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培训云计算基础知识
云计算基础知识
1.提纲
云计算概念
云计算简史
云计算的三种服务模式
云计算平台架构
云计算特征
桌面云(桌面虚拟化)
传统的IT设施与桌面云部署的对比
云计算的现状
2.云计算概念
云计算(cloudcomputing)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。
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。
云计算(CloudComputing)是网格计算(GridComputing)、分布式计算(DistributedComputing)、并行计算(ParallelComputing)、效用计算(UtilityComputing)、网络存储(NetworkStorageTechnologies)、虚拟化(Virtualization)、负载均衡(LoadBalance)等传统计算机和网络技术发展融合的产物。
3.云计算简史
著名的美国计算机科学家、图灵奖(TuringAward)得主麦卡锡(JohnMcCarthy,1927-)在半个世纪前就曾思考过这个问题。
1961年,他在麻省理工学院(MIT)的百年纪念活动中做了一个演讲。
在那次演讲中,他提出了象使用其它资源一样使用计算资源的想法,这就是时下IT界的时髦术语“云计算”(CloudComputing)的核心想法。
云计算中的这个“云”字虽然是后人所用的词汇,但却颇有历史渊源。
早年的电信技术人员在画电话网络的示意图时,一涉及到不必交待细节的部分,就会画一团“云”来搪塞。
计算机网络的技术人员将这一偷懒的传统发扬光大,就成为了云计算中的这个“云”字,它泛指互联网上的某些“云深不知处”的部分,是云计算中“计算”的实现场所。
而云计算中的这个“计算”也是泛指,它几乎涵盖了计算机所能提供的一切资源。
麦卡锡的这种想法在提出之初曾经风靡过一阵,但真正的实现却是在互联网日益普及的上世纪末。
这其中一家具有先驱意义的公司是甲骨文(Oracle)前执行官贝尼奥夫(MarcBenioff,1964-)创立的Salesforce公司。
1999年,这家公司开始将一种客户关系管理软件作为服务提供给用户,很多用户在使用这项服务后提出了购买软件的意向,该公司却死活不干,坚持只作为服务提供,这是云计算的一种典型模式,叫做“软件即服务”(SoftwareasaService,简称SaaS)。
这种模式的另一个例子,是我们熟悉的网络电子邮箱(因此读者哪怕是第一次听到“云计算”这个术语,也不必有陌生感,因为您多半已是它的老客户了)。
除了“软件即服务”外,云计算还有其它几种典型模式,比如向用户提供开发平台的“平台即服务”(Platform.asaService,简称PaaS),其典型例子是谷歌公司(Google)的应用程序引擎(GoogleAppEngine),它能让用户创建自己的网络程序。
还有一种模式更彻底,干脆向用户提供虚拟硬件,叫做“基础设施即服务”(InfrastructureasaService,简称IaaS),其典型例子是亚马逊公司(Amazon)的弹性计算云(AmazonElasticComputeCloud,简称EC2),它向用户提供虚拟主机,用户具有管理员权限,爱干啥就干啥,跟使用自家机器一样。
1983年,太阳电脑(SunMicrosystems)提出“网络是电脑”(“TheNetworkistheComputer”),2006年3月,亚马逊(Amazon)推出弹性计算云(ElasticComputeCloud;EC2)服务。
2006年8月9日,Google首席执行官埃里克·施密特(EricSchmidt)在搜索引擎大会(SESSanJose2006)首次提出“云计算”(CloudComputing)的概念。
Google“云端计算”源于Google工程师克里斯托弗·比希利亚所做的“Google101”项目。
2007年10月,Google与IBM开始在美国大学校园,包括卡内基梅隆大学、麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学柏克莱分校及马里兰大学等,推广云计算的计划,这项计划希望能降低分布式计算技术在学术研究方面的成本,并为这些大学提供相关的软硬件设备及技术支持(包括数百台个人电脑及BladeCenter与Systemx服务器,这些计算平台将提供1600个处理器,支持包括Linux、Xen、Hadoop等开放源代码平台)。
而学生则可以通过网络开发各项以大规模计算为基础的研究计划。
