云计算技术与应用

NJUPT云计算技术与应用云计算技术与应用徐小龙教授/博士Prof.XUXiaolong(Ph.D)南京邮电大学计算机学院新型网络计算技术研究中心[e-mail]computinganditsapplicationsitsapplicationsNJUPT培训纲要数据中心与云计算架构基础数据中心与云计算架构基础1重点关注的云计算系统平台重点关注的云计算系统平台2国内行业云计算推广与应用国内行业云计算推广与应用3云计算应用实践云计算应用实践与案例介绍与案例介绍4NJUPT一、数据中心与云计算架构基础泛在互联的时代泛在互联的时代11移动电话PCsTVsPDAsGPS导航汽车电子设备智能家电iPhoneDCs传感器。。。我们已经进入一个无处不网、无时不网的时代！我们已经进入一个无处不网、无时不网的时代！NJUPT一、数据中心与云计算架构基础泛在互联的时代泛在互联的时代115050年：计算模式的螺旋式演进年：计算模式的螺旋式演进NJUPT一、数据中心与云计算架构基础云计算技术来由云计算技术来由221.1.云计算是能够提供动态资源池、虚拟化和高可用性的下一代计算云计算是能够提供动态资源池、虚拟化和高可用性的下一代计算平台，借用了量子物理中的平台，借用了量子物理中的““电子云电子云””（（ElectronCloudElectronCloud），强调），强调说明信息处理的弥漫性、无所不在的分布性和社会性特征。说明信息处理的弥漫性、无所不在的分布性和社会性特征。2.2.云计算技术可将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使云计算技术可将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务，各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务，一般具备以下一般具备以下33个典型特征：个典型特征：（（11）硬件基础设施架构在大规模的廉价服务器集群之上；）硬件基础设施架构在大规模的廉价服务器集群之上；（（22）应用程序与底层服务协作开发，最大限度地利用资源；）应用程序与底层服务协作开发，最大限度地利用资源；（（33）通过多个廉价服务器之间的冗余，使用软件获得高可用性。）通过多个廉价服务器之间的冗余，使用软件获得高可用性。NJUPT一、数据中心与云计算架构基础zz存储服务存储服务zz计算服务计算服务zz软件服务软件服务zz信息处理信息处理zz信息资源利用信息资源利用NJUPT一、数据中心与云计算架构基础NJUPT一、数据中心与云计算架构基础云计算架构云计算架构33接入机制接入机制路由机制路由机制通信机制通信机制网络协议网络协议网络层信息资源信息资源软件资源软件资源计算、存储资源计算、存储资源虚拟化机制虚拟化机制资源层策略管理策略管理性能监控性能监控服务管理服务管理安全管理安全管理任务调度任务调度资源管理资源管理能源管理能源管理节点管理节点管理管理层第三方软件第三方软件定制程序定制程序应用系统应用系统应用层NJUPT一、数据中心与云计算架构基础数据中心数据中心441.1.维基百科给出的定义是维基百科给出的定义是““数据中心是一整套复杂的设施。它不仅仅数据中心是一整套复杂的设施。它不仅仅包括计算机系统和其它与之配套的设备包括计算机系统和其它与之配套的设备((例如通信和存储系统例如通信和存储系统),),还还包含冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备以及各种安包含冗余的数据通信连接、环境控制设备、监控设备以及各种安全装置全装置””。。2.2.谷歌的谷歌的《《TheDatacenterasaComputerTheDatacenterasaComputer》》一书中一书中,,将数据中心将数据中心解释为解释为““多功能的建筑物多功能的建筑物,,能容纳多个服务器能容纳多个服务器以及通信设备。