云计算导论第3章.pptx
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1、第3章云计算平台及关键技术 第3章 云计算平台及关键技术3.1主要云计算平台主要云计算平台3.2云计算的关键技术云计算的关键技术3.3云计算的计算模型云计算的计算模型3.4小结小结第3章云计算平台及关键技术 3.1主要云计算平台主要云计算平台 1.Google的云计算基础设施的云计算基础设施Google的云计算基础设施是在最初为搜索应用提供服务的基础上逐步扩展的,它主要由分布式文件系统GoogleFileSystem(GFS)、大规模分布式数据库BigTable、程序设计模式MapReduce、分布式锁机制Chubby等几个既相互独立又紧密结合的系统组成。GFS是一个分布式文件系统,能够处理大
2、规模的分布式数据。图31所示为GFS的体系结构。系统中每个GFS集群由一个主服务器和多个块服务器组成,被多个客户端访问。第3章云计算平台及关键技术 主服务器负责管理元数据,存储文件和块的名空间、文件到块之间的映射关系以及每个块副本的存储位置;块服务器存储块数据,文件被分割成为固定尺寸(64MB)的块,块服务器把块作为Linux文件保存在本地硬盘上。为了保证可靠性,每个块被缺省保存3个备份。主服务器通过客户端向块服务器发送数据请求,而块服务器则将取得的数据直接返回给客户端。第3章云计算平台及关键技术 图31GFS的体系结构 第3章云计算平台及关键技术 2.IBM的的“蓝云蓝云”计算平台计算平台I
3、BM的“蓝云(BlueCloud)”计算平台由一个数据中心、IBMTivoli监控(TivoliMonitoring)软件、IBMDB2数据库、IBMTivoli部署管理(TivoliProvisioningManager)软件、IBMWebSphere应用服务器(ApplicationServer)以及开源虚拟化软件和一些开源信息处理软件共同组成,如图32所示。“蓝云”采用了Xen、PowerVM虚拟技术和Hadoop技术,以帮助客户构建云计算环境。“蓝云”软件平台的特点主要体现在虚拟机以及所采用的大规模数据处理软件Hadoop。该体系结构图侧重于云计算平台的核心后端,未涉及用户界面。由于该
4、架构是完全基于IBM公司的产品设计的,所以也可以理解为“蓝云”产品架构。第3章云计算平台及关键技术 图32IBM“蓝云”的体系结构 第3章云计算平台及关键技术 3.Sun的云基础设施的云基础设施Sun提出的云基础设施体系结构包括服务、应用程序、中间件、操作系统、虚拟服务器、物理服务器等6个层次。图33形象地体现了“云计算可描述在从硬件到应用程序的任何传统层级提供的服务”的观点。第3章云计算平台及关键技术 图33Sun的云计算平台 第3章云计算平台及关键技术 4.微软的微软的WindowsAzure云平台云平台如图34所示,微软的WindowsAzure云平台包括4个层次。底层是全球基础服务层(
5、GlobalFoundationService,GFS),由遍布全球的第四代数据中心构成;云基础设施服务层(CloudInfrastructureService)以WindowsAzure操作系统为核心,主要从事虚拟化计算资源管理和智能化任务分配;WindowsAzure之上是一个应用服务平台,它发挥着构件(buildingblock)的作用,为用户提供一系列的服务,如Live服务、NET服务、SQL服务等;最上层是客户服务层,如WindowsLive、OfficeLive、ExchangeOnline等。第3章云计算平台及关键技术 图34微软的WindowsAzure云平台架构 第3章云计算
6、平台及关键技术 5.Amazon的弹性计算云的弹性计算云Amazon是最早提供云计算服务的公司之一,该公司的弹性计算云(ElasticComputeCloud,EC2)平台建立在公司内部的大规模计算机、服务器集群上,为用户提供网络界面操作在“云端”运行的各个虚拟机实例(Instance)。用户只需为自己所使用的计算平台实例付费,运行结束后,计费也随之结束。弹性计算云用户使用客户端通过SOAPoverHTTPS协议与Amazon弹性计算云内部的实例进行交互,如图35所示。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
