云计算导论第2章.pptx
《云计算导论第2章.pptx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《云计算导论第2章.pptx(66页珍藏版)》请在三一办公上搜索。
1、第二章:云计算系统架构,云计算导论,CONTENTS,目录,2.1 云计算系统架构概念,2.2 云计算系统业务模型,2.3 云计算系统业务模型,2.4 云计算系统部署模型,2.5,云计算开源与标准,移动互联网,物联网,云计算,大数据,人工智能,数据生产与消费,数据收集和传输,数据存储,加工与处理,数据价值发现,呈现和变现,云计算的定位,2.1,云计算系统架构概念,2.1.1云计算架构的产生的背景,IT是信息技术技术行业的统称,其内涵包括三个层次:第一层是硬件,主要指数据存储、处理和传输的主机和网络通信设备。第二层是指软件,包括可用来搜集、存储、检索、分析、应用、评估信息的各种软件,它既包括企业
2、资源计划(ERP)、客户关系管理(CRM)、供应链管理(SCM)、办公自动化(OA)等商用管理软件,也包括用来加强流程管理的工作流管理软件、辅助分析的数据仓库和数据挖掘软件等。第三层是指应用,包括应用ERP、CRM、SCM等软件直接辅助决策。,云计算的定义(NIST定义)云计算是一种按使用量付费的模型,可以随时随地、便捷地、按需地从可配置的计算资源共享池中获取所需的计算资源(包括网络、服务器、存储、应用程序及服务),资源可以快速供给和释放,只需投入较少的管理工作。,云计算的价值,云计算的核心思想,2.1.1 云计算的基本概念及特点,用电,用水,云计算-让用户像使用水和电一样便捷地使用计算资源,
3、2.1.2云计算系统架构特征,2.1.3 云计算的系统架构参考模型,云计算,作为虚拟化的一种延伸,影响范围已经越来越大。但是随着企业IT环境的渐趋负责,需要云计算支持越来越复杂的企业环境,云计算架构呼之欲出。实现企业云计算服务需要多种技术的结合,用软件实现将硬件资源进行虚拟化管理和调度,这就需要云计算系统架构来实现云计算服务平台,提供云服务。业界对云计算的实践经验总结出一套“四层两域”云计算架构。,AWS全球基础设施层RegionsAvailability ZonesEdge Locations,计基础服务层计算存储网络数据库,应用平台服务层内容分发消息队列分布式计算开发工具,管理层管理控制台
4、身份验证监控与自动化监控,应用层,云计算系统架构-亚马逊,生态支撑(紫色部分)资源编排、云市场、开发者服务应用所需要的核心服务(绿色部分)CDN服务、网络服务、中间件服务、安全服务、数据服务资源型服务组件(蓝色部分)计算(ECS、SLB)存储/数据库(OSS、Table Store、RDS)数据计算(Analytic DB、Stream Compute、Max Compute)大规模通用计算平台(橙色部分)分布式系统基础组件(夸父、安全、女娲、伏羲)分布式存储(盘古)监控管理(天基、神农)基础设施(紫色部分)数据中心、高性能Linux服务器集群,云计算系统架构-阿里云飞天架构,A-应用层I/P
5、/S应用部署支持SaaS应用统一运营管理,M-运营管理层异构/异地资源池统一纳管IaaS/PaaS统一管理统一监控/两级平台统一资源视图,S-云总线层基于主流开源架构实现,基于虚拟化和容器的应用快速部署和弹性伸缩支持CI/CD、两级软件资产库统一管理,Re-资源服务层完整资源服务产品和集成方案体系基于容器的微服务基础组件高可靠性电信级VIM和虚拟化层产品,I-基础设施层针对应用场景的操作系统和定制化硬件实现软硬件联合优化,云计算系统架构-移动大云,云计算系统架构模型,2.2,2.2.1云计算系统架构-“四层两域”概览,基础设施层,服务器,存储,网络,操作系统,OS,Infrastructure
6、,Software,数据采集,主要基础硬件设备,包括服务器集群,存储集群,以及由交换机、防火墙、路由器等组成网络设备与信息安全设备数据中心机房配套设施(电力、制冷、安防等),物理资源,云操作系统:实现底层物理资源管理、池化的关键,实现物理资源利用率和资源的弹性使用,运营、运维系统软件,便于对底层硬件的资源使用情况和健康状况进行监控与调配,操作系统,DataManagement,ExternalEquipment,将原始数据存储并作管理,最后提供给DaaS服务来做数据模型处理服务,系统软件,外部设备,外接设备主要是接入和采集设备,2.2.2云计算系统架构-基础设施层,随着软件定义时代的到来,业务
7、不断增长,数据量和系统的压力增大。从小型机到现在流行的x86服务器,有以下几个趋势:1/超融合技术和超融合基础设施将高速增长,开放架构X86小型机替代传统小型机进程加快;2/人工智能技术的发展催生了更多的应用场景需求,高性能计算在互联网、电子商务、金融等非科研行业应用将越来越多,或将推动高性能计算服务器实现爆发性增长,基于GPU、MIC甚至FPGA的异构超算服务器将会在市场占据更大份额;3/软件定义技术落地,软件定义存储(SDS)、软件定义网络(SDN)和网络功能虚拟化(NFV)促进服务器专用应用场景发展;4/服务器芯片竞争将群雄并起,英特尔占据了绝大部分市场份额,但是仍在通过融合SoC、FP