这些以及通信设备。这些设备被放置在一起是因为它们具有相同的对环境的要求以及物理设备被放置在一起是因为它们具有相同的对环境的要求以及物理安全上的需求安全上的需求,,并且这样放置便于维护并且这样放置便于维护””,,而而““并不仅仅是一些服务并不仅仅是一些服务器的集合器的集合””NJUPT一、数据中心与云计算架构基础数据中心数据中心44传统的数据中心设计方案有太多传统的数据中心设计方案有太多显而易见的问题：显而易见的问题：••没有冷没有冷//热风道，这让冷热空热风道，这让冷热空气泄露并与混合；气泄露并与混合；••空气处理室（空气处理室（CRAHCRAH）与服务）与服务器之间的距离太远，传输空器之间的距离太远，传输空气的成本非常昂贵；气的成本非常昂贵；••这是一个封闭的系统，热空这是一个封闭的系统，热空气被冷却后循环使用，而不气被冷却后循环使用，而不是将热空气排出，让新鲜的是将热空气排出，让新鲜的冷空气来冷却服务器。冷空气来冷却服务器。NJUPT一、数据中心与云计算架构基础数据中心数据中心44FacebookFacebookPrinevillePrineville数据中心彻底抛弃了昂贵而且费电数据中心彻底抛弃了昂贵而且费电的水冷设备：的水冷设备：••FacebookFacebook在在PrinevillePrineville的数据中心地处在喀斯开山脉的雨影区，空气干的数据中心地处在喀斯开山脉的雨影区，空气干燥而干净，昼夜温差大，夜间只有燥而干净，昼夜温差大，夜间只有44摄氏度，适宜采用自然空气冷却。摄氏度，适宜采用自然空气冷却。••全部使用彼此隔离的风道，室外的热空气通过蒸发皿降温，数据中心所全部使用彼此隔离的风道，室外的热空气通过蒸发皿降温，数据中心所在的建筑被看作一个巨大的整体，散热效率非常高。在的建筑被看作一个巨大的整体，散热效率非常高。NJUPT一、数据中心与云计算架构基础数据中心数据中心44数据中心外部数据中心外部NJUPTNJUPTNJUPTNJUPTNJUPTGoogle的节能措施NJUPT微软的节能措施NJUPTNJUPT一、数据中心与云计算架构基础数据中心数据中心44数据中心内部数据中心内部NJUPTNJUPTNJUPTNJUPTGoogleGoogle在芬兰在芬兰HaminaHamina数据中心数据中心NJUPTGoogleGoogle爱荷华州的爱荷华州的ConcilConcilBluffsBluffs数据中心数据中心NJUPT微软的节能措施NJUPTNJUPT一、数据中心与云计算架构基础数据中心数据中心441.1.高密度高密度--传统数据中心无法满足新一代越来越高密度的传统数据中心无法满足新一代越来越高密度的ITIT设备对电源和制冷的要求设备对电源和制冷的要求2.2.灵活性灵活性--大多数机房没有更多的空间来放置新服务器、大多数机房没有更多的空间来放置新服务器、存储设备和基础设施设备存储设备和基础设施设备3.3.绿色数据中心绿色数据中心--能源成本占数据中心运营成本的比例越能源成本占数据中心运营成本的比例越来越高，只有低于一半的电力用于来越高，只有低于一半的电力用于ITIT负荷，而其余的电负荷，而其余的电力则用于供电和散热系统等基础设施力则用于供电和散热系统等基础设施4.4.数据中心外包数据中心外包--越来越多的服务外包、主机托管等需求越来越多的服务外包、主机托管等需求5.5.可靠性可靠性--关键数据的安全对全球经济的影响越来越大关键数据的安全对全球经济的影响越来越大关注重点关注重点NJUPT一、数据中心与云计算架构基础数据中心数据中心44规模经济性规模经济性项目项目中型数据中心成本中型数据中心成本特大型数据中心成本特大型数据中心成本比率比率网络网络$95$95每每Mb/Mb/秒秒//月月$13$13每每Mb/Mb/秒秒//月月7.17.1存储存储$2.20$2.20每每GB/GB/月月$0.40$0.40每每GB/GB/月月5.75.7管理管理每个管理员约管理每个管理员约管理140140个服务器个服务器每个管理员管