004云计算概述云的应用.doc

三、云的应用从上图可见，云的主要应用形式有：公共服务云、计算云、存储云和数据库云等。本节介绍各种云形式的主要厂商、产品、项目、功能和应用。3.1 公共服务云公共服务云概括了多种业界公认的云服务能力如基础设施即云（IaaS）、平台即服务（PaaS，也可以称为平台云）和软件即服务（SaaS）等。公共服务云为各类公众用户提供各种云服务，如： IaaS服务：支持用户通过Internet访问云服务供应商提供的服务器、存储和网络、中间件等IT基础设施开发和运行应用、或者在其上建立云平台； PaaS服务：为用户提供开发和运行云应用的环境； SaaS服务：支持用户通过Internet获得各种服务；事实上，计算云、存储云和数据库云也是通过Internet提供公共服务的云、且可以与平台云、托管云等公共服务云通过Internet紧密集成，但由于它们所提供是超级计算、信息存储和数据库等专门的服务，我们把它们从其他公共服务云中独立出来专门介绍。Amazon和Google 的公共服务云Amazon的 Amazon Web Services (AWS) 和 Goolge的Goolge App Engine是最早推出和最著名的公共服务云。前者主要提供托管服务、支持用户在云中托管自己的应用；后者主要提供平台服务，支持用户开发和运行云应用、提供所需的开发工具和运行环境。作为云服务的先驱，多年来Amazon Web Services已经凝聚了很大的发展势头：当前拥有300,000开发者再加上仍然在作beta测试的人们。如此巨大的用户群体使人们开始确信云服务的可用性和发展前景。在基于Web 应用托管业务方面 Amazon 很快也得到了Google的支持，后者已经推出了Google App Engine的beta 版本。Amazon的 AWS 各种组成部件一个松散耦合的架构。开发者可以选择把EC2, S3, SimpleDB捆绑在一起，或者不捆绑。Amazon在EC2上增加了一致性存储功能 一个巨大进步。用户也能够把S3 存储卷安装到EC2 实例中、作为很像没有格式化的硬盘的原始块存储设备。App Engine的关键是允许开发者访问Google在它自己应用中使用的相同构件模块，虽然他们最初只能通过把他们的软件包装在Python 代码(与Google 使用的语言相同)中来使用这些构件。用户的应用将使用Google 的文件系统在Google的软件堆栈中运行，并且能够使用Google的email 接口和Google帐号。特别是， Google App Engine 提供动态的 Web 服务；通过在它的GFS 文件系统（数据存储服务）上运行的BigTable (数据库访问) 提供一致的数据存储以及查询、排序和交易；自动的伸缩和负载平衡；用于鉴别用户和发送email的Google APIs ；Windows, Linux 或 Mac OS X上Python 本地开发环境。此时，它不支持Ruby 或 PHP 。超越AWS和其它托管模式的巨大进步是App Engine 通过检查请求登录、观察应用的状态、推出其新版本、监控应用和集成所有组成部件，负责配置管理。使开发者不必从事配置管理的尝试是一个巨大挑战，但是对小企业来说，这去除了一层复杂性。企业用户报告太多的复杂性、太多的供应商、太少的合格管理工具，但仍然不太希望放弃对Google到如此程度。难怪，10,000 供争夺的免费 beta App Engine帐号瞬间就被占满。Google的途径是更加不灵活的( 有些开发者说它是arm-twisty)。例如，BigTable 不能独立地使用。App Engine 的确为开发者提供利用其软件堆栈完整功能。开发者必须愿意在其上运行整个软件堆栈，即交给Google 一个URL 以及他们的代码，委托Google 去做其它工作。与AWS不同，它不是一个虚拟机供应商，它不为用户提供尚未使用的虚拟机。很简单， Google App Engine 要求比AWS 多得多的控制。这似乎是关键所在。小公司将由于交出对它们应用的控制、更容易开始其Web应用业务。它们将依赖Google。这提出一个问题：这些公司到底愿意放弃多少控制？ App Engine 被设计成试图找到答案。通过App Engine，Google 将知道这些公司业务的发展状态（backward and forward）。如果它看到感兴趣的事情，它将采取何种措施? 收购或者构建。