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1、第10 章 云计算技术,第10章 云计算技术,内容提要：云计算的概念云计算的服务形式云计算的体系架构云计算的应用,10.1 云计算的概念,云计算（cloud computing）是基于互联网的相关服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。,云计算,10.1 云计算可以用图来形象地表达,云可以为使用者提供云计算、云存储以及各类应用服务。云计算的使用者：不用关心云里面到底是什么、CPU的型号、硬盘的容量、服务器、计算机的连接、应用软件是谁开发的等问题方便接入、无限的存储、无限的计算能力，提供安全可靠的服务和按实际计量付费。,10.1.2 云计算的特征,云计
2、算是效用计算、并行计算、分布式计算、网格计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。云计算的基本原理：计算大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，从而使得企业数据中心的运行与互联网相似。,云计算的特征,云计算常与效用计算、并行计算、分布式计算、网格计算、自主计算相混淆。这些计算的特点如下：（1）效用计算 是一种提供计算资源的商业模式，用户从计算资源供应商处获取和使用计算资源，并基于实际使用的资源付费。,（2）并行计算 并行计算是指同时使用多种计算资源解决计算问题的过程。并行计算是为了更快速地解决问题、更充分地利用计算资源而出现的一种计算方法。（3）分布式计
3、算 分布式计算是利用互联网上众多的闲置计算机的计算能力，将其联合起来解决某些大型计算问题的一门学科。,（4）网格计算 指分布式计算中两类子类型：一类是在分布式的计算资源支持下作为服务被提供的在线计算或存储；一类是由一个松散连接的计算机网络构成的虚拟超级计算机，用来执行大规模任务。（5）自主计算 具有自我管理功能的计算机系统。核心是自我监控、自我配置、自我优化和自我恢复。,云计算的主要特征如下,（1）超大规模（2）高可扩展性。（3）虚拟化。（4）高可靠性。（5）通用性。（6）廉价性。（7）灵活定制。,云计算的优点,（1）降低用户计算机的成本（2）改善性能（3）降低IT基础设施投资（4）减少维护问
4、题（5）减少软件开支（6）即时的软件更新（7）计算能力的增长（8）无限的存储能力（9）增强的数据安全性（10）改善操作系统的兼容性（11）改善文档格式的兼容性（12）简化团队协作（13）没有地点限制的数据获取,2.云计算的缺点,（1）要求持续的网络连接。（2）低带宽网络连接环境下不能很好地工作。（3）反应慢。（4）功能有限制。（5）无法确保数据的安全性。（6）不能保证数据不会丢失。,10.1.4 云计算的发展,云计算的发展主要经过了四个阶段，并行计算集群计算网格计算云计算,云计算的发展路线,（1）并行计算阶段 云计算就是将大量的分散资源集中在一起，进行规模化管理，降低成本，方便用户的一种模式。
5、（2）集群计算阶段 其核心就是借鉴了电厂模式，具体的目标是整合分散在各地的服务器，存储系统以及应用程序来共享给多个用户，让人们使用计算机资源，就像使用电力资源一样方便，根据用户使用量来付费。,（3）网格计算阶段 化大为小的一种计算，将一个巨大的计算能力才能解决的分成许多小部分，再分配给许多低性能的计算机来处理，最后综合起来解决大问题。（4）云计算阶段 核心与效用计算和网格计算类似，是希望IT技术能像使用电力那样方便，成本低廉。与效用计算和网格计算不同，在需求方面已经有一定的规模，在技术方面基本成熟。,2.中国云计算产业的发展,云计算革命正处于初级阶段4块核心服务组成：简单存储服务弹性计算云服务
6、简单排列服务尚处于测试阶段的服务 最简单的云计算技术在网络服务中随处可见，如搜索引擎、网络信箱等，输入简单指令能得到大量信息。,云计算发展阶段示意图,企业认可云模式的比例图,从企业用户的角度来看，数据中心的各种系统(包括软硬件与基础设施)是一大笔资源投入。新系统(特别是硬件)在建成后一般经历3-5年即面临逐步老化与更换，而软件技术则不断面临升级的压力。,企业认可云模式的原因分为三个,（1）节约IT运营成本、提高IT效率是用户最看重的因素，具有普遍性；（2）适应IT发展趋势、降低IT部门的任务是次要因素；（3）规避风险、满足办公移动性等因素是不同类型用户的考虑因素。,企业不认可云模式的原因可归结