2008年1月30日,Google宣布在台湾启动“云计算学术计划”,将与台湾台大、交大等学校合作,将这种先进的大规模、快速计算技术推广到校园。
2008年2月1日,IBM(NYSE:
IBM)宣布将在中国无锡太湖新城科教产业园为中国的软件公司建立全球第一个云计算中心(CloudComputingCenter)。
2008年7月29日,雅虎、惠普和英特尔宣布一项涵盖美国、德国和新加坡的联合研究计划,推出云计算研究测试床,推进云计算。
该计划要与合作伙伴创建6个数据中心作为研究试验平台,每个数据中心配置1400个至4000个处理器。
这些合作伙伴包括新加坡资讯通信发展管理局、德国卡尔斯鲁厄大学Steinbuch计算中心、美国伊利诺伊大学香宾分校、英特尔研究院、惠普实验室和雅虎。
2008年8月3日,美国专利商标局网站信息显示,戴尔正在申请“云计算”(CloudComputing)商标,此举旨在加强对这一未来可能重塑技术架构的术语的控制权。
2010年3月5日,Novell与云安全联盟(CSA)共同宣布一项供应商中立计划,名为“可信任云计算计划(TrustedCloudInitiative)”。
2010年7月,美国国家航空航天局和包括Rackspace、AMD、Intel、戴尔等支持厂商共同宣布“OpenStack”开放源代码计划,微软在2010年10月表示支持OpenStack与WindowsServer2008R2的集成;而Ubuntu已把OpenStack加至11.04版本中。
2011年2月,思科系统正式加入OpenStack,重点研制OpenStack的网络服务。
2011年10月20日中国盛大集团宣布旗下产品MongoIC正式对外开放,这是中国第一家专业的MongoDB云服务,也是全球第一家支持数据库恢复的MongoDB云服务。
4.云计算的三种服务模式
公有云
公有云通常指第三方提供商为用户提供的能够使用的云,公有云一般可通过Internet使用,可能是免费或成本低廉的。
意义:
能够以低廉的价格,提供有吸引力的服务给最终用户,创造新的业务价值,公有云作为一个支撑平台,还能够整合上游的服务(如增值业务,广告)提供者和下游最终用户,打造新的价值链和生态系统。
私有云
私有云(PrivateClouds)是为一个客户单独使用而构建的,因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效控制。
该公司拥有基础设施,并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式。
私有云可部署在企业数据中心的防火墙内,也可以将它们部署在一个安全的主机托管场所。
优点:
1.数据安全;2.SLA(服务质量)稳定;3.充分利用现有硬件资源和软件资源;4.不影响现有IT管理的流程——假如使用公有云的话,将会对IT部门流程有很多的冲击,比如在数据管理方面和安全规定等方面。
混合云
混合云,是目标架构中共有云、私有云和/或者公众云的结合。
由于安全和控制原因,并非所有的企业信息都能放置在公有云上,这样大部分已经应用云计算的企业将会使用混合云模式。
很多将选择同时使用公有云和私有云,有一些也会同时建立公众云。
5.云计算平台架构
一般来讲,云计算平台被解释为如下的架构,图1所示。
云计算平台架构
最下的一层是IaaS(Infrastructure-as-a-Service):
基础设施即服务,提供CPU,网络,存储等基础硬件的云服务。
例如朗业VCM。
再上一层是PaaS(Platform-as-a-Service):
平台即服务,提供类似于操作系统层次的服务与管理,例如朗业优控云管理平台。
最后一层是SaaS(Software-as-a-Service):
软件即服务,就是我们所熟悉的软件即服务。
事实上SaaS的概念的出现要早于云计算,只不过云计算的出现让原来的SaaS找到了自己更加合理的位置。
本质上,SaaS的理念是:
有别的传统的许可证付费方式(比如购买WindowsOffice),SaaS强调按需使用付费。
例如朗业U客宝——销售管理系统。
6.云计算特征
通常云计算服务应该具备以下几条特征:
基于虚拟化技术快速部署资源或获得服务
实现动态的、可伸缩的扩展
按需求提供资源、按使用量付费
通过互联网提供、面向海量信息处理
用户可以方便地参与
形态灵活,聚散自如
减少用户终端的处理负担
降低了用户对于IT专业知识的依赖
核心特性
云计算图解
▪敏捷使用户得以快速的,且以低价格的获得技术架构资源
▪应用程序界面API的可达性是指允许软件与云以类似“人机交互这种用户界面设施交互相所相一致的方式”来交互。
云计算系统典型的运用基于REST网络架构的API.
