云计算基础知识介绍ppt课件.pptx
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1、华信邮电咨询设计研究院有限公司2010年11月,云计算基础知识介绍,目录,1,云计算概述,2,3,云计算主要技术,云计算产业及应用情况,电信运营商与云计算,4,云计算已经成为IT的发展趋势,行业环境分析,云计算 一种新的突破式创新,云计算,随需应变的计算,软件即是服务,效用计算,网格计算, 基于网络的应用订购, 把计算资源作为一种可计量的服务提供出来, 用并行计算解决大的计算问题, 整合的端到端业务,能够快速响应任何客户需求、市场机会或者外部威胁, 在任何时间、任何地点访问动态提供的IT资源,云计算的推动力商业需求: 降低IT成本、简化IT管理和快速响应市场变化运营的需求:规范流程、降低成本、
2、节约能源计算的需求:更大的数据量、更多的用户技术的进步:虚拟化、多核、自动化、Web技术,“到2012年, 80%的财富1000强企业将使用云计算服务”“到2013年全球云计算服务市场(包括采用云计算技术的传统服务和新创建的云计算服务)将增长至1501亿美元,为2009年的2.7倍” - Gartner,云计算定义,云计算的运营定义,云计算是一个方便灵活的计算模式,它是按需,可通过网络进行访问和使用的计算资源的共享池(例如,网络,服务器,存储,应用程序服务),它以用最少的管理付出,与服务供应商有最少的交互的前提下,可以达到将各种计算资源迅速的配置和推出。(该定义来自NIST由美国政府的国家标准
3、和技术部门针对云计算的定义发表的最新草案),云的提供角度虚拟化资源高自动化简化和标准化动态调整0的成本增长,云的用户角度简单到实用单位付费资产变成费用标准付费灵活交付,云计算是一种新兴的IT交付方式, 应用,数据,和IT资源能够通过网络作为标准服务在灵活的价格下快速的提供最终用户云计算是一种对大数量的虚拟资源,从管理上, 能够自动集中简化和灵活的来提供服务.,云计算技术状态处于快速发展阶段,Gartner09技术预测,技术触发期,被夸大的预期峰值,启蒙斜坡,稳定的生产期,幻灭的低谷,云计算目前处于最高期望点、炒作高峰期!,云计算的类型和服务层次,Infrastructure as a Serv
4、ice以服务的形式提供虚拟硬件资源,如虚拟主机/存储/网络/数据库管理等资源。用于无需购买服务器、网络设备、存储设备,只需通过互联网租赁即可搭建自己的应用系统典型应用:Amazon Web Service (AWS),Platform as a Service提供应用服务引擎,如互联网应用编程接口/运行平台等。用户基于该应用服务引擎,可以构建该类应用。典型应用:Google AppEngine, F, Microsoft Azure服务平台,Software as a Service用户通过Internet (如浏览器)来使用软件。用户不必购买软件,只需按需租用软件典型应用:Google Do
5、c, S, Oracle CRM OnDemand, Office Live Workspace,面向外部用户需求,通过开放网络提供云计算服务IDC,GoogleApp,Saleforce在线CRM,按提供的服务类型,按云服务的对象,大型企业按照云计算的架构搭建平台,面向企业内部需求提供云计算服务企业内部数据中心等,兼顾以上两种情况的云计算服务Amazon Web Server等既为企业内部又为外部用户提供云计算服务,规范云计算管理的一套完整的管理规则,实现端到端的流程管理,采用工作流引擎来协调各个部门的合作,执行 IT 资源的自动分配和回收,资源的自动部署,虚拟的服务器池、共享的存储系统、网
6、络和硬件管理软件,服务为中心IT管治,端到端服务请求平台,云计算管理平台,灵活的基础架构,基础云架构,服务云架构,基础层,平台层,应用层,云计算架构,云计算的优势,降低总体拥有成本 (TCO),通过计算资源共享及动态分配,提高资产利用率减少能耗,节能减排减少管理成本,共享架构标准化,提升业务连续性奠定SOA的基础可利用通用IT工具,提高灵活性,系统资源池化对应用屏蔽底层资源的复杂度平台开放,扩展灵活,选择性强,MailTrust为遍布全球的超过10万个商业伙伴保存邮件账号信息,使用Amazon AWS 作为了备份解决方案,节约了超过75%的成本。Animoto 是一个在线视频生成程序,使用 E