7、为：,（1）对云计算不认可的原因非常集中，即数据安全，大部分用户是因为数据安全而不认可云模式；（2）对云计算认知不足，是用户不认可云模式的次要原因；（3）对网络条件、资金等方面的投入不是用户拒绝云模式的主要因素。,10.1.4 云计算与物联网的关系,物联网只是今后云计算平台服务的对象之一，物联网和云计算之间是应用与平台的关系。物联网的发展依赖于云计算系统的完善，从而为海量物联信息的处理和整合提供可能的平台条件。云计算的集中数据处理和管理能力将有效地解决海量物联信息的存储和处理问题。,10.1.5 云计算发展面临的挑战,（1）高可靠的网络系统技术（2）数据安全技术（3）可扩展的并行计算技术（4）
8、海量数据的挖掘技术（5）网络协议与标准问题（6）推广问题,（1）高可靠的网络系统技术,支撑云计算：是大规模的服务器集群系统，当系统规模增大后，可靠性和稳定性就成为最大的挑战之一。大量服务器：进行同一个计算时，单节点故障不应影响计算的正常运行，同时为保证云计算的服务高质量地传给需要的用户，网络中必须具备高性能的通信设施。,（2）数据安全技术,数据的安全包括两个方面：一是保证数据不会丢失；二是保证数据不会被泄露和非法访问。,（3）可扩展的并行计算技术,并行计算技术是云计算的核心技术，多核处理器的出现使得并行程序的开发比以往更难。可扩展性要求能随着用户请求、系统规模的增大而有效地扩展。,（4）海量数
9、据的挖掘技术,从海量数据中获取有用的信息，是决定云计算应用成败的关键。利用并行计算技术加速数据处理的速度外，还需要新的思路、方法和算法。海量数据的存储和管理是一个巨大的挑战。,（5）网络协议与标准问题,当一个云系统访问另一个云系统的计算资源时，必须要对云计算的接口制定交互协议，使得不同的云计算服务提供者相互合作。云计算必须制定出统一的云计算公共标准，这可以为某个公司的云计算应用程序迁移到另一家公司的云计算平台上提供可能。,10.2 云计算的服务形式,云计算服务即云服务中国云计算服务网的定义是：指可以拿来作为服务提供使用的云计算产品。包括云主机，云空间，云开发，云测试和综合类产品等。云计算服务：
10、指将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。用户通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源和服务。,云计算包括以下几个层次的服务,基础设施级服务（IaaS）平台级服务（PaaS）软件级服务（SaaS）这里所谓的层次，是分层体系架构意义上的“层次”。IaaS，PaaS，SaaS分别在基础设施层，软件开放运行平台层，应用软件层实现。,1.SaaS服务的功能特性,SaaS提供商通过有效的技术措施，可以保证每家企业数据的安全性和保密性。SaaS采用灵活租赁的收费方式：一方面，企业可以按需增减使用账号；另一方面，企业按实际使用账户和实际使用时间（以月/年计）付费。,2.S
11、aaS服务的技术要求,SaaS2.0模式要求服务运营商能够提供具备灵活定制即时部署快速集成的SaaS应用平台能够提供基于web的应用定制、开发、部署工具，能够实现无编程的SaaS应用、稳定、部署实现能力。,3.SaaS服务安全性,辨别SaaS是否安全，需要把握以下几点：（1）传输协议加密（2）服务器安全证书（3）URL数据访问安全码技术（4）数据的管理和备份机制（5）运营服务系统的安全,（1）传输协议加密,首先，要看SaaS产品提供使用的协议，是https:/还是一般的http:/别小看这个s，这表明所有的数据在传输过程中都是加密的,10.2.2 PaaS服务,PaaS实际上是指将软件研发的平
12、台（计世资讯定义为业务基础平台）作为一种服务，以SaaS的模式提交给用户。因PaaS也是SaaS模式的一种应用。PaaS的出现可以加快SaaS的发展，尤其是加快SaaS应用的开发速度。在2007年国内外SaaS厂商先后推出自己的PaaS平台。,10.2.2 PaaS服务,PaaS能将现有各种业务能力进行整合，具体归类为：应用服务器业务能力接入业务引擎业务开放平台向下根据业务能力需要测算基础服务能力，通过IaaS提供的API调用硬件资源向上提供业务调度中心服务，实时监控平台的各种资源，将这些资源通过API开放给SaaS用户。,10.2.2 PaaS服务,PaaS主要具备以下三个特点：（1）平台即