▪在公有云中的传输模式中支持已经转变为运营成本,故费用大幅下降。
很显然的降低了进入门栏,这是由于体系架构典型的是由第三方提供,且无需一次性购买,且没有了罕见的集中计算任务的压力。
称为计算资源包的通用计算基础上的原则在细粒度上基于用户的操作和更少的IT技能被内部实施。
▪设备和本地依赖允许用户通过网页浏览器来获取资源而无需关注用户自身是通过何种设备或在何地介入资源(如PC,移动设备等)。
通常设施是在非本地的(典型的是由第三方提供的),并且通过英特网获取,用户可以从任何地方来连接。
▪一种称为多租户的软件架构技术允许在多用户池下共享资源与消耗:
▪体系结构的中央化使得本地的耗用更少(例如不动产,电力等)。
▪峰值负载能力增加(用户无需建造最高可能的负载等级)。
▪原先利用率只有10-20%的系统利用效率增加了。
▪如果多个冗余站点被使用,则改进了可靠性,这允许我们设计云计算以符合商业一致性以及灾备。
▪可扩展性经由在合理粒度上按需的服务开通资源,接近实时的自服务,无需用户对峰值负载进行工程构造。
▪性能受到监控,同时一致性以及松散耦合架构通过webservices作为系统接口被构建起来。
▪因为数据集中化了,故安全性得到了提升,增加了关注安全的资源等,但对特定敏感数据的失控将是持续关注的,且内核存储的安全性缺少关注。
较之传统系统而言,安全性的要求更加高。
部分原因是提供商可以专注于用户所无法提供的资源之安全性解决方案然而当“数据分布在更广的范围以及更多数量的设备上”时,以及在由“不相关的多个用户使用的多终端系统“时,安全性的复杂性极大的增加了。
用户获取安全审计日志变得不太可能了。
私有云的发展动力部分是源自客户对设备的掌控以及避免丢失安全信息。
▪维护云计算应用是很简单的,因为显而易见用户无需再在本机上进行安装。
一旦改变达到了客户端,它们将更容易支持以及改进。
7.桌面云(桌面虚拟化)
概念
桌面虚拟化是指将计算机的桌面进行虚拟化,以达到桌面使用的安全性和灵活性。
桌面虚拟化技术,维基百科上给出的定义是:
“Desktopvirtualization(或者成为VirtualDesktopInfrastructure)是一种基于服务器的计算模型,VDI概念最早由虚拟化厂商VMware提出,目前已经成为标准的技术术语。
虽然借用了传统的瘦客户端的模型,但是让管理员与用户能够同时获得两种方式的优点:
将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理;同时用户能够获得完整PC的使用体验。
用户可以通过瘦客户端,或者类似的设备在局域网或者远程访问获得与传统PC一致的用户体验。
内容
简单的来说,桌面虚拟化是指:
支持企业级实现桌面系统的远程动态访问与数据中心统一托管的技术。
一个形象的类比,就是今天,我们可以通过任何设备、在任何地点,任何时间访问在网络上的我们的邮件系统,或者网盘;而未来我们可以通过任何设备,在任何地点,任何时间访问在网络上的属于我们个人的桌面系统。
价值
为何要实现桌面虚拟化?