7、C2 快速地扩展了处理能力度过峰值,它曾经使用 3500 个同时运行的虚拟实例。 Google 的服务器利用率可以达到一般企业中的利用率的280%利用Google App Engine或微软Azure提供的各种API和服务组件,可以快速开发应用并提供服务。,目录,1,云计算概述,2,3,云计算主要技术,云计算产业及应用情况,电信运营商与云计算,4,云计算的核心,云计算的运营定义,自优化,x86虚拟化,小型机虚拟化,网络虚拟化,存储虚拟化,自动化,监控和计量,服务管理,云计算,Web2.0,虚拟化:作为实现资源共享和弹性基础架构的手段,将IT资源和新技术有效整合服务管理:以服务为核心,将资源模块
8、化、服务化,提供给最终用户自动化:实现自动快速的任务分发、资源部署和服务响应,提高运维管理效率,云计算的本质核心:以虚拟化的硬件体系为基础,以高效服务管理为核心,提供自动化的,具有高度可伸缩性、虚拟化的硬、软件资源服务,云计算技术框架,分布式文件系统,大规模并行计算,结构化分布式数据存储,虚拟化,云计算,云管理平台:实现对于云计算平台资源的管理、硬件及应用系统的性能和故障监控分布式文件系统:可扩展的支持海量数据的分布式文件系统,用于大型的、分布式的、对大量数据进行访问的应用。它运行于廉价的普通硬件上,提供容错功能(通常保留数据的3份拷贝),典型技术为GFS/HDFS/KFS以及中国移动提出的H
9、yperDFS大规模并行计算:在分布式并行环境中将一个任务分解成更多份细粒度的子任务,这些子任务在空闲的处理节点之间被调度和快速处理之后,最终通过特定的规则进行合并生成最终的结果。典型技术为MapReduce结构化分布式数据存储:类似文件系统采用数据库来存储结构化数据,云计算也需要采用特殊技术实现结构化数据存储,典型技术为BigTable/Dynamo以及中国移动提出的HugeTable虚拟化:即资源的抽象化,实现单一物理资源的多个逻辑表示,或者多个物理资源的单一逻辑表示,云管理平台,云计算架构-LEVEL 0视图,云服务提供面向云服务消费者,提供统一登录界面和访问根据云服务资源状况和消费者需
10、求,包装云服务资源对云服务的消费设立服务等级,按需计费管理云消费者状态和请求简化和标准化云服务管理运行维护云计算架构系统,保障云架构的稳定和可靠云服务资源软件即服务SaaS平台即服务PaaS基础架构即服务IaaS,云计算架构-LEVEL 1视图,云服务提供,服务目录与服务门户云服务消费者接口提供服务清单、服务说明等用户管理对云服务消费者的权限管理、帐务管理、信息管理等4A管理对云架构内的访问、权限、审计和XX的安全管理客户服务管理云服务消费者的服务请求、服务受理、投诉建议等的管理SLA管理云服务的等级协定管理,定义和管理云服务的响应时间、响应级别等计费管理管理云服务的费率、批价、计费/收费、账
11、务、优惠等,业务连续性保障管理通过建立容灾备份系统等保障云服务的持续运行云服务开发和运行环境插件化的云服务开发和测试框架集成的运行时环境,云服务管理,运维管理IT运维管理流程基于ITIL的IT服务管理,保障运维工作的规范化和标准化运维自动化管理通过自动化手段,对大规模的云架构内系统进行维护,提高运维管理效率和管理质量,提高对服务需求的响应速度统一监控管理对云架构内软硬件及应用系统进行全方位的监控管理,安全管理服务器安全管理服务器的安全加固防病毒管理等,数据安全管理数据存储加密数据传输加密数据备份,网络安全管理防入侵管理安全域管理,基础架构云计算(IaaS)架构,物理资源层物理资源实体的提供层,
12、包括:服务器资源存储资源网络资源虚拟化平台层将物理资源实体进行虚拟化,以实现对物理资源的整合、池化和共享资源服务提供层将虚拟化的物理资源进行分割和包装,形成可对外提供服务的虚拟资源根据服务对象需求,灵活、动态调配虚拟资源,主要虚拟化技术,前端数据中心虚拟化组件虚拟化:设备层面IDS/IPS,VRF,VDC ,防火墙交换系统虚拟化:系统层面VSS N:1,提供更好的可用性VPC Nexus N:1 提供更好的网络扩展能力网络虚拟化:连接层面VPN,MPLS/VPN,VLAN,VNet,OTV网络服务虚拟化:服务层面应用加速、L4-7交换机,安全服务,广域网优化技术服务器和后端存储虚拟化:存储虚拟
13、化与统一IO :DCE :数据中心以太网, Unified IO/FCoE VSAN:虚拟SAN技术服务器及桌面虚拟化 :x86服务器虚拟化小型机分区技术VDI技术:虚拟桌面技术,前端,虚拟 SANs/统一IO,虚拟存储,虚拟网络服务,Virtual Firewall Context 1,Virtual SSLContext 3,虚拟机,前端虚拟化,Virtual Firewall Context 1,Virtual Firewall Context,Virtual SLBContext,Virtual SSLContext 3,Virtual SSLContext,后端,小型机虚拟化技术,例
