云计算导论第2章.pptx

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1、云计算导论云计算导论CONTENTS目 录目 录2.1 云计算系统架构概念2.2 云计算系统业务模型2.3 云计算系统业务模型2.4 云计算系统部署模型2.5云计算开源与标准移动互联网物联网云计算云计算大数据人工智能数据生产与消费数据收集和传输数据数据存储，加工与处理存储，加工与处理数据价值发现，呈现和变现云计算的定位2.1云计算系统架构概念2.1.1云计算架构的产生的背景IT是信息技术技术行业的统称，其内涵包括三个层次：第一层是硬件，主要指数据存储、处理和传输的主机和网络通信设备。第二层是指软件，包括可用来搜集、存储、检索、分析、应用、评估信息的各种软件，它既包括企业资源计划 (ERP)、客

2、户关系管理(CRM)、供应链管理（SCM）、办公自动化（OA）等商用管理软件，也包括用来加强流程管理的工作流管理软件、辅助分析的数据仓库和数据挖掘软件等。第三层是指应用，包括应用ERP、CRM、SCM等软件直接辅助决策。云计算的定义（NIST定义）云计算是一种按使用量付费的模型，可以随时随地、便捷地、按需地从可配置的计算资源共享池中获取所需的计算资源（包括网络、服务器、存储、应用程序及服务），资源可以快速供给和释放，只需投入较少的管理工作。 云计算成本效率传统IT架构竖井，封闭，耦合IT基础设施（定制服务器、新型数据中心）资源池能力（基于云计算架构的按需供给）大数据能力（统一的数据存储和分析服

3、务）应用能力应用A应用能力应用N应用能力数据能力资源能力基础能力系统A应用能力数据能力资源能力基础能力系统N资源烟囱资源共享线下求助和分工协作自助、按需、随时获取资源及服务低价值人力事务自动化实现云计算的价值服务化简单化平台化IT要走向平台化资源池模式，弹性自动管理，提高效率；架构可以根据业务目标快速有效地变动；基于开放标准的设备能够全面协作。IT要走向简单化降低IT运维开销；实现敏捷IT交付；实现业务自动化IT更加关注业务。IT要走向服务化IT资源打包成量化的服务；IT部门由服务向业务运行转变；IT部门由成本中心向利润中心转变。云计算的核心思想2.1.1 云计算的基本概念及特点用电用水云计算

4、 - 让用户像使用水和电一样便捷地使用计算资源按需自助服务灵活的可计量服务快速灵活资源共享无处不在的网络访问云计算2 . 1 . 2 云 计 算 系 统 架 构 特 征服务的云化服务的云化灵活的计量计费灵活的计量计费高效运营简便运维高效运营简便运维虚拟化提供的自服务虚拟化提供的自服务资源的可扩展性资源的可扩展性应用与平台解耦应用与平台解耦2.1.3 云计算的系统架构参考模型云计算，作为虚拟化的一种延伸，影响范围已经越来越大。但是随着企业IT环境的渐趋负责，需要云计算支持越来越复杂的企业环境，云计算架构呼之欲出。实现企业云计算服务需要多种技术的结合，用软件实现将硬件资源进行虚拟化管理和调度，这就

5、需要云计算系统架构来实现云计算服务平台，提供云服务。业界对云计算的实践经验总结出一套“四层两域”云计算架构。云计算系统架构-亚马逊 资源编排、云市场、开发者服务 CDN服务、网络服务、中间件服务、安全服务、数据服务计算（ECS、SLB）存储/数据库（OSS、Table Store、RDS）数据计算（Analytic DB、Stream Compute、Max Compute）分布式系统基础组件（夸父、安全、女娲、伏羲）分布式存储（盘古）监控管理（天基、神农）数据中心、高性能Linux服务器集群云计算系统架构-阿里云飞天架构BC-IaaSBC-PaaS BC-VN虚拟网络集成方案BC-SEC云安

