務(wù)管理模式下，缺乏對資源使用的計量)。在以上九個特征中，前五項是關(guān)于云的使用模式，而后四項是關(guān)于管理模式。把這些特性作為衡量IT服務(wù)云計算成熟度的指標(biāo)，我們就可以定量地評價一個具體的IT服務(wù)是否是一個云計算的實例。我們認為如果一項服務(wù)具備了超過以上所包含的七項特性，就可以認為該服務(wù)是一個典型的云計算應(yīng)用案例。之所以這樣評價，是因為每項指標(biāo)都體現(xiàn)了一部分云計算的價值，我們不能“為做云而做云”，而是需要通過云帶來價值。通過以上指標(biāo)的衡量方法，就可以很容易地判斷在一個特定的場景下，我們從云中所獲得的價值有多大。如果不制定這樣一個指標(biāo)，我們便失去了一個很好的“試云石”，很容易陷入到“為做云而做云”

10、的怪圈中去，喪失了創(chuàng)造云最初的動機。( (四四) )云計算的交付方式云計算的交付方式云計算的服務(wù)交付方式方式一，企業(yè)所有，自行運營。這是一種典型的私有云模式，企業(yè)自建自用，基礎(chǔ)資源在 企業(yè)數(shù)據(jù)中心內(nèi)部，運行維護也由企業(yè)自己承擔(dān)。方式二，企業(yè)所有，運維外包。這也是私有云，但是企業(yè)只進行投資建設(shè)，而云計算架構(gòu)的運行維護外包給服務(wù)商(也可以是SP)，基礎(chǔ)資源依然在企業(yè)數(shù)據(jù)中心。方式三，企業(yè)所有，運維外包，外部運行。由企業(yè)投資建設(shè)私有云，但是云計算架構(gòu)位于服務(wù)商的數(shù)據(jù)中心內(nèi)，企業(yè)通過網(wǎng)絡(luò)訪問云資源，這是一種物理形體的托管型。方式四，企業(yè)租賃，外部運行，資源獨占。由SP構(gòu)建云計算基礎(chǔ)資源，企業(yè)只是租用基

11、礎(chǔ)資源形成自身業(yè)務(wù)的虛擬云計算，但是相關(guān)物理資源完全由企業(yè)獨占使用，這是一種虛擬的托管型服務(wù)(數(shù)據(jù)托管)。方式五，企業(yè)租賃，外部運行，資源共享調(diào)度。由SP構(gòu)建，多個企業(yè)同時租賃SP的云計算資源，資源的隔離與調(diào)度由SP管理，企業(yè)只關(guān)注自身業(yè)務(wù)，不同企業(yè)在云架構(gòu)內(nèi)虛擬化隔離，形成一種共享的私有云模式。方式六，公共云服務(wù)。由SP為企業(yè)或個人提供面向互聯(lián)網(wǎng)的公共服務(wù)(如郵箱、即時通信、共享容災(zāi)等)，云架構(gòu)與公共網(wǎng)絡(luò)連接，由SP保證不同企業(yè)與用戶的數(shù)據(jù)安全。 從更長遠的周期來看，云的形態(tài)會不斷演化，從孤立的云逐步發(fā)展到互聯(lián)的云。( (五五) ) 云計算的體系架構(gòu)云計算的體系架構(gòu)云計算平臺是一個強大的“云

12、”網(wǎng)絡(luò)，連接了大量并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)計算和服務(wù)，可利用虛擬化技術(shù)擴展每一個服務(wù)器的能力，將各自的資源通過云計算平臺結(jié)合起來，提供超級計算和存儲能力。通用的云計算體系結(jié)構(gòu)如下圖所示：云用戶端：提供云用戶請求服務(wù)的交互界面，也是用戶使用云的入口，用戶通過Web瀏覽器可以注冊、登錄及定制服務(wù)、配置和管理用戶。打開應(yīng)用實例與本地操作桌面系統(tǒng)一樣。服務(wù)目錄：云用戶在取得相應(yīng)權(quán)限（付費或其他限制）后可以選擇或定制的服務(wù)列表，也可以對已有服務(wù)進行退訂的操作，在云用戶端界面生成相應(yīng)的圖標(biāo)或列表的形式展示相關(guān)的服務(wù)。( (六六) ) 云計算的部署模式云計算的部署模式對于提供者而言，云計算可以有三種部署模式，即公共云、私

13、有云和混合云。1、公共云公共云，是指為外部客戶提供服務(wù)的云，它所有的服務(wù)是供別人使用，而不是自己用。目前，典型的公共云有微軟的WindowsAzurePlatform、亞馬遜的AWS、S，以及國內(nèi)的阿里巴巴、用友偉庫等。對于使用者而言，公共云的最大優(yōu)點是，其所應(yīng)用的程序、服務(wù)及相關(guān)數(shù)據(jù)都存放在公共云的提供者處，自己無需做相應(yīng)的投資和建設(shè)。目前最大的問題是，由于數(shù)據(jù)不存儲在自己的數(shù)據(jù)中心，其安全性存在一定風(fēng)險。同時，公共云的可用性不受使用者控制，這方面也存在一定的不確定性。2、私有云私有云，是指企業(yè)自己使用的云，它所有的服務(wù)不是供別人使用，而是供自己內(nèi)部人員或分支機構(gòu)使用。私有云的部署比較適合于

