云计算-展望、思考与实践

云计算：展望、思考与实践金海华中科技大学目录云计算的背景云计算的技术特点与类型云计算的代表性系统对云计算的一些思考在云计算领域的一些实践云计算的技术背景云计算是并行计算(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)等技术混合演进并跃升的结果。云计算的“热度”云计算网格计算IT业界的发展浪潮——很难看到，众多企业如此一致的行动2008GartnerITHypeCycleofEmergingTechnologies目录云计算的背景云计算的技术特点与类型云计算的代表性系统对云计算的一些思考在云计算领域的一些实践云计算的技术特点超大规模虚拟化高可靠性通用性高可扩展性按需服务极其廉价云计算技术体系结构云计算的核心支撑技术：虚拟化HardwareXenDomain0XenoLinuxXenoWindowsApplicationApplicationApplicationApplicationApplicationApplicationApplicationApplicationApplicationControl,I/O(Domain0)GuestDomainGuestDomain系统虚拟化是云资源管理的关键技术云计算的核心支撑技术：虚拟化桌面虚拟化是用户使用云资源的重要方式云计算的重要工具：MapReduceDatastore1Datastorenmap(key1,values...)(key2,values...)(key3,values...)map(key1,values...)(key2,values...)(key3,values...)Inputkey*valuepairsInputkey*valuepairs==Barrier==:Aggregatesintermediatevaluesbyoutputkeyreducereducereducekey1,intermediatevalueskey2,intermediatevalueskey3,intermediatevaluesfinalkey1valuesfinalkey2valuesfinalkey3values...提供了简便的分布式数据处理编程模型为云数据中心的大规模数据处理提供支撑网格计算与云计算的比较网格计算•异构资源•不同机构•虚拟组织•科学计算为主•高性能计算机•紧耦合问题•免费•标准化•科学界云计算•同构资源•单一机构•虚拟机•数据处理为主•服务器/PC•松耦合问题•按量计费•尚无标准•商业社会云计算的服务类型EnablerProvidersConsumersIaaSPaaSSaaSIaaS：InfrastructureasaServicePaaS:PlatformasaServiceSaaS:SoftwareasaService目录云计算的背景云计算的技术特点与类型云计算的代表性系统对云计算的一些思考在云计算领域的一些实践代表性的云计算系统AmazonAWS：EC2、S3、SimpleDB等云服务GoogleAPPEngineMapReduce、GFS、BigTable等关键技术MicrosoftAzureIBMBlueCloud……一个成功的例子：AmazonAmazonWebServices(AWS)是Amazon公司提供的一组网络服务或者云服务AWS面向应用开发人员，为客户端应用和Web网站提供在线服务AmazonElasticComputeCloud(EC2)弹性计算云提供了快速可扩展、可重构的计算资源极大方便了web应用的开发和维护以简单的web服务接口向用户提供计算资源改变了计算的商业模型，“Payasyouuse”AWS已有大量签约客户CaseStudy管理交流工作共享GoogleCharts另一个成功的例子：Google不管你是否意识到，Google正在改变我们的生活方式Google提供大量的网络服务，且越来越多Google云计算：以用户数据为中心数据存储在“云”中数据访问不收地理位置限制数据能够很方便地共享musicpreferencesmapsnewscontactsmessagesmailinglistsphotoe-mailscalendarphonenumbersinvestmentsGoogleAppEngine简洁的Web应用开发和运行平台在Google提供的数据中心平台上运行有效简便的管理整个应用的生命周期复杂的服务器环境：Apache、SQL等不断地监控和调试系统令人头痛的系统扩展和容错问题IBMMonitoringv.6DB2ProvisioningManagementStackProvisioningManagerv.5.1WebSphereApplicationServerMonitoringProvisioningBaremetal&XenVMOpenSourceLinuxwithXenTivoliMonitoringAgentVirtualizedInfrastructurebasedonOpenSourceLinux&XenVirtualMachineVirtualMachineVirtualMachineVirtualMachineDataCenter–SystemxApache云计算基础设施IBM的云计算架构Microsoft的云端计算Cloud(云)+Client(终端设备)用户选择合理的计算资源分布。有些计算资源应该放在云上，有些应该放在用户终端，或混合方式MicrosoftOnline微软运营企业级沟通和协作软件及服务面向各种规模的企业提供订购业务目录云计算的背景云计算的技术特点与类型云计算的代表性系统对云计算的一些思考在云计算领域的一些实践云计算对产业链有何重要影响？