7、司)的管理负担。弹性计算云中的每一个实例代表一个运行中的虚拟机。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。第3章云计算平台及关键技术 图35Amazon的弹性计算云 第3章云计算平台及关键技术 6.学术领域提出的云平台学术领域提出的云平台LuisM.Vaquero等人从云计算参与者的角度设计了一种云计算平台的层次结构。该结构中,服务提供商负责为服务消费者提供通过网络访问的各种应用服务,基础架构提供商以服务的形式提供基础设施给服务提供商,从而降低服务提供商的运行成本,提供了更大灵
8、活性和可伸缩性。美国伊利诺伊大学(UniversityofIllinois)的RobertL.Grossman等人提出并实现了一种基于高性能广域网的云计算平台Sector/Sphere,实验测试显示性能方面优于Hadoop。澳大利亚墨尔本大学(UniversityofMelbourne)的RajkumarBuyya等人提出了一种面向市场资源分配的云计算平台原型,其中包括用户(User/Broker)、服务等级协议资源分配(SLAResourceAllocator)、虚拟机(VM)、物理机器(PhysicalMachine)等4个实体(层次)。第3章云计算平台及关键技术 3.2云计算的关键技术云
9、计算的关键技术1.快速部署快速部署(RapidDeployment)自数据中心诞生以来,快速部署就是一项重要的功能需求。数据中心管理员和用户一直在追求更快、更高效、更灵活的部署方案。云计算环境对快速部署的要求将会更高。首先,在云环境中资源和应用不仅变化范围大而且动态性高。用户所需的服务主要采用按需部署方式。其次,不同层次云计算环境中服务的部署模式是不一样的。另外,部署过程所支持的软件系统形式多样,系统结构各不相同,部署工具应能适应被部署对象的变化。第3章云计算平台及关键技术 2.资源调度资源调度(ResourceDispatching)资源调度是指在特定环境下,根据一定的资源使用规则,在不同资
10、源使用者之间进行资源调整的过程。这些资源使用者对应着不同的计算任务,每个计算任务在操作系统中对应于一个或者多个进程。虚拟机的出现使得所有的计算任务都被封装在一个虚拟机内部。虚拟机的核心技术是虚拟机监控程序,它在虚拟机和底层硬件之间建立一个抽象层,把操作系统对硬件的调用拦截下来,并为该操作系统提供虚拟的内存和CPU等资源。目前VMwareESX和CitrixXenServer可以直接运行在硬件上。由于虚拟机具有隔离性,可以采用虚拟机的动态迁移技术来完成计算任务的迁移。第3章云计算平台及关键技术 3.大规模数据处理大规模数据处理(MassiveDataProcessing)以互联网为计算平台的云计
11、算会广泛地涉及大规模数据处理任务。由于大规模数据处理操作非常频繁,很多研究者在从事支持大规模数据处理的编程模型方面的研究。当今世界最流行的大规模数据处理的编程模型可以说是由Google公司所设计的MapReduce编程模型。MapReduce编程模型将一个任务分成很多更细粒度的子任务,这些子任务能够在空闲的处理节点之间调度,使得处理速度越快的节点处理越多的任务,从而避免处理速度慢的节点延长整个任务的完成时间。第3章云计算平台及关键技术 4.大规模消息通信大规模消息通信(MassiveMessageCommunication)云计算的一个核心理念就是资源和软件功能都是以服务的形式发布的,不同服务
12、之间经常需要进行消息通信协作,因此,可靠、安全、高性能的通信基础设施对于云计算的成功至关重要。异步消息通信机制可以使得云计算每个层次中的内部组件之间及各个层次之间解耦合,并且保证云计算服务的高可用性。目前,云计算环境中的大规模数据通信技术仍处于发展阶段。第3章云计算平台及关键技术 5.大规模分布式存储大规模分布式存储(MassiveDistributedStorage)分布式存储要求存储资源能够被抽象表示和统一管理,并且能够保证数据读/写操作的安全性、可靠性、性能等各方面要求。分布式文件系统允许用户像访问本地文件系统一样访问远程服务器的文件系统,用户可以将自己的数据存储在多个远程服务器上,分布
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