14、有眾多分支機構(gòu)的大型企業(yè)或政府部門。隨著這些大型企業(yè)數(shù)據(jù)中心的集中化，私有云將會成為他們部署IT系統(tǒng)的主流模式。相對于公共云，私有云部署在企業(yè)自身內(nèi)部，因此其數(shù)據(jù)安全性、系統(tǒng)可用性都可由自己控制。但其缺點是投資較大，尤其是一次性的建設(shè)投資較大。3、混合云混合云，是指供自己和客戶共同使用的云，它所提供的服務(wù)既可以供別人使用，也可以供自己使用。相比較而言，混合云的部署方式對提供者的要求較高。( (六六) ) 云計算的部署模式云計算的部署模式( (七七) ) 各各ITIT廠商云計算架構(gòu)廠商云計算架構(gòu)IBM云計算產(chǎn)品介紹System X 易云架構(gòu):Power Cloud 企業(yè)級基礎(chǔ)架構(gòu)云平臺Syste

15、m Z 高效云架構(gòu)IBM Storage 云存儲架構(gòu)PureSystem 開放的云平臺(七)各IT廠商云計算架構(gòu)微軟云計算產(chǎn)品介紹公有云由服務(wù)提供商所提供的公有云可讓客戶有能力部署和實現(xiàn)應(yīng)用服務(wù)。在這一類別中，微軟數(shù)據(jù)中心提供了 Azure，它是一種具有高度擴展性的服務(wù)平臺，可提供“隨需隨付”的靈活性。Windows AzureWindows Azure是一種云服務(wù)操作系統(tǒng)，可用于Azure Services平臺的開發(fā)、服務(wù)托管以及服務(wù)管理環(huán)境。Windows Azure 為開發(fā)人員提供了隨選的計算和存儲環(huán)境，以便在internet 上通過Microsoft 數(shù)據(jù)中心來托管、擴充及管理 Web

16、 應(yīng)用程式。Windows Azure 的用途將 Web 服務(wù)功能加入至現(xiàn)有的套包應(yīng)用程序。 以最少的資源為前提，創(chuàng)建、修改應(yīng)用程序，并將應(yīng)用程序散發(fā)到 Web 上 在遠程執(zhí)行服務(wù)（大容量存儲、批處理、密集或大批量運算） 以更快速、更經(jīng)濟的方式，創(chuàng)建、測試、調(diào)試和發(fā)布 Web 服務(wù) 降低創(chuàng)建和擴展內(nèi)部資源的成本 降低 IT 管理的工作量和成本云統(tǒng)一體收益明智之選：Windows Azure 可減少建立可靠且靈活的 Web 應(yīng)用程序的障礙，因為它是以我們所熟悉的微軟技術(shù)為基礎(chǔ)。（包括ASP.NET、IIS、FastCGI、.NET Full Trust、P/Invoke，以及Visual Stu

17、dio 2008），開發(fā)人員可以運用現(xiàn)有的技能，更高效地創(chuàng)建、測試、部署，和管理Web服務(wù)。Windows Azure所支持的標(biāo)準(zhǔn)和協(xié)議包括SOAP、REST、XML，以及PHP。 低風(fēng)險之選：Windows Azure提供了可縮放的平臺和豐富的開發(fā)環(huán)境，使得開發(fā)人員可以專注于開發(fā)應(yīng)用程序的業(yè)務(wù)邏輯，而不需要擔(dān)心運作上的約束。更少干擾：利用Windows Azure中的Fabric Controller技術(shù)，您可以按照需求的增減，順暢調(diào)整應(yīng)用程序。而內(nèi)建的管理服務(wù)提供了監(jiān)控和追蹤系統(tǒng)功能，讓您可以更加專注于您最擅長的工作，如：在線創(chuàng)建和交付服務(wù)以及應(yīng)用程序。公有云主機服務(wù)供應(yīng)商方案現(xiàn)在，因為用

18、戶希望通過主機服務(wù)供應(yīng)商提供的服務(wù)來使用公有云，所以主機服務(wù)供應(yīng)商必須能夠快速提供這種價值。現(xiàn)在，主機服務(wù)供應(yīng)商已能利用微軟提供的可靠技術(shù)平臺、最佳實踐和經(jīng)驗來建置其公有云方案。通過這一靈活且熟悉的平臺，主機服務(wù)供應(yīng)商能夠擴大提供的服務(wù)范圍，支持更多場景，例如可獲得：測試和開發(fā)環(huán)境，但不需要付出任何資金 新增動態(tài)容量，使得IT可以快速響應(yīng)需求的變動 借助托管的（Hosted）災(zāi)難恢復(fù)環(huán)境，實現(xiàn)更低成本的容災(zāi)( (七七) ) 各各ITIT廠商云計算架構(gòu)廠商云計算架構(gòu)Vmware云計算產(chǎn)品介紹軟件定義的數(shù)據(jù)中心:vSphere:具有基于策略的自動化功能的虛擬化基礎(chǔ)架構(gòu)。vCloud Directo