正如有些已经注意到，许多企业很可能被Google收购，这也许是这一系统的一个超过窃听器的特性！因此，Google的 App Engine是一个云? 它看起来有点试图在一天左右内禁闭用户。虽然，它需要BigTable，App Engine应用也可以被离线测试，因此能够使用本地数据库。此外，A 和 CohesiveFT的 Google App Engine Elastic Server 已经能够允许Google App Engine在 EC2 上运行。这看起来象一个灵巧的市售设备，表明App Engine 并不一定象表面上看来那样arm-twist 。但是，这里有重要的商业含义：人们可以安全地从一个云取一个作业在另一个云上运行该作业。所以，AWS 和App Engine 是便宜和灵活的，并不具有一切功能，也不关心额外的事项。乍看起来，人们感到App Engine 准备吸引希望把应用很快投入运行的人们，它是一个快速的应用开发工具，AWS 对寻找更通用托管点的IT机构具有更大的吸引力。它对这些用户具有更大的上升工具。关键要点是AWS的简单性、灵活性和经济规模将更加吸引数据中心经理们利用它来降低IT开支。The New York Times和 NASDAQ等企业是AWS的用户。金融服务领域的企业最终用户希望找到它们喜欢使用的模式(but currently cant, due to regulations, organizational issues like ownership, or because of legacy IT requirements) 或者希望在内部复制的模式。由于Google 加入云，大大缩小了其它厂商加入的机会。它们将需要有很大的差异方能起步。 Savvis, Rackspace的 Mosso, Terremark和Joyent 及 Xcalibre Communications 等较小的厂商利用它的 FlexiScale 正在使用虚拟化在共享的基础设施上支持管理的托管客户。它们利用虚拟化提供灵活到足以按照使用量来收费的基础设施服务。它们声称共享的基础设施通过资源重新分配提供规模经济，因此是更便宜的服务。Savvis还正在提高云的带宽和解决云的其它难题，通过在New York 地铁区域建立高速联接，提供优质的托管解决方案。著名的虚拟化厂商Citrix 和 VMware 也都这一模式从事云托管。VMware 把云定义为适合于在机构内外和机构之间服务供应技术。Citrix 期望2008年底将与VMware支持托管供应商的 VSSP 虚拟化许可证方式竞争。此外，它计划逐步成为云公司的供应商、补给商和合作伙伴另一方面，Verizon 和 SunGard 提供一个单一企业客户专用的服务器、硬件上也可以运行许多虚拟机。AT&T 已经开始在低端提供共享的基础设施服务，以后还将在它的专用管理服务上进一步增加专用虚拟机。英国著名的电信服务公司BT 已经深深扎根于云计算阵营。它试图抢占私有云和公共云两方面的市场。BT 把全球数据中心网络改造成一个虚拟化（逻辑）数据中心（VDC）的两年计划刚执行到一半，这一虚拟化数据中心将支持BT新一代网络 21st Century Network (21CN) 所要求的面向服务架构。BT将在VDC上托管私有云。 UK 供应商Colt Telecom 正在共享或专用资源上使用网格就虚拟化技术构建十多个新管理服务。3Tera 领导了另一类云公司，提供供创建虚拟私有数据中心的软件。3Tera的 AppLogic 软件已被定位为帮助公司进入SaaS业务、而不必自己构建任何基础设施的技术。它把集群托管和公共服务计算类型产品结合在一起。现在，它也以企业最终用户为目标客户。它与管理托管供应商Layered Technologies合作，最近还与存储服务供应商Nirvanix合作。Amazon所大力推动的 Amazon 生态系统包括Red Hat, Coghead, Enomoly, Relationals, Heroku 和 Bungee Labs等一系列公司。EnterpriseDB Corp和 Relationals LongJump等应用和软件供应商使用Amazon诸如 Elastra, RightScale或 CohesiveFT等产品，它使得软件能够在AWS 云 (和其它地方)运行。Skytap 是提供云中虚拟实验室测试能力的先驱。