14、子:Sun Dynamic Domain,HP nPartitions性能:高缺陷:资源无法动态调整,需要停机,Adjustablepartitions,分区控制器,.,SMP Server,OS,Apps,OS,Apps,Hypervisor集成在firmware里,SMP Server,.,OS,Apps,OS,Apps,Firmware,SMP Server,Hypervisor,.,OS,Apps,OS,Apps,硬件分区,逻辑分区,软件分区,通过板卡物理划分和电路控制实现分区资源划分,通过内嵌的CPU指令实现分区资源的划分,通过软件系统调用实现分区资源划分,例子:HP vpar, S
15、un LDom, IBM LPar性能:高缺陷:部分版本不支持跨服务器间的动态迁移;HP/SUN在硬件分区的基础上划分逻辑分区,例子:HP IVM, KVM,SUN Solaris Container性能:低 (IO损失10%以上,有可能达到50%)缺陷:性能差,稳定性差,注:还有一种“OS域”方式实现的虚拟化,即在一个OS上隔离出不同的进程空间给不同用户,比如Solaris Container的桌面版,其稳定性、性能极差,只能用于开发测试,不能用于生产环境,x86虚拟化技术比较,结合x86虚拟化技术比较,一般x86采用完全虚拟化的方式实现。一般x86平台的虚拟化CPU内核与内存之比大于等于1
16、:2,最好是1:4。,x86虚拟化技术产品比较,性能问题,成本,计算能力限制,只能在同类指令集的CPU之间进行虚拟化(除x86除外)无法跨CPU指令集进行虚拟化(如POWER到Sparc如Power到Sparc,如Intel VT-x到AMD Pacifica),无法跨平台虚拟化,必须仔细分许业务对计算能力的需求特点,选择合适的服务器虚拟化方式提供IaaS的云计算,有一定的性能损失,在小型机上可以忽略在X86上性能损失较大,只有特定情况才可能节约成本,X86上单个虚拟机最多4个CPU,最多支持64CPU物理机RISC没有此限制,只能从大型设备虚拟化小型设备,无法将多台小型设备虚拟为一台大型设备
17、,无法实现聚合,虚拟化软件需要额外的投资,服务器虚拟化的限制,基于智能化交换机的虚拟存储,基于集成化设备的虚拟存储,基于存储阵列的虚拟存储,本地的虚拟化管理,IP, FC, ATM,Remote Replication,异构存储环境,异构服务器环境,remote SAN,基于网络的虚拟化管理,存储小家电,存储网络(SAN),SAN存储虚拟化技术,Host Zone,Storage Zone,集成化设备,基于集成化设备的虚拟存储方式都需要在SAN交换机侧增加存储集成化设备,通过集成化设备将镜像映射到外围存储设备上,除了分配数据外,对外围存储设备没有任何控制。集成化设备一般是通过逻辑卷管理来实现虚
18、拟存储技术。逻辑卷管理为从物理存储映射到逻辑上的卷提供了一个虚拟层。服务器只需要处理逻辑卷,而不用管理存储设备的物理参数。,基于集成化设备的虚拟存储技术厂家主要有IBM的SVC、HP的SVSP、Network Appliance以及DataCore等。,基于集成化设备的虚拟存储,基于智能化交换机的虚拟存储方式需要将传统的SAN交换机替换为智能化SAN交换机。该方式通过智能化交换机将逻辑镜像映射到外围存储设备,除了分配数据外,对外围存储设备没有任何控制。基于智能化交换机的存储虚拟技术与基于集成化设备的虚拟技术类似。,基于智能化交换机的虚拟存储技术厂家主要有Invista(EMC)、McData、
19、Brocade、QLogic 以及 Cisco等。,Storage Zone,Host Zone,智能化交换机,Control PathMetaData,Fast PathIntell. Blades,基于智能化交换机的虚拟存储,基于存储阵列的虚拟存储方式一般是存储厂商实施的,外围存储设备需要连接到具备虚拟化能力的存储阵列上。该方式通过存储阵列的智能控制器将逻辑镜像映射到外围存储设备,除了分配数据外,能对同一存储厂商的设备进行控制和管理。基于存储阵列的虚拟存储设备主要通过大规模的RAID子系统和多个I/O通道连接到服务器上,智能控制器提供LUN访问控制、缓存和其他如数据复制等的管理功能。,基于
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