为什么要转变传统的PC使用方式?
更灵活的访问和使用
从IT技术诞生到推广,就伴随着一对矛盾:
即用户使用与IT管理的矛盾:
早期的大机时代,用户的使用与管理工作都位于机房内,用户使用不方便,但是管理员管理相对简单;
PC出现,用户无须去机房工作,更方便的使用IT技术,但是管理员的管理工作复杂化了,管理工作随着PC的分散化,也分散化了,即使网络出现使得管理工作一定程度地可以通过网络完成,但是成功率依然比较低,管理能力有限;
今天,网络访问不再是瓶颈,虚拟桌面技术的出现解决了这对矛盾:
用户可以远程访问桌面系统,获得和PC完全一致的体验;
管理员也只需要在数据中心就可以轻松完成所有的管理工作
所以桌面虚拟化技术实质上是将用户使用与系统管理进行了有效的分离。
这样带来的直接好处,就是用户对桌面的访问就不需要被限制在具体设备、具体地点和具体时间了。
我们可以通过任何一种满足接入要求的设备,就可以访问我们的桌面。
这样,员工就可以不必在公司加班,而可以回家通过家里的设备,访问公司的桌面,继续工作,并同时能够保证数据安全(因为只有图像传输到家里的设备上)。
出差同样可以不必带电脑,而只要找到一个能上网的设备就可以使用自己的桌面。
办公人员甚至可以通过手机以及平板电脑访问自己的桌面。
更广泛与简化的终端设备支持
作为云计算的一种方式,由于所有的计算都放在服务器上,终端设备的要求将大大降低,不需要传统的台式机,笔记本;而正如维基百科所说,瘦客户端又重新回到我们的视野,而且智能手机,上网本,接近报废的PC等设备甚至于电视,都成为可用设备。
而这恰恰是云计算的灵魂所在,目前Google也在研发所谓的基于互联网的操作系统,相信这还需要一段时间,但是桌面虚拟化技术已经让这种愿景变为现实。
在虚拟桌面的推动下,未来的企业IT可能会更像一个电视网络,变得更加灵活,易用:
我们可以使用各种设备,电脑,瘦客户端,手机,电视以及键盘,鼠标或者其他外设(比如wii的手柄),像看电视和选台一样去访问桌面或者应用;
而这些应用与桌面都是在服务商或者数据中心运行和管理的,他们得角色就好比发送信号的电视台,信号通过网络发送到各个“电视屏幕“上(当然网络目前是互联网,未来中国能够三网融合的时候,那么这个网络将可能是任何一个网络)
而各种应用,桌面,就好像我们今天看到的各种电视节目或者频道一样。
作为内容被专业的提供商提供出来。
由于计算全发生在计算中心,所以客户端的压力大大降低,更简化的客户端可以得到广泛使用,终端设备的可选择性更广泛,可以满足不同的应用需求。
终端设备采购、维护成本大大降低
这种IT架构的简化,带来的直接好处就是终端设备的采购成本降低。
以瘦客户端为例,一个瘦客户端的采购成本为2000左右,而pc目前价格在4000左右,则每台客户端的能够节省2000元,投资到物理服务器,按照1:
1的压缩比(所有人都同时使用虚拟桌面),则10万元的服务器只要能够负载50个虚拟桌面,硬件投资成本就相等。
但是一般压缩比不会为1:
1,更重要的是,瘦客户端的报废周期一般6-8年,比PC长一倍,则终端投资二期就直接减少。
另外,现有的PC系统也可以大大延长使用周期,只要外设可用,就可以转化为普通终端。
间接降低了电子垃圾的产生数量。
集中管理、统一配置,使用安全
由于计算发生在数据中心,所有桌面的管理和配置都在数据中心进行,管理员可以在数据中心进行对所有桌面和应用进行统一配置和管理。
例如系统升级、应用安装,等等。
避免了传统由于终端分布造成的管理困难和成本高昂。
尤其对于学校机房、教学中心等大规模的,多变需求的应用场景(频繁更换操作系统),非常适合。
