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云计算与虚拟化二虚拟化技术的介绍一虚拟化与云计算的概述虚拟化与云计算概述一何为虚拟化？云计算是什么？“它起源于我们将互联网视为云的时候…我们不关心消息去往何处…云为我们屏蔽了复杂性”KevinMarks,Google“融合的云是对服务器、应用、数据、基础设施的复杂性和异构平台的简化抽象”Amazon’sCEOJeffBezos虚拟化与云计算概述一云计算的发展路线并行计算集群计算网格计算云计算虚拟化与云计算概述一云计算是并行计算(ParallelComputing)、分布式计算(DistributedComputing)和网格计算(GridComputing)的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现云计算是虚拟化(Virtualization)、效用计算(UtilityComputing)、IaaS(基础设施即服务)、PaaS(平台即服务)、SaaS(软件即服务)等概念混合演进并跃升的结果虚拟化与云计算概述一云计算的定义——wiki弹性能力虚拟化服务互联网多租户动态配置按需付费IaaSPaaSSaaS虚拟化与云计算概述一云计算的定义——NIST美国国家标准技术研究院云计算是一种模型，它可以实现随时随地，便捷地，随需应变地从可配置计算资源共享池中获取所需的资源(例如，网络、服务器、存储、应用、及服务)，资源能够快速供应并释放，使管理资源的工作量和与服务提供商的交互减小到最低限度。云计算的基本特点是：随需应变的自助服务、无处不在的网络访问、资源共享池、快速而灵活、计量付费服务。广大用户依托互联网某些节点强大的信息资源、包括存储资源、计算资源、软件资源、数据资源，管理资源为我所用，强调需求驱动，用户主导，按需服务，即用即付，用完即散，不对用户集中控制，用户不关心服务者在什么地方。狭义的理解狭义的云计算指的是厂商通过分布式计算和虚拟化技术搭建数据中心或超级计算机，以免费或按需租用方式向技术开发者或者企业客户提供数据存储、分析以及科学计算等服务，比如亚马逊数据仓库出租生意。虚拟化与云计算概述一通俗的理解通俗的理解是，云计算的“云“就是存在于互联网上的服务器集群上的资源，它包括硬件资源（服务器、存储器、CPU等）和软件资源（如应用软件、集成开发环境等），所有的处理都在云计算提供商所提供的计算机群来完成。虚拟化与云计算概述一虚拟化与云计算概述一云计算的定义——NIST美国国家标准技术研究院云计算模型的3个纬度：部署模型、服务模型与基本特征。ServiceModels服务模型SoftwareasaService软件即服务PlatformasaService平台即服务InfrastructureasaService基础设施即服务DeploymentModels部署模型PrivateCloud私有云CommunityCloud社区云HybridCloud混合云PublicCloud公有云Essentialcharacteristics基本特征Broadnetworkaccess广泛的网络接入MeasuredService可计量的服务On-demandSelf-service按需自助Rapidelasticity快速的弹性ResourcePooling资源池化虚拟化与云计算概述一云计算的定义——NIST美国国家标准技术研究院服务模型：SaaS：提供给客户的服务是运营商运行在云计算基础设施上的应用程序，用户可以在各种设备上通过瘦客户端界面访问，如浏览器。消费者不需要管理或控制任何云计算基础设施，包括网络、服务器、操作系统、存储，等等。PaaS：提供给消费者的服务是把客户采用提供的开发语言和工具（例如Java、python、.Net等）开发的或收购的应用程序部署到供应商的云计算基础设施上。客户不需要管理或控制底层的云基础设施，包括网络、服务器、操作系统、存储等，但客户能控制部署的应用程序，也可能控制运行应用程序的托管环境配置。