8、GA等技术拓展芯片的更多应用场景。同时IBM Power、ARM等也将继续谋求自己的一席之地。,基础设施-服务器的技术演进趋势,企业存储架构演进:从黑盒子到X86通用硬件,软硬件捆绑采购成本高扩展性不强不满足云时代的存储需求,软硬件解耦TCO大幅降低横向扩展能力强云时代的存储首选,基础设施-存储设备及技术演进趋势,应用程序,文件系统接口,文件系统层,磁盘驱动,应用程序,文件系统接口,文件系统层,磁盘驱动,应用程序,文件系统接口,文件系统层,磁盘驱动,内部网,局域网,互联网,块接口块设备,文件接口服务器,对象接口x86/ARM,块存储,典型适用场景,通信模型,应用于关键业务和数据极度敏感业务性能
9、较高,大多数虚拟机、数据库使用块存储,丰富的共享接口,存储非结构化数据应用于多种场景,尤其是依赖NFS/CIFS/POSIX接口的系统,水平高扩展性,存储非结构化数据,操作及管理简单应用于多种场景,比如网盘云存储,备份,归档等,文件存储,对象存储,基础设施-存储设备及技术演进趋势,随着云计算时代的到来,数据中心网络流量模型发生了很大的变化,16%的流量集中在运营商网络,14%在企业网络,而70%的流量都在数据中心内部。数据中心流量和带宽的指数级增长,大带宽、低延时、高扩展能力已成为数据中心客户的首要诉求。数据中心网络的发展有如下3个典型趋势:,基础设施-网络设备及技术演进趋势,架构扁平化:三层
10、架构二层架构、大二层网络带宽不断增大:10M 100M 1000M 10G 25G(40G)100G越来越开放:传统网络软件定义网络SDN,SDN是未来网络的基础性技术,通过软件定义网络技术,快速响应市场需求,实现网络的快速部署、业务的快速上线、网络的灵活调度、降低网络建设成本、提高网络运营效率SDN(Software Defined Network)由斯坦福大学起源,由ONF定义,是一种转发/控制分离、控制面集中、软件可编程的分层网络架构,SDN提升了网络连接的智能和效率,SDN广泛的应用场景数据中心内多租户虚拟网络数据中心互联,实现大二层网络SD-WAN,全局流量调度优化,基础设施-网络设
11、备及技术演进趋势,裸机时代,虚拟化时代,以应用为中心时代,目标资源池化、按需提供简化开发、降低部署难度根据负载弹性伸缩 代表技术KubernetesMesos,目标提高资源利用率降低管理、运维成本 代表技术VMware vSphereOpenStack,问题资源利用率低管理成本高业务连续性差,数据中心操作系统,平台层也可叫资源层,指以服务的方式交付包括计算、存储、网络等在内的基础设施环境,这个环境通常是一个虚拟化的平台。物理基础设施通过底层的虚拟化技术抽象后可以形成一个统一的资源池,底层资源都将可以被抽象成一系列的可用服务,并可以通过应用程序编程接口(Application Programmi
12、ng Interface,API)或者Web管理控制台进行访问和使用这些服务。平台层提供的服务包括云组件类(云数据库、中间件等)和虚拟化环境(计算、存储、网络等),2.2.3云计算系统架构-平台层,服务器,Hypervisor,CPU,内存,硬盘,网络,计算虚拟化技术,计算虚拟化是指在物理服务器的宿主机操作系统(Host OS)中加入一个虚拟化层,在虚拟化层之上可以运行多个客户端操作系统(Guest OS)。通过分时及模拟技术,将物理服务器的CPU、内存等资源抽象成逻辑资源,向Guest OS提供一个虚拟且独立的服务器硬件环境,提高资源利用率和灵活性。目前主要由VMware公司的ESXi、微软
13、的HyperV和开源的XEN和KVM。随着PaaS、微服务架构的兴起,容器成为日益流行的轻量级虚拟化技术。,云计算关键技术-计算虚拟化,存储虚拟化技术,存储虚拟化是通过采用软件方式对存储硬件资源进行抽象化表现,将一个或多个存储目标设备的服务或功能与其它附加的功能进行集成,通过抽象层统一对使用者提供数据存储服务。分布式存储也是一种新兴的存储虚拟化形式,是指将多台标准服务器组成的集群内的磁盘形成一个共享存储池,采用横向扩展和数据副本的方式,提供存储服务。,云计算关键技术-存储虚拟化,网络虚拟化技术,网络虚拟化是对物理网络及其组件(比如交换机、路由器等)进行抽象,并从中分离网络业务流量的一种技术。采
