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1、主讲人:刘鹏,云计算 第一讲,曾文华 厦门大学软件学院 2011年9月16日,主讲教师 曾文华 联系方式 Tel(O):2580580 Mobile:15960202036 E-mail: 课件下载 Ftp:/59.77.7.25 教学课件/曾文华/云计算,配套教材,刘鹏,解放军理工大学教授、博导、学科带头人,清华大学博士毕业,知名的云计算教材主编,中国云计算网站()创办人。现任中国电子学会云计算专家委员会云存储组组长、中国通信学会云计算与SaaS专家委员会委员、工信部软件与集成电路促进中心云计算研究中心专家、江苏省云计算论坛主席/专家委员会主任。主持完成科研项目18项,发表论文80余篇,获部
2、级科技进步奖6项。率队夺得2002 PennySort国际计算机排序比赛冠军,并两次夺得全国高校科技比赛最高奖。2002年提出的“计算池”被云计算发展所证实。2003年实现的“反垃圾邮件网格”开启了云安全新领域。获全军十大学习成才标兵、南京十大杰出青年、清华大学学术新秀等称号。,中国电子学会云计算专家委员,解放军理工大学教授,作 者:刘鹏 主编 出 版 社:电子工业出版社 出版时间:2011-5-1,配套网站,http:/,周洪波 著 电子工业出版社 2011年6月,作 者:虚拟化与云计算小组 著 出 版 社:电子工业出版社 出版时间:2009-10-1,作 者:虚拟化与云计算小组 编著 出
3、版 社:电子工业出版社 出版时间:2011-1-1,作者: 李德毅 出版社:科学出版社计 ISBN:9787030309624 出版日期:2011 年5月,提 纲,我们有一个梦,网格计算,在动态变化、由多个机构组成的虚拟组织中协调资源共享和求解问题。,VO:Virtual Organization 虚拟组织,美国TeraGrid,Blue: 10 or more PIs Red: 5-9 PIs Yellow: 2-4 PIs Green: 1 PI,美国TeraGrid,美国TeraGrid是由美国国家科学基金会计划资助构建的超大规模开放的科学研究环境。 TeraGrid集成了高性能计算机、
4、数据资源、工具和高端实验设施。目前TeraGrid已经集成了超过每秒750万亿次计算能力、30PB数据,拥有超过100个面向领域的网格应用环境。,250 sites 48 countries 50,000 CPUs 20 PetaBytes 10,000 users 150 VOs 150,000 jobs/day,欧洲EGEE,欧盟EGEE,欧盟e-Science促成网格EGEE(Enabling Grids for E-sciencE),是另一个超大型、面向多种领域的网格计算基础设施。 EGEE目前已有120多个机构参与,包括分布在48个国家250个网格站点、68,000个CPU、20PB
5、数据资源,目前拥有8,000个用户,每天平均处理30,000个作业,峰值超过150,000个作业。,网格应用:虚拟天文台,Chandra,Hubble,MMT,Sub-mm array,VLA,Antartica sub-mm,Magellan 6.5m,Whipple g-ray,SIRTF,Oak Ridge,1.2m CO,LAMOST,网格计算实现跨组织跨平台异构资源的共享,跨组织 跨平台 异构资源 共享,云计算突飞猛进,云计算,网格计算,2007年第三季度,Cloud Computing,MyS,MyS成立于2003年9月,是目前全球最大的社交网站。它为全球用户提供了一个集交友、个人
6、信息分享、即时通讯等多种功能于一体的互动平台。经过四年的高速发展,现已拥有超过2亿名注册用户,并且正在以每天新增23万注册用户的速度继续增长。 截止到2007年底,MySpace的Alexa全球排名已经稳定在第六名。 与此同时,有数据显示,每个MySpace的注册用户的平均浏览页面数高达30以上,用户粘性极强。 2005年7月,新闻集团(News Corporation)以5.8亿美元现金收购当时MySpace的母公司Intermix Media,从而进入了网络新闻博客及网络社交领域,拥有了这个广受欢迎的SNS网站、“生活方式门户网站”。 该企业品牌在世界品牌实验室(World Brand L
7、ab)编制的2006年度世界品牌500强排行榜中名列第一百零九位。,S,S((NYSE: CRM))是创建于1999年3月的一家客户关系管理(CRM)软件服务提供商,宣称可提供随需应用的客户关系管理(On-demand CRM), 其产品家族(包括 Salesforce .com和 S)基于 sforce 客户 / 服务整合平台,允许客户与独立软件供应商定制并整合其产品,同时建立他们各自所需的应用软件。 对于用户而言,则可以避免购买硬件、开发软件等前期投资以及复杂的后台管理问题。 因其口号“软件的终结”,故在业内常被称作“软件终结者”。,Facebook,Facebook是一个社会化网络站点。