IaaS:提供给消费者的服务是对所有设施的利用，包括处理、存储、网络和其他基本的计算资源，用户能够部署和运行任意软件，包括操作系统和应用程序。消费者不管理或控制任何云计算基础设施，但能控制操作系统的选择、储存空间、部署的应用，也有可能获得有限制的网络组件（例如，防火墙、负载均衡器等）的控制。虚拟化与云计算概述一服务模型与系统架构：云计算系统分为两部分：前端和后端。•前端指用户的计算机或客户端，包括用户计算机（或计算机网络）以及云计算系统登陆程序。不同的云计算系统具有不同的用户界面。以网络为基础的邮件系统一般都借助IE或Firefox等网络浏览器登陆。其他云计算系统具有各自不同的登陆程序，用户可以运行登陆程序接入网络。•计算机后端是各种各样的计算机、服务器和数据存储系统，它们共同组成了云计算系统中的“云”。理论上，从数据处理到视频游戏，只要您能想到的计算机程序，云计算系统都能运行。一般来说，每个应用程序都有其专用的服务器。•二者通过网络相互连接。云计算体系结构虚拟化与云计算概述一物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件等；资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，如计算资源池、数据资源池等。构建资源池更多是物理资源的集成和管理工作，例如研究在一个标准集装箱的空间如何装下2000个服务器、解决散热和故障节点替换的问题并降低能耗。虚拟化与云计算概述一•管理中间件负责对云计算的资源进行管理，并对众多应用任务进行调度，使资源能够高效、安全地为应用提供服务；•SOA构建层将云计算能力封装成标准的WebServices服务，并纳入到SOA体系进行管理和使用，包括服务注册、查找、访问和构建服务工作流等。管理中间件和资源池层是云计算技术的最关键部分，SOA构建层的功能更多依靠外部设施提供。虚拟化与云计算概述一•计算的管理中间件负责资源管理、任务管理、用户管理和安全管理等工作。•资源管理负责均衡地使用云资源节点，检测节点的故障并试图恢复或屏蔽之，并对资源的使用情况进行监视统计；•任务管理负责执行用户或应用提交的任务，包括完成用户任务映象(Image)的部署和管理、任务调度、任务执行、任务生命期管理等等；虚拟化与云计算概述一•用户管理是实现云计算商业模式的一个必不可少的环节，包括提供用户交互接口、管理和识别用户身份、创建用户程序的执行环境、对用户的使用进行计费等；•安全管理保障云计算设施的整体安全，包括身份认证、访问授权、综合防护和安全审计等。虚拟化与云计算概述一虚拟化与云计算概述一云计算的定义——NIST美国国家标准技术研究院部署模型：公有云社区云私有云混合云企业独立拥有或独立承租的云系统在特定社区内共享的云系统，如：由某公司及其合作伙伴共同承建并分享使用的云系统面向公众开放租售的大规模云系统由以上三种云系统中的两种以上的云系统共同配合而提供IT能力的混合型云系统虚拟化与云计算概述一云计算的定义——NIST美国国家标准技术研究院基本特征：按需自助服务（OnDemandSelf-Service）：消费者可以按需方便地获得计算资源，如服务器时间和网络存储，不需要与服务供应商进行人工交互。泛在的网络访问方式（BroadNetworkAccess）：可以通过各种网络渠道，以统一标准的机制（如浏览器，相同的API等）获取服务,但是客户端可以是多种多样的瘦客户端或富客户端（例如移动电话、笔记本电脑、PDA等）。动态的资源池（ResourcePooling）：供应商的计算资源可以被整合为一个动态资源池，以多租户模式服务所有客户，不同的物理和虚拟资源可根据客户需求动态分配。服务商需实现资源的位置无关性，客户一般不需要知道所使用的资源的确切地理位置，但在需要的时候客户可以指定资源位置（如哪个国家，哪个数据中心等）的要求。虚拟化与云计算概述一云计算的定义——NIST美国国家标准技术研究院基本特征：快速可伸缩性（RapidElasticity，云计算的目标之一就是要把网格、SOA等技术商用化、通俗化，所以用弹性（Elasticity）这样的词，而不是IT业界称常用的可伸缩性（Scalability）这个词）：可以迅速、弹性地提供服务，能快速扩展，也可以快速释放实现快速缩小。