6、全集成方案软件资产库BC-SDS云存储BC-EPC/BC-OP 云管平台消息队列BC-EC弹性计算BC-Linux 操作系统 及 定制化服务器基于 OpenStack基于 Kubernetes/Docker基于 KVMCeph/GFS分布式缓存基于 CentOSSaaS应用管理平台网盘应用流媒体处理容灾备份协同办公IT支撑应用政务云应用企业云应用微服务组件金融云应用 I/P/S应用部署支持 SaaS应用统一运营管理 异构/异地资源池统一纳管 IaaS/PaaS统一管理 统一监控/两级平台统一资源视图 基于主流开源架构实现，基于虚拟化和容器的应用快速部署和弹性伸缩 支持CI/CD、两级软件资产库

7、统一管理 完整资源服务产品和集成方案体系 基于容器的微服务基础组件 高可靠性电信级VIM和虚拟化层产品 针对应用场景的操作系统和定制化硬件 实现软硬件联合优化云计算系统架构-移动大云 云计算系统架构模型2.22.2.1云计算系统架构-“四层两域”概览基础设施层服务器存储网络操作系统OSInfrastructureSoftware数据采集p主要基础硬件设备，包括服务器集群，存储集群，以及由交换机、防火墙、路由器等组成网络设备与信息安全设备p数据中心机房配套设施（电力、制冷、安防等）物理资源p云操作系统：实现底层物理资源管理、池化的关键，实现物理资源利用率和资源的弹性使用p运营、运维系统软件，便于

8、对底层硬件的资源使用情况和健康状况进行监控与调配操作系统DataManagementExternalEquipmentp将原始数据存储并作管理，最后提供给DaaS服务来做数据模型处理服务系统软件外部设备p外接设备主要是接入和采集设备2.2.2云计算系统架构-基础设施层随着软件定义时代的到来，业务不断增长，数据量和系统的压力增大。从小型机到现在流行的x86服务器，有以下几个趋势：1/超融合技术和超融合基础设施将高速增长，开放架构X86小型机替代传统小型机进程加快；2/人工智能技术的发展催生了更多的应用场景需求，高性能计算在互联网、电子商务、金融等非科研行业应用将越来越多，或将推动高性能计算服务器

9、实现爆发性增长，基于GPU、MIC甚至FPGA的异构超算服务器将会在市场占据更大份额；3/软件定义技术落地，软件定义存储（SDS）、软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）促进服务器专用应用场景发展；4/服务器芯片竞争将群雄并起，英特尔占据了绝大部分市场份额，但是仍在通过融合SoC、FPGA等技术拓展芯片的更多应用场景。同时IBM Power、ARM等也将继续谋求自己的一席之地。1964年年1965年年1989年年20世纪90年代IBMSystem360IBM推出第一台大型机DEC小型机DEC开发出小型机，掀起小型机革命Intel CPU应用于X86服务器第一台X86服务器使用Inte

10、l486 CPU新概念小型机2006年X86服务器Unix服务器采用RISC CPU和Unix OS随着云计算发展，X86服务器占据领先地位基础设施-服务器的技术演进趋势企 业 存 储 架 构 演 进 ： 从 黑 盒 子 到 X 8 6 通 用 硬 件业务计算服务器业务计算服务器传统架构SAN/NAS计算服务器计算服务器VMVMVMVM业务业务业务业务虚拟化架构SAN/NAS计算服务器计算服务器VMVMVMVM业务业务业务业务Server SAN架构扩展性差、灵活性低、成本高敏捷、智能、自动化存储服务器存储服务器软硬件捆绑采购成本高扩展性不强不满足云时代的存储需求软硬件解耦TCO大幅降低横向扩

11、展能力强云时代的存储首选基础设施-存储设备及技术演进趋势块存储应用程序文件系统接口文件系统层磁盘驱动应用程序文件系统接口文件系统层磁盘驱动应用程序文件系统接口文件系统层磁盘驱动内部网局域网互联网块接口块设备文件接口服务器对象接口x86/ARM块存储典型适用场景通信模型应用于关键业务和数据极度敏感业务性能较高，大多数虚拟机、数据库使用块存储丰富的共享接口，存储非结构化数据应用于多种场景，尤其是依赖NFS/CIFS/POSIX接口的系统水平高扩展性，存储非结构化数据，操作及管理简单应用于多种场景，比如网盘云存储，备份，归档等文件存储对象存储文件存储对象存储基础设施-存储设备及技术演进趋势随着云计算