19、r:具備多租戶和公有云可延展性的虛擬化數(shù)據(jù)中心。vCloud Connector:集成查看功能，并可在私有云和公有云之間動態(tài)傳輸工作負載。vCloud Networking and Security:軟件定義的網(wǎng)絡(luò)連接、安全保護和體系集成。vCenter Site Recovery Manager:自動規(guī)劃、測試和執(zhí)行災(zāi)難恢復(fù)。vCenter Operations Management Suite:針對動態(tài)云計算環(huán)境對性能、容量和配置進行集成式的主動管理。vFabric Application Director:多層應(yīng)用服務(wù)目錄發(fā)布和調(diào)配。vCloud Automation Center:支持

20、策略的自助式云計算服務(wù)調(diào)配。( (七七) ) 各各ITIT廠商云計算架構(gòu)廠商云計算架構(gòu)google云計算產(chǎn)品介紹nGoogle 文件系統(tǒng)：概述為滿足Google迅速增長的數(shù)據(jù)處理需求而建立與其他云系統(tǒng)的共性：性能、可伸縮性、可靠性以及可用性等受到Google應(yīng)用負載和技術(shù)環(huán)境的影響而設(shè)計的新特性： nGoogle 文件系統(tǒng)：特性集群中的節(jié)點失效是一種常態(tài)，而不是一種異常 由于參與運算與處理的節(jié)點數(shù)目非常龐大，通常會使用上千個節(jié)點進行共同計算，因此，每時每刻總會有節(jié)點處在失效狀態(tài)。需要通過軟件程序模塊，監(jiān)視系統(tǒng)的動態(tài)運行狀況，偵測錯誤，并且將容錯以及自動恢復(fù)系統(tǒng)集成在系統(tǒng)中。nGoogle 文件

21、系統(tǒng)：特性Google系統(tǒng)中的文件大小與通常文件系統(tǒng)中的文件大小概念不一樣，文件大小通常以G字節(jié)計。 文件系統(tǒng)中的文件含義與通常文件不同，一個大文件可能包含大量數(shù)目的通常意義上的小文件。所以，設(shè)計預(yù)期和參數(shù)，例如I/O操作和塊尺寸都要重新考慮。nGoogle 文件系統(tǒng)：特性Google文件系統(tǒng)中的文件讀寫模式和傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)不同。 在Google應(yīng)用(如搜索)中對大部分文件的修改，不是覆蓋原有數(shù)據(jù)，而是在文件尾追加新數(shù)據(jù)。對文件的隨機寫是幾乎不存在的。對于這類巨大文件的訪問模式，客戶端對數(shù)據(jù)塊緩存失去了意義，追加操作成為性能優(yōu)化和原子性(把一個事務(wù)看做是一個程序。它要么被完整地執(zhí)行，要么完全不

22、執(zhí)行)保證的焦點。nGoogle 文件系統(tǒng)：特性文件系統(tǒng)的某些具體操作不再透明，而且需要應(yīng)用程序的協(xié)助完成 應(yīng)用程序和文件系統(tǒng)API的協(xié)同設(shè)計提高了整個系統(tǒng)的靈活性。例如，放松了對GFS一致性模型的要求，這樣不用加重應(yīng)用程序的負擔(dān)，就大大簡化了文件系統(tǒng)的設(shè)計。還引入了原子性的追加操作，這樣多個客戶端同時進行追加的時候，就不需要額外的同步操作了。 ( (七七) ) 各各ITIT廠商云計算架構(gòu)廠商云計算架構(gòu)MapReduce分布式編程環(huán)境：概述 為了讓內(nèi)部非分布式系統(tǒng)方向背景的員工能夠?qū)?yīng)用程序建立在大規(guī)模的集群基礎(chǔ)上非分布式專業(yè)的程序編寫人員可以通過此環(huán)境為大規(guī)模的集群編寫應(yīng)用程序而不用去顧慮集群的可靠性、可擴展性等問題。應(yīng)用程序編寫人員只需要將精力放在應(yīng)用程序本身，而關(guān)于集群的處理問題則交由平臺來處理。MapReduce分布式編程環(huán)境：結(jié)構(gòu)通過“Map(映射)”和“Reduce(化簡/規(guī)約)”這樣兩個簡單的概念來參加運算 Map操作是可以高度并行的，這對高性能要求的應(yīng)用以及并行計算領(lǐng)域的需求非常有用 Reduce操作指的是對一個列表的元素進行適當(dāng)?shù)暮喜ⅲ玫阶罱K的結(jié)果分布式大規(guī)模數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)BigTable：介紹是基于分布式平臺的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng) 由于