由于传递的只是最终运行图像,所有的数据和计算都发生在数据中心,则机密数据和信息不需要通过网络传递,增加了安全性,另外这些数据也可以通过配置不允许下载到客户端,保证用户不会带走、传播机密信息。
降低耗电、节能减排
传统PC一般在200W以上,而瘦客户端在25w左右,耗电量接近十分之一,而服务器的计算压力会带来一定程度的耗电量的上升,但是与客户端的大数量相比,可以忽略。
所以一年的电费也会降低90%左右。
而耗电的减少,也意味这碳排放的减少,适应了低碳时代的要求。
需要强调的是,桌面虚拟化的优势,是典型具有规模效应的,终端数量越多,上述的收益和优势越突出。
解决方案
桌面虚拟化是在物理服务器上安装虚拟主机系统,由虚拟主机系统模拟出操作系统运行所需要的硬件资源,如:
CPU、内存、网卡、存储等。
操作系统运行在这些虚拟的硬件资源之上,可以达到多个操作系统共享物理服务器的硬件资源,从而提高资源利用率。
虚拟桌面的存储和执行(包括操作系统、应用程序和用户数据)都集中在数据中心,用户使用终端设备通过远程协议(如:
RDP、ICA、PCoIP)进行访问。
桌面虚拟化将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理;同时用户能够获得完整PC的使用体验。
用户可以通过瘦客户端,或者类似的设备在局域网或者远程访问获得与传统PC一致的用户体验。
是一种仅将操作系统桌面呈现在用户面前的技术,由服务器端完成运算。
可以结合服务器虚拟化和应用虚拟化进行。
提供的功能
桌面虚拟化解决方案提供的功能主要包括基本功能、用户使用便利要求、应用虚拟化、维护管理和可靠性等方面。
其中,基本功能包括多种方式接入、支持无差别的多应用访问、支持多虚拟机、支持主流操作系统、支持主流存储技术;
用户便利使用要求包括系统可随时随地访问且支持个性化桌面,支持SSO,支持网络存储空间的动态分配,支持音频输入输出等;
应用虚拟化指将应用程序从底层操作系统分离出来,支持虚拟桌面与应用软件虚拟化间的无缝集成;
此外,桌面虚拟化还需支持多种部署、维护方式,能提供丰富的管理维护手段,同时具备电信级兼容性和可靠性。
特点
1、快速、灵活部署:
按需申请、快速发放、无需搬运沉重的PC主机,统一接入、随时随地访问;
2、提高资源利用率:
统一管理后台数据中心资源,并统一进行调度管理,将资源的利用率最大化;
3、数据存放安全可靠:
数据存放在后台数据中心,安全可靠。
且访问虚拟桌面时在网络上传输的都是图片信息,不易被他人通过网络窃取信息;
4、维护便利:
瘦终端无须软件维护;虚拟桌面维护工作可在后台统一进行,非常便利; 5、节能减排:
采用桌面虚拟化系统,因瘦终端功耗很低,同时,数据中心的资源利用率又较高,因此,可达到节省成本、节能减排的目标。
8.传统的IT设施与桌面云部署的对比
传统电脑硬件建设成本高;朗业桌面云硬件建设成本低。
传统电脑数量多,正版软件授权购买个数多,成本昂贵;朗业桌面云服务器数量少,正版软件授权购买个数少,成本低廉。
传统电脑数量多,功率大,能耗高;朗业桌面云服务器数量少,终端功率小,能耗低。
传统电脑资源浪费严重,利用率低;朗业桌面云资源浪费少,利用率高。
传统电脑系统日常运维管理复杂,工作量大;朗业桌面云系统运维管理简单,工作量小。
传统电脑系统和数据安全可靠性低;朗业桌面云系统和数据安全可靠性高。
传统电脑内部资料保密性低,难监管,容易外泄;朗业桌面云内部资料保密性高,易监管,不易外泄。
传统电脑桌面无法移动使用,异地办公难以实现;朗业桌面云能随时随地接入,完全实现异地办公。