12、时代的到来，数据中心网络流量模型发生了很大的变化，16%的流量集中在运营商网络，14%在企业网络，而70%的流量都在数据中心内部。数据中心流量和带宽的指数级增长，大带宽、低延时、高扩展能力已成为数据中心客户的首要诉求。数据中心网络的发展有如下3个典型趋势：基础设施-网络设备及技术演进趋势1. 架构扁平化：三层架构二层架构、大二层网络2. 带宽不断增大：10M 100M 1000M 10G 25G (40G) 100G3. 越来越开放：传统网络软件定义网络SDNSDN是未来网络的基础性技术，通过软件定义网络技术，快速响应市场需求，实现网络的快速部署、业务的快速上线、网络的灵活调度、降低网络建设成

13、本、提高网络运营效率SDN(Software Defined Network)由斯坦福大学起源，由ONF定义，是一种转发/控制分离、控制面集中、软件可编程的分层网络架构，SDN提升了网络连接的智能和效率低成本运营高效率运营灵活业务提供统一控制能力，提升运维效率精细化运营，提高运维效率软硬件解耦，独立采购，降低成本；依靠规模效应，突出低成本优势NFV/SDN快速部署、弹性伸缩、统一资管、网络自愈、容灾。核心网接入网承载网用户业务自定义、自组合、自开通；运营商按需规划扩展和业务。虚拟化存储服务网络服务带宽、QoS、VPN、防火墙云计算 NaaS计算服务业务软件硬件业务软件硬件业务软件硬件厂家A厂家

14、B厂家C业务软件业务软件业务软件厂家A厂家B厂家C资源池SDN广泛的应用场景数据中心内多租户虚拟网络数据中心互联，实现大二层网络SD-WAN，全局流量调度优化基础设施-网络设备及技术演进趋势服务器操作系统应用裸机时代裸机时代服务器操作系统应用操作系统虚拟机操作系统应用虚拟机操作系统应用虚拟机云平台服务器操作系统虚拟化时代虚拟化时代服务器应用操作系统应用应用服务器操作系统资源统一管理、调度以应用为中心时代以应用为中心时代 目标资源池化、按需提供简化开发、降低部署难度根据负载弹性伸缩 代表技术KubernetesMesos 目标提高资源利用率降低管理、运维成本 代表技术VMware vSphere

15、OpenStack 问题资源利用率低管理成本高业务连续性差数据中心操作系统 平台层也可叫资源层，指以服务的方式交付包括计算、存储、网络等在内的基础设施环境，这个环境通常是一个虚拟化的平台。 物理基础设施通过底层的虚拟化技术抽象后可以形成一个统一的资源池，底层资源都将可以被抽象成一系列的可用服务，并可以通过应用程序编程接口 (Application Programming Interface，API)或者Web管理控制台进行访问和使用这些服务。 平台层提供的服务包括云组件类（云数据库、中间件等）和虚拟化环境（计算、存储、网络等）2.2.3云计算系统架构-平台层服务器HypervisorCPU内存

16、硬盘网络OSAPPVMOSAPPVMOSAPPVM计算虚拟化技术 计算虚拟化是指在物理服务器的宿主机操作系统（Host OS）中加入一个虚拟化层，在虚拟化层之上可以运行多个客户端操作系统（Guest OS）。通过分时及模拟技术，将物理服务器的CPU、内存等资源抽象成逻辑资源，向Guest OS提供一个虚拟且独立的服务器硬件环境，提高资源利用率和灵活性。目前主要由VMware公司的ESXi、微软的HyperV和开源的XEN和KVM。随着PaaS、微服务架构的兴起，容器成为日益流行的轻量级虚拟化技术。云计算关键技术-计算虚拟化存储虚拟化技术 存储虚拟化是通过采用软件方式对存储硬件资源进行抽象化表现，将一个或多个存储目标设备的服务或功能与其它附加的功能进行集成，通过抽象层统一对使用者提供数据存储服务。 分布式存储也是一种新兴的存储虚拟化形式，是指将多台标准服务器组成的集群内的磁盘形成一个共享存储池，采用横向扩展和数据副本的方式，提供存储服务。云计算关键技术-存储虚拟化Server软件定义存储软件Server软件定义存储软件Server软件定义存储软件Server软件定义存储软件InfiniB