14、用网络虚拟化可以将多个物理网络抽象为一个虚拟网络,或者将一个物理网络分割为多个逻辑网络软件定义网络SDN改变了传统网络架构的控制模式,将网络分为控制层和数据层。网络的管理权限交给了控制层的控制器软件,通过传输通道,统一下达命令给数据层设备,构建虚拟网络。,云计算关键技术-网络虚拟化,2.2.3云计算系统架构-平台层-云组件类,1,2,3,4,服务层是指集成了企业应用从开发、运维、运营及配套的各种工具和能力的平台环境,主要是面向外部用户提供标准化的云计算服务,以便为客户业务提供有效支撑。服务层可以提供基础设施即服务(IaaS)、平台即服务(PaaS)、软件即服务(SaaS)、数据即服务(DaaS
15、),并提供相关的自动化服务流程和服务接口。,2.2.4云计算系统架构-服务层,四层两域”中的“两域”是指业务域和管理域。业务域主要提供资源和服务,包括四层:基础设施层、平台层、服务层及应用层;管理域主要提供云计算服务的管理,包括云服务运营和云服务运维、安全管理、集成管理等。,2.2.6云计算系统架构-两域,云计算服务集成管理,云计算服务质量管理,云计算系统架构-管理,云计算系统业务模型,2.3,IaaS(基础设施即服务)-租用计算、存储、网络等基础计算资源,PaaS(平台即服务)-在云上部署用户创建的应用软件,SaaS(软件即服务)-通过网络使用提供商的应用软件,开发者服务,网络,虚拟化,服务
16、器,存储,运行时环境,中间件,应用软件,DaaS(数据即服务)-通过数据提供服务的平台,数据服务,2.3 云计算的业务模型,云计算(IaaS)最早的起源于AWS(亚马逊)的EC2(ElasticComputeCloud)产品,后随着IBM-Google并行计算项目(2007年)将该类服务定义为云计算而迅速发展普及。当时IBM-Google并行计算项目还处于研究和科研用途,EC2已经是一个相当商业化的云计算产品了。亚马逊的AWS系列产品包括了很多云计算服务,从而奠定了亚马逊作为云计算市场领军人物的地位。随着IaaS服务的兴起,众多厂商开始参与到云计算行业的大军,开始通过互联网提供基于IaaS的包
17、括服务器、操作系统、磁盘存储、数据库和/或信息资源等数据中心服务。,IaaS起源和发展,IaaS(Infrastructure as a Service),将基础架构资源以服务的形式交付,IBM-Google并行计算项目,2.3.1云计算的业务模型-IaaS起源及发展,IaaS可提供弹性计算能力、云存储、云网络、安全、云监控等软硬件服务能力,典型的IaaS服务,主流IaaS服务提供商,2.3.1云计算的业务模型-IaaS提供的服务,我需要一台服务器,给我配两个CPU,16G内存,100G硬盘再加四块网卡,我需要10台虚拟机,2CPU,8G内存,50G硬盘,2.3.1云计算业务模型-IaaS服务
18、举例,随着云计算时代的来临,虚拟化管理平台 逐步走向开放平台架构,多种厂家的虚拟机可以在开放的平台架构下共存,不同的应用厂商可以基于开放平台架构不断的丰富云应用。一时多种开源架构兴起如OpenNebula、Eucalyptus、CloudStack、OpenStack等,随着社区活跃度和云计算主流厂商的技术选择,Openstack成为主流的开源架构。,OpenStack是什么?OpenStack是由Rackspace和美国宇航局NASA在2010年发起的开源项目Rackspace当时推出了云主机和云存储服务,但竞争不过Amazon,于是开源了云存储NASA提供了Nova的初始代码,NASA不想
19、花精力维护代码,于是和Rackspace合作开源。,2.3.1云计算业务模型-IaaS-Openstack开源架构,Openstack项目是由美国国家航天局(NASA)和RackSpace合作发起的云计算开源软件,提供计算,网络,存储等资源的管理调度功能。2010年6月以Apache许可证开源。2012年成立OpenStack Foundation负责社区的管理和日常工作。目前社区已有来自187个国家的82000多名注册会员,有660多个公司参与支持OpenStack社区。,OpenStack开源社区的组件已经比较完善目前OpenStack生态系统除了包括Nova(计算资源管理)、Swift(
20、对象存储管理)、Glance(镜像管理)、Cinder(块存储管理)和Neutron(网络管理)外,还包括KeyStone(认证管理)、Horizon(管理Portal)、Heat(流程管理)和Ceiiometer(监控计量管理)等组件以及一系列孵化项目和工具。,OpenStack已经成为云计算IaaS服务的参考实现。,芯片厂商,虚拟化平台,服务器,存储,网络,操作系统,集成服务商,运营商积极参与OpenStack社区,形成较为完备的开源生态系统。,OpenStack开源项目介绍,October 2010Nova,Swift,OpenStack版本发展(经历了17个版本,版本以开峰会地名命名)
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 计算 导论

链接地址:https://www.31ppt.com/p-4489483.html