中国为什么要发展自己的云计算技术与系统？云计算对产业链的重要影响对于服务器厂商而言云计算及数据中心都对服务器系统的需求急剧膨胀，市场前景巨大对于终端设备厂商而言网络化的云计算为终端设备，特别是小型移动设备的多元化、个性化发展提供了重要机遇云计算将推动普适计算发展云计算对产业链的重要影响对于软件产业而言随着计算、数据及服务网络化，Google、Amazon等网络服务提供商会根本改变软件的使用模式微软还能够独霸桌面系统吗？需要windows这样重量级的桌面环境吗？大量中小软件企业面临着工作平台、工作对象及工作方式的重组和革新服务化的软件产业面临着全新机遇云计算对中小企业发展的影响中小企业创造了国内生产总值的55.6%，开发了80%以上的新产品，申请了65%的国家专利，提供了75%以上的就业岗位但是信息化的创新平台及管理平台代价高昂、维护困难，对于中小企业负担沉重Source:IBMCorporateStrategyanalysisofIDCdata,Sept.2007$0B50100150200250300服务器购置开销管理维护开销能耗开销云计算可以为中小企业的信息化带来切实好处信息化业务及管理平台部署到云计算平台上极大的降低了投资成本、管理成本及维护成本更低的硬件成本更低廉的电价更低的管理费用更高的利用率云计算对中小企业发展的影响现有云计算的潜在安全威胁！截至2008年底，仅Google旗下的邮件服务Gmail，在中国大约拥有10%的市场占有率，拥有2000万左右的中国用户后门NSA邮件监听系统Email停止服务美国国家安全局（NSA）可以根据《外国情报监视法》要求，在Gmail邮件系统中安置后门以便其对往来的电子邮件进行监视，甚至能够强制对某些特定群体用户停止服务，或者拦截重要邮件Google、Facebook、亚马逊EC2/S3等云计算平台，提供免费的大容量存储空间，廉价、高质量的网络服务,现在国内各行各业用户对这些平台的依赖性越来越大必须关注云计算带来的信息安全问题！云计算已成为不可阻挡的发展趋势，我们的国家安全将面临严重的威胁有关国计民生的大量信息将掌控在国外的服务提供商手中，众多敏感和热点信息对于国外政府和厂商来说毫无机密可言大量社会和经济活动依赖于这些云计算服务，可能被中断从而因此蒙受巨大的损失云计算平台可能会形成不良信息的发布平台从国家安全的角度考虑，中国需要发展自主的云计算系统与平台，并掌握其关键核心技术！目录云计算的背景云计算的技术特点与类型云计算的代表性系统对云计算的一些思考在云计算领域的一些实践我们的一些科研实践云资源管理平台CRM4G面向云环境的虚拟化桌面CloudDesk云存储服务系统ppStore基于云模式的网络安全防御系统CloudFence云资源管理平台ReservationMulti-QoSAccessControlMonitoring&ControlCloudResourceManagementLayerMiddlewareLibraryLayerSOA(GT4,GridFTP,Axis,...)DeploymentApplicationLayerKeyDisciplineGridsPersonalGridsProgrammingEnvironmentP2P(Gridcast,E-learning,...)Cluster(MPI,PVM,BPS,...)Workflow(ActiveBPEL,Shark,...)Web2.0(Webcast,Blog,Wiki,...)DisciplineRelated(DNA,Gene,Image,...)……FaultDetectionAccountVirtualMachineCRM4G：CloudResourceManagementforGrid基于网格基础设施，向用户提供云服务实现了IaaS模式的资源服务CRM4G-云资源管理平台多粒度计算资源服务CRM4G-云资源管理平台快速软件部署服务面向云的虚拟化桌面动态适应用户需求变化，为用户提供高效、安全、易用的云资源访问的桌面环境按需动态构建虚拟化桌面环境与客户端现有OS无差别的人机接口计算、数据远程部署的安全可信环境无限延展、动态调配的云中计算资源面向云的虚拟化桌面热点领域IDC：到2011年，桌面虚拟化市场将达到20亿美元MIT、斯坦福、剑桥、卡耐基梅隆大学等最新动态IBM的网络服务云将在今年十月加入虚拟化桌面业务华为正在积极进军面向云服务的桌面虚拟化VMWareCloudDesk：云计算的用户桌面云中异构资源聚合与共享工作环境的个性化定制工作环境的保存与恢复工作环境的在线迁移移动环境的虚拟接入本地资源的协同访问云存储系统ppStorePlugin应用IndexServerStorageService1StorageService2StorageServicen文件名或存储服务等分片的位置及可用的存储服务存取分片通过集成互联网上的免费存储空间提供大规模云存储服务•基于Web的文件系统•以服务，而不是服务器作为存储单元，因此不要求对服务器有控制权•对服务类型及规模无限制•任何能够存放数据的服务，如ftp,email等•文件分片，并分发给各服务管理51云存储系统ppStoreCloudFence：基于云模式的网络安全防御系统采用安全检测与防御相分离的原则，充分利用云端强大的处理能力和存储能力，云端集中检测和决策。关键技术云端的入侵报警信息聚类和关联实时、在线的安全检测机制云端向客户端动态发布防御规则基于虚拟机的恶意软件行为分析多检测引擎的综合决策面向云平台的软件容错系统依托云端