13、服务（2）平台及服务（3）平台级服务,10.2.3 IaaS服务,IaaS（Infrastructure as a Service）基础设施即服务。消费者通过Internet可以从计算机基础设施获得服务。基于Internet的服务（如存储和数据库）是 IaaS的一部分。IaaS通常分为三种用法：公有云私有云混合云,10.2.3 IaaS服务,云计算的服务模式有SPI（即SaaS、PaaS和IaaS）这三个大类或层次。,云计算SPI关系图,1.SaaS,提供给客户的服务是运营商运行在云计算基础设施上的应用程序，用户可以在各种设备上通过客户端界面访问，如浏览器。消费者不需要管理或控制任何云计算基础
14、设施，包括网络、服务器、操作系统、存储等等。,2.PaaS,提供给消费者的服务是把客户采用提供的开发语言和工具（例如Java，python，.Net等）开发的或收购的应用程序部署到供应商的云计算基础设施上去。客户不需要管理或控制底层的云基础设施，包括网络、服务器、操作系统、存储等，但客户能控制部署的应用程序，也可以控制运行应用程序的托管环境配置；,3.IaaS,提供给消费者的服务是对所有计算基础设施的利用，包括处理CPU、内存、存储、网络和其它基本的计算资源，用户能够部署和运行任意软件，包括操作系统和应用程序。消费者不用管理或控制任何云计算基础设施，但能控制操作系统的选择、存储空间、部署的应用
15、，也有可能获得有限制的网络组件（例如路由器、防火墙、负载均衡器等）的控制。,10.3 云计算的体系架构,云计算是对分布式处理、并行处理、网格计算及分布式数据库的改进处理其前身是利用并行计算解决大型问题的网格计算，将计算资源作为可计量的服务提供的公用计算云计算在互联网宽带技术和虚拟化技术高速发展后萌生,云计算,是全新的基于互联网的超级计算理念和模式实现云计算需要多种技术结合需要用软件实现将硬件资源进行虚拟化管理和调度形成一个巨大的虚拟化资源池，把存储于个人电脑、移动设备和其他设备上的大量信息和处理器资源集中在一起，协同工作。,1.云计算体系逻辑结构,云计算平台是一个强大的“云”网络，连接了大量开
16、发的网络计算和服务，可利用虚拟化技术扩展每一个服务器的能力，将各自的资源通过云计算平台结合起来，提供超级计算和存储能力。,云计算体系逻辑结构,2.云计算体系物理结构,云计算体系物理结构,3.云计算技术体系结构,云计算技术体系结构分为4层：物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA构建层,云计算技术体系结构,云计算简化实现机制,10.4 云计算的应用,（1）亚马逊网站（A，亚马逊）（2）东非高等教育联盟（“健康联盟”）云计算项目（3）金融行业（怡安集团）借云降低运营风险,（1）亚马逊网站,亚马逊的云名为亚马逊网络服务，目前主要由4块核心服务组成：简单存储服务弹性计算云简单排列服务以及尚处于测试阶
17、段的SimpleDB。亚马逊现在提供的是可以通过网络访问的存储、计算机处理、信息排队和数据库管理系统接入式服务。,本章小结,云计算：是一种基于互联网的计算方式，通过这种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提供给计算机和其他设备。云其实是网络、互联网的一种比喻说法。云计算的核心思想，是将大量用网络连接的计算资源统一管理和调度，构成一个计算资源池向用户按需服务。提供资源的网络被称为“云”。,本章小结,狭义云计算：指IT基础设施的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；广义云计算：指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。服务可以是IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。,本章习题,1.什么是云计算的定义？2.说说云计算的特征。3.谈谈云计算的优、缺点。4.云计算的发展过程是什么？5.云计算与物联网有什么关系。6.简要说说云计算体系逻辑结构。7.举出云计算的应用实例，并加以说明。,