8、它于2004年2月4日上线。 Facebook的创始人是Mark Zuckerberg,他是哈佛大学的学生,之前毕业于Asdsley高中。最初,网站的注册仅限于哈佛学院(译者注:哈佛大学的本科生部)的学生。在之后的两个月内,注册扩展到波士顿地区的其他高校波士顿学院(Boston College)、波士顿大学(Boston University)、麻省理工学院(MIT)、特福茨大学(Tufts)以及罗切斯特大学(Rochester)、斯坦福大学(Stanford)、纽约大学(NYU)、美国西北大学和所有的长春藤名校。第二年,很多其他学校也被加入进来。 最终,在全球范围内有一个大学后缀电子邮箱的人
9、(如 .edu, .ac.uk等)都可以注册。之后,在Facebook中也可以建立起高中和公司的社会化网络。 而从2006年9月11日起,任何用户输入有效电子邮件地址和自己的年龄段,即可加入。用户可以选择加入一个或多个网络,比如中学的、公司的、或地区的。,Mark Zuckerberg,马克扎克伯格,美国社交网站Facebook的创办人,被人们冠以“盖茨第二”的美誉。哈佛大学计算机和心理学专业辍学生。据福布斯杂志保守估计,马克扎克伯格拥有135亿美元身家,是08年全球最年轻的单身巨富,也是历来全球最年轻的自行创业亿万富豪。,YouTube,YouTube作为当前行业内最为成功、实力最为强大、影
10、响力颇广的在线视频服务提供商,YouTube的系统每天要处理上千万个视频片段,为全球成千上万的用户提供高水平的视频上传、分发、展示、浏览服务。 通过强有力的技术支持,YouTube提供了对多种格式视频内容的支持,并且在对上传文件规格的规定也放得比较开,容量不超过100M,长度不超过10分钟的视频在这里都是被允许的。,云计算的定义,云计算是一种商业计算模型。它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。,资源池,云计算本质上是计算池,Computing Pool,云计算的概念模型,公有云,私有云,云计算的类别,Elastic Compute
11、 Cloud,Simple Storage Service,Azure 天蓝色, 苍天, 碧空 蔚蓝的,SaaS,SaaS(Software-as-a-Service:软件即服务)提供商为企业搭建信息化所需要的所有网络基础设施及软件、硬件运作平台,并负责所有前期的实施、后期的维护等一系列服务,企业无需购买软硬件、建设机房、招聘IT人员,即可通过互联网使用信息系统。就像打开自来水龙头就能用水一样,企业根据实际需要,从SaaS提供商租赁软件服务。 SaaS 是一种软件布局模型,其应用专为网络交付而设计,便于用户通过互联网托管、部署及接入。 SaaS 应用软件的价格通常为“全包”费用,囊括了通常的应
12、用软件许可证费、软件维护费以及技术支持费,将其统一为每个用户的月度租用费。 SaaS对于广大中小型企业来说,SaaS是采用先进技术实施信息化的最好途径。但SaaS绝不仅仅适用于中小型企业,所有规模的企业都可以从SaaS中获利。,PaaS,PaaS(Platform-as-a-Service:平台即服务)把服务器平台作为一种服务提供的商业模式。通过网络进行程序提供的服务称之为SaaS(Software as a Service),而云计算时代相应的服务器平台或者开发环境作为服务进行提供就成为了 PaaS(Platform as a Service)。 所谓PaaS实际上是指将软件研发的平台(计世
13、资讯定义为业务基础平台)作为一种服务,以SaaS的模式提交给用户。因此,PaaS也是SaaS模式的一种应用。但是,PaaS的出现可以加快SaaS的发展,尤其是加快SaaS应用的开发速度。,IaaS,消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务,这类服务称为基础设施即服务(Infrastructure as a Service,IaaS)。基于 Internet 的服务(如存储和数据库)是 IaaS的一部分。Internet上其他类型的服务包括平台即服务(Platform as a Service,PaaS)和软件即服务(Software as a Service,SaaS)。P