对客户来说，可以租用的资源看起来似乎是无限的，可在任何时间购买任何数量的资源。可计量的服务（MeasuredService）：服务的收费可以是基于计量的一次一付，或基于广告的收费模式。系统以针对不同服务需求（例如，CPU时间、存储空间、带宽、甚至按用户账号的使用率高低）来计量资源的使用情况和定价，以提高资源的管控能力和促进优化利用。整个系统资源可以通过监控和报表的方式对服务提供者和使用者透明化。虚拟化与云计算概述一对云计算的理解：理解1：云计算最简单的解释就是将其描述为“以互联网为中心的软件”。理解2：云计算指的是一个大的宏图，基本上说，就是让用户透过Internet访问技术服务，现在，我每次登陆Facebook或搜索航班，事实上都是在使用云计算。理解3：云计算还有很多令人费解的东西，然而不必如此复杂，只有三种服务是基于“云”的，SaaS，PaaS和云计算平台。理解4：云是一个庞大的资源池，你按需购买；云是虚拟化的；云可以象自来水，电，煤气那样计费理解5：云计算是用户友好的网格计算。理解6：当我们向不懂计算机技术的人提供虚拟技术的时候，我们希望虚拟或隐藏的是其复杂性。绝大多数人希望同应用或服务，而不是软件打交道。对于云计算，我们希望软件本身被虚拟或躲藏在系统或专业人员的背后，或者说“云”的背后理解7：云计算就是将以前那些需要大量软硬件投资以及专业技术能力的应用，以基于Web服务的方式提供给用户。虚拟化与云计算概述——关键技术一关键技术需求高可用On-Demand（提供与计费）面向服务易伸缩虚拟化易管理灵活性安全性虚拟化与云计算概述——虚拟化技术一虚拟化指对计算资源进行抽象的一个广义概念。虚拟化对上层应用或用户隐藏了计算资源的底层属性。它既包括使单个的资源（比如一个服务器，一个操作系统，一个应用程序，一个存储设备）划分成多个虚拟资源，也包括将多个资源（比如存储设备或服务器）整合成一个虚拟资源。虚拟化技术是指实现虚拟化的具体的技术性手段和方法的集合性概念。虚拟化技术根据对象可以分成存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化等。计算虚拟化可以分为操作系统级虚拟化，应用程序级，和虚拟机管理器。虚拟机管理器分为宿主虚拟机和客户虚拟机。虚拟化与云计算概述——虚拟化技术一虚拟化的目的：虚拟化的主要目的是对IT基础设施进行简化。它可以简化对资源以及对资源管理的访问。用户通过受虚拟资源支持的标准接口对资源进行访问。使用标准接口，可以在IT基础设施发生变化时将对消费者的破坏降到最低。例如，最终用户可以重用这些技巧，因为他们与虚拟资源进行交互的方式并没有发生变化，即使底层物理资源或实现已经发生了变化，他们也不会受到影响。另外，应用程序也不需要进行升级或应用补丁，因为标准接口并没有发生变化。虚拟化降低了应用系统与资源之间的耦合程度。利用这种松耦合关系，管理员可以在保证管理工作对产生最少影响的基础上实现对IT基础设施的管理。虚拟化与云计算概述——虚拟化技术一两类虚拟化技术：完全虚拟化技术完全虚拟化方法使用名为hypervisor的一种软件，在虚拟服务器和底层硬件之间建立一个抽象层。VmwarevSphere和微软的Hyper-V是代表该方法的两个商用产品，而基于核心的虚拟机(KVM)是面向Linux系统的开源产品。hypervisor可以捕获CPU指令，为指令访问硬件控制器和外设充当中介。因而，完全虚拟化技术几乎能让任何一款操作系统不用改动就能安装到虚拟服务器上，而它们不知道自己运行在虚拟化环境下。主要缺点是，hypervisor给处理器带来开销。在完全虚拟化的环境下，hypervisor运行在裸硬件上，充当主机操作系统;而由hypervisor管理的虚拟服务器运行客户端操作系统(guestOS)。虚拟化与云计算概述——虚拟化技术一两类虚拟化技术：操作系统层虚拟化就操作系统层的虚拟