平台云为其应用提供API和SDK的其它公司包括S的 平台、OpSource、 Morph Labs、Microsoft（提供Office SharePoint Server）、Claranet、 Relationals （提供 LongJump）、Xcerion 提供（ iCloud）、 AppJet 和 Blackboard and Facebook。它们全都开发了某种形式的SDK、供开发者在其上构建API。它们依赖于使用的成员，已经构建了自己的云。Both CohesiveFT, which isnt hard-wired to AWS and enables users to create application and middleware stacks for virtual servers, and Elastra, as it diversifies toward on-premise software, will increasingly bump up against 3Tera.3.2 计算云云计算是分布式处理、并行处理和网格计算的发展，是透过网络将庞大的计算处理程序自动分拆成无数个较小的子程序，再交由多台服务器所组成的庞大系统经计算分析之后将处理结果 回传给用户。通过云计算技术，网络服务提供者可以在数秒之内，处理数以千万计甚至亿计的信息，达到和”超级计算机”同样强大的网络服务。如下图：云计算系统的建设目标是将运行在PC上、或单个服务器上的独立的、个人化的运算迁移到一个数量庞大服务器”云”中，由这个云系统来负责处理用户的请求，并输出结果，它是一个以数据运算和处理为核心的系统。用户可以通过任何设备把各种高性能计算任务提交给云计算系统、以批处理模式完成这些任务。云计算系统开辟了建立灵活高效超级计算机系统的新途径，必然引起许多厂商的剧烈竞争，其中最主要的是HP与IBM通过各自组建的云计算合作争夺云计算盟主的竞争。3.2.1 HP在云中的高性能计算HP、Intel和Yahoo 2008年宣布了一项三方合作项目，旨在研发大规模云计算能力。这个项目的名称是“HP，Intel和Yahoo云计算试验平台”。这个开源软计划将包括全球各地的数据中心，通过消除研究数据密集型和互联网规模的计算的金融和后勤障碍，在行业、学术机构和政府部门推广开放的协作。参加这一项目的还有新加坡的信息通信开发局、德国的卡尔斯鲁厄大学技术研究所和美国伊利诺斯州立大学以及国家科学基金会。最初的6个数据中心将建在这些地方，主要使用HP的硬件和Intel处理器，每个数据中心配置1000至4000个处理器内核（大约相当于125至500台服务器）。研究工作已经逐步开始了，但是，所有的数据中心预计在今年晚些时候才能全面发挥功能。这三家公司以及这些主持研究的机构的研究人员将使用这个计划。HP实验室在2008年3月进行重组的时候 就把大规模云计算服务作为关键的重点。HP实验室主任兼公司高级副总裁Prith Banerjee星期二对新闻记者说，这个计划对于HP是非常重要的，因为我们正在进入“一切都是服务”的时代。设备和服务将通过云计算无缝联系起来。这三家公司表示，他们敞开大门欢迎其他合作伙伴加入并且强调这个计划的开源软件要素。他们说，HP、Intel和Yahoo将致力于使用从这个试验平台的获的资料并且把这些资料贡献给商业性的和用于未来研究的开源软件项目。此外，HP公司推出专为云计算基础设施的新刀片，并与美国国防部签订了建立一个云计算的基础设施合同。根据合同，HP将为美国国防信息系统局（DISA）提供计算服务，费用将按需收取，以账单的形式支付。3.2.2 IBM 的云计算活动IBM在“云计算”业务上投入的收购、研发和整合成本已超过20亿美元，建设其位于美国北卡罗莱纳州的“公司历史上最复杂”的“云计算”中心就将耗资3.6亿美元。 IBM全球范围兴建13个云计算数据中心。IBM将投资三亿美元新建13个数据中心，这样世界各地的客户可以利用这种基于云技术的存储模式存储其数据，即使遇到天灾人祸也不用担心数据丢失，可以轻易恢复数据。这些数据中心将在今年兴建，地点主要定在香港、东京、巴黎、伦敦、北京、波兰、意大利、新泽西州、德国、巴西、印度和南非。IBM声称：“这是世界上最大的基础设施，为客户提供贴合其业务连续性方案的备份及信息保护，使用 这个递交平台，用户可以利用云计算技术将其商业数据存储到IBM的数据保护库。一旦该信息受到保护，用户可以在发生事故后直接从IBM数据中心或其他站点 重获数据。”