14、aaS提供了用户可以访问的完整或部分的应用程序开发,SaaS则提供了完整的可直接使用的应用程序,比如通过 Internet管理企业资源。 作为IaaS在实际应用中的一个例子,The New York Times 使用成百上千台 Amazon EC2 实例在 36 小时内处理 TB 级的文档数据。如果没有 EC2,The New York Times 处理这些数据将要花费数天或者数月的时间。 IaaS 分为两种用法:公共的和私有的。AmazonEC2在基础设施云中使用公共服务器池。更加私有化的服务会使用企业内部数据中心的一组公用或私有服务器池。,DaaS:数据即服务 CaaS:通信即服务 Haa
15、S:硬件即服务 EaaS:以太网即服务 XaaS:什么都是服务?,云计算发展现状,Amazon研发了弹性计算云EC2(Elastic Computing Cloud)和简单存储服务S3(Simple Storage Service)为企业提供计算和存储服务。 诞生两年时间,Amazon上的注册开发人员就多达44万人,其中包括为数众多的企业级用户。,云计算发展现状,Google搜索引擎建立在分布在30多个站点、超过200万台服务器构成的云计算设施的支撑之上,这些设施的数量正在迅猛增长。 Google的一系列成功应用,包括Google地球、地图、Gmail、Docs、Wave等也同样使用了这些基础
16、设施。 目前,Google已经允许第三方在Google的云计算中通过Google App Engine运行大型并行应用程序。 Hadoop模仿了Google的实现机制。,Google Docs,Google出品一套在线办公软件,可以处理和搜索文档、表格、幻灯片,并可以通过网络和他人分享,有google的帐号就能使用。 Google 文件是Google公司开发的一款自由的在线文书处理,电子制表和演示程式。通过它用户能够在线创建和编辑文档,并与其它用户实时协作。 2006年10月10日Google将Writely与旗下Google Spreadsheets整合为Google 文件(Google D
17、ocs & Spreadsheets),它的第三个组件,演示功能(幻灯片),在引入Tonic Systems所开发的而技术之后于2007年9月17日发布。,Google Wave,Google Wave,按照Google 2009年5月27日在Google I/O上的说法是“一种个人通信和协作工具”。它是一个基于Web的服务,计算平台和通信协议,旨在合并电子邮件,即时通信,wiki和社交网络,由悉尼分公司开发。目前已开始小范围公测。它有一个强大的实时协作和强大的拼写检查功能,可以自动翻译40种语言,以及许多其他的扩展。Google Wave 是 Google 的一款网络交流服务。它将电子邮件和
18、即时通讯结合起来,使人们的交流更方便。Google Wave 的通讯协议是开放的。,Hadoop,Hadoop是一个软件平台,可以让你很容易地开发和运行处理海量数据的应用Hadoop是MapReduce的实现,它使用了Hadoop分布式文件系统(HDFS)。 MapReduce将应用切分为许多小任务块去执行。出于保证可靠性的考虑,HDFS会为数据块创建多个副本,并放置在群的计算节点中,MapReduce就在数据副本存放的地方进行处理,云计算发展现状,IBM在2007年11月推出了“改变游戏规则”的“蓝云”(Blue Cloud)计算平台,为客户带来即买即用的云计算平台。 IBM正在与17个欧洲
19、组织合作开展名为RESERVOIR云计算项目,以“无障碍的资源和服务虚拟化”为口号。欧盟提供了1.7亿欧元作为部分资金。 2008年8月,IBM宣布将投资约4亿美元用于其设在北卡罗来纳州和日本东京的云计算数据中心改造。IBM计划在2009年在10个国家投资3亿美元建13个云计算中心。,IBM公司的蓝云(Blue Cloud)计划,云计算发展现状,微软于2008年10月推出了Windows Azure操作系统。Azure(天蓝色, 苍天, 碧空;译为“蓝天”)是继Windows取代DOS之后,微软的又一次颠覆性转型。 Azure的底层是微软全球基础服务系统,由遍布全球的第四代数据中心构成。目前,
20、微软已经配置了220个集装箱式数据中心,包括44万台服务器。,微软的集装箱式数据中心,云计算发展现状,中国 2008年,IBM先后在无锡和北京建立了两个云计算中心; 阿里巴巴成立了阿里云公司。还有许多公司触云:腾讯、盛大、广达、 800APP、世纪互联 中国移动研究院已经建立起1024个CPU的云计算试验中心;中国电信、中国联通都有相应动作;华为、中兴都转入了云计算研发。 2008年11月25日,中国电子学会专门成立了云计算专家委员会。 2009年5月22日,中国电子学会隆重举办首届中国云计算大会,1200多人与会,盛况空前。2010年5月,将举办第二届,规模将达3000人。 2009年12月