传统电脑体积大,占用空间大;朗业桌面云终端体积小,基本不占用空间。
此外,使用朗业桌面云,云桌面性能可以达到与服务器CPU处理能力相当,带来明显的性能、速度提升
9.云计算的现状
云计算是个热度很高的新名词。
由于它是多种技术混合演进的结果,其成熟度较高,又有大公司推动,发展极为迅速。
Amazon、Google、IBM、微软和Yahoo等大公司是云计算的先行者。
云计算领域的众多成功公司还包括Salesforce、Facebook、Youtube、Myspace等。
Amazon使用弹性计算云(EC2)和简单存储服务(S3)为企业提供计算和存储服务。
收费的服务项目包括存储服务器、带宽、CPU资源以及月租费。
月租费与电话月租费类似,存储服务器、带宽按容量收费,CPU根据时长(小时)运算量收费。
Amazon把云计算做成一个大生意没有花太长的时间:
不到两年时间,Amazon上的注册开发人员达44万人,还有为数众多的企业级用户。
有第三方统计机构提供的数据显示,Amazon与云计算相关的业务收入已达1亿美元。
云计算是Amazon增长最快的业务之一。
Google当数最大的云计算的使用者。
Google搜索引擎就建立在分布在200多个地点、超过100万台服务器的支撑之上,这些设施的数量正在迅猛增长。
Google地球、地图、Gmail、Docs等也同样使用了这些基础设施。
采用GoogleDocs之类的应用,用户数据会保存在互联网上的某个位置,可以通过任何一个与互联网相连的系统十分便利地访问这些数据。
目前,Google已经允许第三方在Google的云计算中通过GoogleAppEngine运行大型并行应用程序。
Google值得称颂的是它不保守。
它早已以发表学术论文的形式公开其云计算三大法宝:
GFS、MapReduce和BigTable,并在美国、中国等高校开设如何进行云计算编程的课程。
IBM在2007年11月推出了“改变游戏规则”的“蓝云”计算平台,为客户带来即买即用的云计算平台。
它包括一系列的自动化、自我管理和自我修复的虚拟化云计算软件,使来自全球的应用可以访问分布式的大型服务器池。
使得数据中心在类似于互联网的环境下运行计算。
IBM正在与17个欧洲组织合作开展云计算项目。
欧盟提供了1.7亿欧元做为部分资金。
该计划名为RESERVOIR,以“无障碍的资源和服务虚拟化”为口号。
2008年8月,IBM宣布将投资约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计划在2009年在10个国家投资3亿美元建13个云计算中心。
微软紧跟云计算步伐,于2008年10月推出了WindowsAzure操作系统。
Azure(译为“蓝天”)是继Windows取代DOS之后,微软的又一次颠覆性转型——通过在互联网架构上打造新云计算平台,让Windows真正由PC延伸到“蓝天”上。
微软拥有全世界数以亿计的Windows用户桌面和浏览器,现在它将它们连接到“蓝天”上。
Azure的底层是微软全球基础服务系统,由遍布全球的第四代数据中心构成。
云计算的新颖之处在于它几乎可以提供无限的廉价存储和计算能力。
纽约一家名为Animoto的创业企业已证明云计算的强大能力(此案例引自和讯网维维编译《纽约时报》2008年5月25日报道)。
Animoto允许用户上传图片和音乐,自动生成基于网络的视频演讲稿,并且能够与好友分享。
该网站目前向注册用户提
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