IBM 收购ArsenalArsenal Digital Solutions原本是美国一家私人控股企业，主要提供在线数据保护服务，IBM是在去年12月宣布收购Arsenal的，当时，Arsenal已经掌握超过20 PB的客户资料，在5大洲拥有67个数据中心。IBM领先的业务连续性和弹性服务同来自Arsenal的可管理服务相结合，将为IBM打造最全面的信息保护服务。这是IBM一系列云计算计划中最新的一个，几个星期前，IBM公司投资了3.6亿美元建设位于北卡罗莱纳州的云计算数据中心。 IBM 建立新的云计算中心IBM对外宣布，公司将投资约4亿美元用于其设在北卡罗来纳州和日本东京的云计算数据中心改造。IBM目前已转型成为全球最大的IT服务商，服务器主机服务就是他们的一大收入来源。而在云计算时代，企业客户不需要再指定租用某几台服务器，而是从整个 数据中心的“云”中随意获取所需的运算能力、存储空间等资源，拥有极为便捷的扩展能力。这种改变将有效提高数据中心资源的利用率，类似IBM这样的厂商当 然不会错过这种机会。除了美国和日本的两家新云计算数据中心，IBM在今年早些时候还宣布了在爱尔兰都柏林、北京和南非约翰内斯堡兴建云计算中心的计划。3.2.3 其它厂商的云计算活动国际IT巨头早已开始了在“云计算” 领域的较力。Microsoft正在秘密开发完全脱离桌面的互联网操作系统“Midori”，取代已经有20多年历史的Windows操作系统，目的是为了大规模应用云计算技术。Microsoft 最近申报了一系列云计算概念方面的专利。它们与Dryad 技术结合在一起瞄准并行计算应用、而不要求开发者是并行计算的专家。3.3 存储云根据 EMC 公司赞助 IDC 进行的研究计划 “Digital Universe” 的分析报告，在整个 2007 年，我们这个世界生成、占用的数字信息及复制总量大约是 281 Exabytes (1 Exabytes=1024 Petabytes ，1 Petabytes = 1024 TB)。 2008年到年中整个世界已经生成了大约 374 EB 的数据；到 2011 年，每年产生的数字信息大约是 1800 EB，10倍于2006 年产生的信息量。Google 每天处理的数据大约是 20 PB。据美国国家档案馆工作人员估计，布什政府电子档案存储量大约为1亿GB，这一数字约为前总统克林顿两届政府档案总量的50倍，是国会图书馆2000万册编目图书内容总量的5倍。每年激增如此庞大的信息量，加上已有的历史数据信息，对整个业界的数据存储、处理带来了很大的机遇与挑战。通过该研究能看出，在可用存储之间与信息 生成总量之间不是严格匹配的，一方面多媒体领域信息增长过快，一方面因为不合理的存储分配、占用情形比比皆是。例如研究表明一封大约 1M 的邮件发出后，经过不同服务器的存储、备份、归档等最后总体占用空间竟然达到惊人的 50M 之多。数据量的爆炸性增加推动人们寻找更加经济有效的方式来存储和利用数据。正如许多机构难以承受独立建设和维护超级计算机系统一样，海量数据的存储和管理也成为许多机构难以承受的压力。云计算的初衷是为了充分发挥计算机闲置资源，提高总体使用率以便达到经济效益，数据存储也应该寻找新的模式，从而有效提高存储利用率而进一步创造价值，盲目的复制、堆积数据是没有出路的。一方面业务数据、特别是关键业务数据是机构经营管理的基础、经验和知识产权的精华，是机构的生命线；另一方面，旧有的数据存储技术已经既不能满足存储和管理爆炸性增长数据的需要，经济上也使得许多难以承受。推动了云存储作为一种革命性的在线存储技术的产生和蓬勃发展。云存储的概念始于A提供的简单存储服务(Simple Storage Service，S3)，同时还伴随着其云计算产品(弹性云计算，EC2)。在Amazon的 S3的服务背后，它还管理着多个商品硬件设备，并捆绑着相应的软件，用于创建一个存储池。这一产品获得了新兴的网络公司和用户的普遍接受，并由此提出了云存储这个术语及其相应的概念。云存储服务的兴起，表明云计算确确实实来到了我们身边。近年来，Internet网上在线的云存储服务市场一直在井喷式增长。市场研究公司IDC预计这一新兴市场份额到2011年将达到7.15亿美元，从2006年和2011年将保持33.3%的年复合增长 率。虽然北美地区目前占据超过一半的市场份额，但到2011年，其他地区份额也会持续增长。