云计算的认识与实践(武汉大学)

武汉大学网络中心石岗2013年12月12日云计算的认识与实践什么是“云计算”？2006年8月9日，Google首席执行官EricSchmidt在搜索引擎大会（SESSanJose2006）首次提出“云计算”（CloudComputing）的概念事实上，在2006年3月，Amazon就已经推出了ElasticComputeCloud服务2010年10月《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》（国办发[2010]32号）明确提出：促进物联网、云计算的研发和示范作用2010年10月《关于做好云计算服务创新发展试点示范工作的通知》（发改高技[2010]2480号）在北京、上海、深圳、杭州、无锡先行开展云计算创新发展试点示范工作2013年2月《基于云计算的电子政务公共平台顶层设计指南》（工信信函﹝2013﹞2号）北京：“祥云工程”行动计划（2010—2015年）上海：《上海推进云计算产业发展行动方案（2010－2012年）》无锡：与企业合作，公共云提供服务广州：智慧广州示范区政务云平台租赁（2012.1）各种词汇或说法反映了一种现状教育云，医疗云，交通云，政务云…云平台，云服务器，云存储，云网络…云数据中心言必称“云”，似乎不提“云”或“云计算”，IT人士就不好意思开口，甚至不好意思出门一时间“云”（喧）嚣尘上但是，聪明的领导听见“云”会提高警惕“云计算”的定义？云计算是一种方便灵活的计算模式，它可以按需通过网络进行访问和使用计算资源的共享池，例如服务器、存储、应用程序服务、网络等。云计算通过弹性资源扩展实现快速动态的配置，通过高度抽象和虚拟实现应用和流程标准化，既是一种技术架构的变革，也是一种商业模式的变革80%？模糊NIST（NationalInstituteofStandardsandTechnology,U.S.DepartmentofCommerce）Draft-NIST-SP800-145，146五个本质特征（EssentialCharacteristics）三种服务模式（ServiceModels）四种表现模式（DeploymentModels）云计算的定义(NIST的草案，业内基本能达成共识)按需的用户自服务（1/5）On-demandself-serviceAconsumercanunilaterallyprovisioncomputingcapabilities,suchasservertimeandnetworkstorage,asneededautomaticallywithoutrequiringhumaninteractionwitheachservice’sproviderEssentialCharacteristics支持多种终端通过网络访问（2/5）BroadnetworkaccessCapabilitiesareavailableoverthenetworkandaccessedthroughstandardmechanismsthatpromoteusebyheterogeneousthinorthickclientplatforms(e.g.,mobilephones,laptops,andpersonaldigitalassistants(PDAs)).EssentialCharacteristics可再次分配的池化资源（3/5）ResourcepoolingTheprovider’scomputingresourcesarepooledtoservemultipleconsumersusingamulti-tenantmodel,withdifferentphysicalandvirtualresourcesdynamicallyassignedandreassignedaccordingtoconsumerdemand.Thereisasenseoflocationindependenceinthatthesubscribergenerallyhasnocontrolorknowledgeovertheexactlocationoftheprovidedresourcesbutmaybeabletospecifylocationatahigherlevelofabstraction(e.g.,country,state,ordatacenter).Examplesofresourcesincludestorage,processing,memory,networkbandwidth,andvirtualmachinesEssentialCharacteristics支持资源快速扩展和释放的弹性能力（4/5）RapidelasticityCapabilitiescanberapidlyandelasticallyprovisioned,insomecasesautomatically,toquicklyscaleoutandrapidlyreleasedtoquicklyscalein.Totheconsumer,thecapabilitiesavailableforprovisioningoftenappeartobeunlimitedandcanbepurchasedinanyquantityatanytimeEssentialCharacteristics监控、优化资源的使用和计费（5/5）MeasuredServiceCloudsystemsautomaticallycontrolandoptimizeresourceusebyleveragingameteringcapabilityatsomelevelofabstractionappropriatetothetypeofservice(e.g.,storage,processing,bandwidth,andactiveuseraccounts).Resourceusagecanbemonitored,controlled,andreportedprovidingtransparencyforboththeproviderandconsumeroftheutilizedserviceEssentialCharacteristics3种服务模式（ServiceModel）InfrastructureasaService(IaaS)PlatformasaService(PaaS)SoftwareasaService(SaaS)私有云（PrivateCloud）一个组织自用、自管或第三方管理的云团体云（CommunityCloud）多个组织共用、自管或第三方管理的云公共云（PublicCloud）一个组织或团体拥有、向公众提供（有偿）服务的云混合云（HybridCloud）上述2种或3种云的组合4种表现模式（DeploymentModel）换个思路去理解“云计算”“云”是什么？“云”：1个字，名词。这是对象，较容易理解。“云计算”是什么？“云计算”：3个字，名词+动词。不易理解。但可以在“云”的基础上去理解“云计算”：在“云”上的活动“云”是一个系统，是用网络资源、计算资源、存储资源、数据资源和软件资源构建的系统，该系统具有前述的5个本质特征、3种服务模式和4种表现模式——基于NIST，石岗提出的定义？云的层次架构——石岗首次提出？服务层资源监控与管理层资源池化层资源层资源层包括网络资源、计算资源、存储资源、数据资源、软件资源—常规资源!资源池化层从目前的技术看，虚拟化几乎是唯一的池化资源的手段—但虚拟化绝不是云！通过对网络资源、计算资源、存储资源的虚拟化形成资源池，为上一层提供资源监控、管理和优化的条件，为资源共享和提高利用率打下基础资源监控与管理层主要实现资源监控、动态调度与优化、虚拟机在线迁移、物理机负载均衡、高可用、虚拟机在线备份与恢复、网络带宽分配、存储备份等功能服务层主要实现用户自服务门户、用户与权限管理、流程管理、计费管理、日志管理、安全管理、模板定制与自动部署、应用监控、应用负载均衡、智能终端支持等功能难点是一种新的技术架构是一种新的IT服务模式是一种新的商业模式在资源共享的基础上让用户极为方便地使用IT资源重新认识“云计算”云的技术趋于成熟计算资源：CPU和内存网络资源：软交换机的性能存储资源：数据存储的结构难点在于：Rapidelasticity“云”(加“”？)的应用日益广泛政府：青岛，成都，广州企业：运营商，鞍钢高教：武大（Iaas），中科大(PaaS)，上交大(基于开源的OpenStack）哈工大（似乎三种服务都有）云在教育行业的应用IaaS武汉大学共享服务器群PaaSDevelopment&TestingApplicationDeploymentDatabaseSaaS多域名的Email服务、个人主页等高校需不需要“云”？1、应用和需求(大用户群)2、管理机制3、担责任云在高校的典型应用云存储(IaaS)面向师生个人的存储空间软件测试与开发环境(PaaS)面向课题组、学生多域名的Email服务(SaaS)Staff(faculty).whu.edu.cnStudent.whu.edu.cnAlumni.whu.edu.cn云的近景展望“云里雾里”的状况会延续私有云或团体云会有较快发展公共云很难摆脱“占市场、赚吆喝、赌明天”的状态政府的私有云或多级政府或部门共用的团体云会越来越多教育云？从技术角度看，绝大多数的“云”都不全满足NIST的5个本质特征“云”带来的商机“可忽悠”“赶时髦”的心态政策驱动实际需求的推动服务外包与可信任的公共云如何搭建一个“云”正确的认识实际的需求常规的资源“好”的软件/软件包具有池化常规资源的能力（甚至是分布式但有高速网络互连的资源）具有管理池化资源的能力（包括Rapidelasticity）支持用户自服务支持多种终端的访问武汉大学在云计算方面的实践——共享服务器群需求背景一：校内各部门和单位各自建有多个应用系统和网站，通常是找个空间，装个空调，买个机柜，有一台或几台服务器，安排1~2人兼职管理典型问题是：机房环境参差不齐，安全措施欠缺，设备利用率低，浪费能源，运维力量和技术水平不够，同时也占用了宝贵的房屋空间需求背景二：阶段性的大并发量访问2011年9月初决定：充分利用网络中心的机房环境和运维力量，采用云计算技术建设全校共用的共享服务器群，提供IaaS服务，逐步将全校各部门和单位的服务器或集中或淘汰，从而实现资源共享和提高设备利用率，并解决大并发量访问问题立项共享服务器群按照云的层次结构设计，由硬件和软件两部分构成，硬件包括14台两路服务器、1套30T裸容量存储、2台16端口FC交换机、1台负载均衡设备、1台应用层防火墙、1台2*10G端口48*1G端口的IP交换机，软件包括1套虚拟化软件、1套资源监控与管理软件和1套基于IaaS模式的云服务软件方案结构2012年3月19日通过专家验收，正式提供服务。已逐步实现各部门和单位服务器的或集中或淘汰。那些无基本运行环境，或有阶段性大并发量访问需求的应用系统已成功迁移到共享服务器群上。其中包括：教务系统、研究生系统、本科生系统、精品课程、校医院信息系统、学报投稿系统、心理评测系统、医学考试系统、科研系统、电子政务系统等50多个应用。即便如此，目前该共享服务器群的总体资源利用率仍然不到20%，还有很大的余地可以为更多的应用提供IaaS服务效果效果大并发量设想PaaS与人才培养紧密结合与科学研究紧密结合云存储为每一位师生员工提供个人存储服务和文件交流与分享服务（变相的社交网络？）不当之处敬请批评指正！