理每个管理员管理10001000个服务器以上个服务器以上7.17.1NJUPT一、数据中心与云计算架构基础数据中心数据中心44规模经济性规模经济性价格价格地点地点可能的定价原因可能的定价原因3.63.6美分美分爱达荷州爱达荷州水力发电，没有长途输送水力发电，没有长途输送10.010.0美分美分加州加州电力在电网上长途输送，电力在电网上长途输送，湾区的输送线有限，加州湾区的输送线有限，加州不允许煤电不允许煤电18.018.0美分美分夏威夷夏威夷发电的能源需要海运到岛发电的能源需要海运到岛上上NJUPT一、数据中心与云计算架构基础云计算技术特点云计算技术特点55虚拟化分布式并行计算海量存储桌面应用云计算关键技术云计算关键技术安全资源调度超大规模超大规模虚拟化虚拟化云计算云计算特点特点高可扩展性高可扩展性按需服务按需服务高可靠性高可靠性极其廉价极其廉价NJUPT一、数据中心与云计算架构基础云计算技术特点云计算技术特点55更低的硬件成本更低的硬件成本更低廉的电价更低廉的电价更低的管理费用更低的管理费用更高的利用率更高的利用率从从1010--15%15%到到80%80%NJUPT一、数据中心与云计算架构基础虚拟化机制虚拟化机制66虚拟化技术12233系统虚拟化4桌面虚拟化服务器虚拟化NJUPT一、数据中心与云计算架构基础虚拟化机制虚拟化机制66ƒWikipedia，维基百科的虚拟化定义ƒ虚拟化是表示计算机资源的抽象方法，通过虚拟化可以用与访问抽象前资源一致的方法访问抽象后的资源。这种资源的抽象方法并不受实现、地理位置或底层资源的物理配置的限制。ƒIBM的虚拟化定义ƒ虚拟化是资源的逻辑表示，它不受物理限制的约束。ƒ虚拟化的三层含义ƒ虚拟化的对象是各种各样的资源；ƒ经过虚拟化后的逻辑资源对用户隐藏了不必要的细节；ƒ用户可以在虚拟环境中实现其在真实环境中的功能。虚拟化技术虚拟化技术NJUPT一、数据中心与云计算架构基础虚拟化机制虚拟化机制66虚拟化技术虚拟化技术虚拟化包括：1.网络虚拟化2.存储虚拟化3.桌面虚拟化4.服务器虚拟化5.应用虚拟化6.其它NJUPT一、数据中心与云计算架构基础虚拟化机制虚拟化机制66系统虚拟化系统虚拟化ƒ系统虚拟化：使用虚拟化软件在一台物理机上虚拟出一台或多台虚拟机（VirtualMachine,VM）。ƒ虚拟运行环境需要为在其上运行的虚拟机提供一套虚拟的硬件环境，包括虚拟的服务器、内存、设备与I/O及网络接口等。ƒ系统虚拟化：使用虚拟化软件在一台物理机上虚拟出一台或多台虚拟机（VirtualMachine,VM）。ƒ虚拟运行环境需要为在其上运行的虚拟机提供一套虚拟的硬件环境，包括虚拟的服务器、内存、设备与I/O及网络接口等。NJUPT一、数据中心与云计算架构基础虚拟化机制虚拟化机制66系统虚拟化系统虚拟化VmwareWorkstationNJUPT一、数据中心与云计算架构基础虚拟化机制虚拟化机制66服务器虚拟化服务器虚拟化ƒ服务器虚拟化：将系统虚拟化应用于服务器上，将服务器进行整合，根据需求虚拟出若干个服务器。ƒ服务器虚拟化：将系统虚拟化应用于服务器上，将服务器进行整合，根据需求虚拟出若干个服务器。NJUPT一、数据中心与云计算架构基础虚拟化机制虚拟化机制66服务器虚拟化服务器虚拟化NJUPT一、数据中心与云计算架构基础虚拟化机制虚拟化机制66桌面虚拟化桌面虚拟化ƒ桌面虚拟化：将用户的桌面环境与使用的终端设备解耦合。ƒ优势：通过实施桌面虚拟化，可将原有的终端数据资源甚至操作系统都转移到后台数据中心的服务器，而前台终端可以转化为以显示为主、计算为辅的轻量级客户端。NJUPT一、数据中心与云计算架构基础虚拟化机制虚拟化机制66桌面虚拟化桌面虚拟化NJUPT一、数据中心与云计算架构基础云计算类别云计算类别77NJUPT一、数据中心与云计算架构基础云计算类别云计算类别77NJUPT一、数据中心与云计算架构基础云计算类别云计算类别77NJUPT培训纲要数据中心与云计算架构基础数据中心与云计算架构基础1重点关注的云计算系