领先的A和Goolge采取了一系列行动巩固和扩大自己的原有优势，其它各种各样公司都同时在这个领域做出了急切的动作。一方面，大量的初创公司闯入这一领域寻求自己的机会；另一方面，HP、IBM、Microsoft、Apple、EMC等IT巨头们也摩拳擦掌，积极保持和开拓云存储市场和应用。存储产品巨头EMC把云存储既当成了一次威胁，也看成了一次机会。一方面，它把企业对一站式存储的需求当作一个巨大的缺口，另一方面， 很多的竞争对手已经建立并运行云存储服务，也对EMC造成了巨大的挑战。就在今年2月份， EMC收购了位于西雅图的Pi Corp，此举将加速EMC进军用户存储服务市场的步伐。Microsoft宣布windows live skydrive 向用户开放；当前市场上涌现出一大批新兴的云存储厂商，包括AllMyData、B、eSnips、 Freepository、GoDaddy、iStorage、Mofile、 Mozy、Omnidrive、Openomy、Streamload、 Strongspace 以及 Xdrive等等。从业界公认的几种云计算的服务能力看，都绕不开存储这个基础支撑组件，dSaaS(data-Storage-as-a-Service) 更是把存储提到了首要的位置。而从我们目前能得到的信息来看，在存储层已经解决很好的，恐怕也只有 Google 和 Amazon 两家，至于其他公司可能都还在路上，即使是微软，尽管也有自己的 Dryad ，但是实际上，仍然处于理论阶段，产品化的路还有点距离。从架构模型来看，云存储系统系统比云计算系统多了一个存储层，同时，在基础管理也多了很多与数据管理和数据安全有关的功能，在两者在访问层和应用接口层则是完全相同的。在存储层已经解决很好的、并且获得广泛应用和认可的，恐怕首推 Google 和 Amazon 两家。Amazon 还在S3上一系列数据管理功能，使之广泛地用作备份和恢复系统。3.4 数据库云作为企业IT系统的核心部件之一，数据库承载着最重要的信息资产数据。不过，随着时间的推移、业务的拓展，越来越多的企业发觉正在逐渐失去对数据的 控制力。数据形态的多元化、数据容量如脱缰野马般的爆炸性增长，让企业的数据环境接近容量的极限。与此同时，数据的维护于管理工作日益繁重，DBA（数据库管理员）们日复一日地在备份、优化、扩容、高可用的工作间往复循环。如何解决数据容量激增与管理任务繁琐的矛盾？最近一段时间被业内各界大肆追捧的云计算技术或许担当拯救者的角色。通过营造服务型的数据库应用环境，立足于“云”之上的数据库系统有望被赋予全新的数据服务交付能力。数据库即服务(DBaaS)会随着云计算的向前发展而迅速增长。这一领域预计对中小公司特别具有吸引力。作为广义云计算的一种高级应用，云数据库蕴含着前所未有的数据服务交付能力。它倡导类似于自来水取用一般的服务机制，在理想状态下，它能够支持无限的并发用户，提供永不枯竭的数据应用资源。2008年只是云计算开始步入数据库市场。分析界预计，2009年数据库厂商在云数据库前沿会有更大的举动，将提供更多的数据库云产品、并把更多的数据库功能增加到云中。Amazon自己的云数据库SimpleDB Google的BigTable不开源，但得到了广泛研究数据库厂商Microsoft和Oracle是在2008年开始重视云数据库。最明显的例子就是Microsoft在2008年3月推出SDS(SQL Data Services)。当前 Microsoft的 SQL Server Database Services 看起来比 Amazon的 SimpleDB或 Google的 BigTable l更象一个功能齐全的Internet 关系数据库。该数据库服务计划于2009年提供用户使用。这一行动使Microsoft成为云数据库市场上的第一个大型数据库厂商。Oracle决定允许其数据库和中间件工具在Amazon EC2(弹性计算云)使用，这使基于云的托管成为对其客户群极具吸引力的选择，并使Oracle在云数据库领域赶上Microsoft的步伐。IBM投资EnerpriseDB；EnerpriseDB有一个运行在Amazon EC2上的云版本， 但是，诸如Blist 和 LongJump这样的小公司在过去的一年里仍然希望发出自己的声音。两个开源项目HBase(java)和Hypertable(C+)利用开源Map/Reduce平台Hadoop提供了类似于BigTable的可伸缩数据库实现。