21、,举办中国首届云计算学术会议。 2010年5月,举办了第二届中国云计算大会。,云计算中心,提 纲,Amazon云计算(AWS),1GB数据存放1个月为0.15美元,简单存储服务S3(Simple Storage Service),桶(Bucket)操作API: CreateBucket DeleteBucket ListBucket 对象操作API: PutObject GetObject DeleteObject GetObjectAccessControlPolicy SetObjectAccessControlPolicy,Amazon云计算(AWS),弹性计算云EC2(Elastic
22、Computing Cloud),每个服务器租用1小时为0.1美元,映像操作API: RegisterImage DescribeImages DeregisterImage 运行实例操作API: RunInstances DescribeInstances TerminateInstances GetConsoleOutput RebootInstances,应用案例:GIGAVOX公司,GigaVox Media公司专为播客和视频网络日志制作者提供基于互联网的制作和分销平台;该公司使用Amazon的EC2和S3,GigaVox Media公司,GigaVox Media公司专为播客和视频网
23、络日志制作者提供基于互联网的制作和分销平台,该公司也希望步Twitter的后尘。“与其他处于起步阶段的公司一样,我们渴望成为下一个YouTube。”公司创始人道凯伊(Doug Kaye)笑着说。从数据处理要求的角度看,这一目标意味着什么呢?“我不知道。”凯伊坦言:“但我们的系统必须达到Twitter那样的可扩展性。” 为确保实现这一目标,凯伊选择了亚马逊Web服务(Amazon Web Services,AWS)。采用该服务,无论是应用程序、存储系统还是计算架构,均按使用付费。这正是红移公司采取的一种方式,亚马逊和谷歌等公司会搭建超大规模的IT基础设施,而GigaVox等小公司,则会直接采用这
24、些大公司提供的服务。,应用案例:SmugMug公司,SmugMug是一个较专业的摄影照片分享网站;该公司使用了Amazon的S3和EC2,Smugmug,Smugmug是一个提供专业的照片分享和管理服务的网站,在Smugmug上面您可以方便、快捷地增加、分享您的照片。 Smugmug使用领先的计算机技术来改变大家的生活,使您分享照片更加容易:采用Ajax技术来即时管理您的相册,使用Tags标签来帮助您查找感兴趣的主题。RSS可以把新的照片第一时间分享给您的朋友。GeoTagging使得在谷歌地图上查看照片成为肯能。PhotoRank功能可以帮助您找到最收到大家欢迎的图片。 Smugmug的名称
25、很有意思:smug作为形容词意思是“自鸣得意的;自以为是的;整洁的”,mug作为名词的意思是“脸;杯子;苦读者”,组合在一起成为Smugmug,阅读起来郎朗上口,结合其表达的“整洁的相册,得意的照片”使得大家很容易记忆。 SmugMug是一个在线照片存储应用程序,它把超过 0.5 PB 的数据存储在S3上,由此节约的服务和存储成本接近100万美元。它也是 EC2计算资源的重要用户之一,它使用EC2应对需求的变化,尤其是动态地应对峰值访问的变化。,应用案例:纽约时报,使用亚马逊云计算服务在不到24个小时的时间里处理了1100万篇文章 累计花费240美元 如果用自己的服务器,需要数月和多得多的费用
26、,Google云计算,Google文件系统(GFS),Google 48%,MSN 19%,Yahoo 33%,客户端,互为备份,管理节点,GFS主节点,GFS主节点,C0,C1,C2,C5,数据结点1,C0,C2,C5,数据结点N,C1,C5,数据结点2,C1,微软云计算(Azure),Windows Live,Windows Live是微软推出的包含一系列线上应用服务的套装软体,也是Windows的网络延伸。这些服务透过网路浏览器的介面来提供像Microsoft Office这一类的服务。,Windows Live是一种web服务平台,由微软的服务器通过互联网向用户的电脑等终端提供各种应用
27、服务。提供内容包括个人网站设置、电子邮件、VoIP、即时消息、检索等与互联网有关的多种应用服务。Microsoft Office Live是面向中小企业的服务群,主要提供商务应用。所有服务均通过在服务中加载广告,向用户免费提供。微软可通过其运营的在线广告网站“MSN adCenter”,获得广告收入。同时还准备了收费的会员制服务。,Windows Live,云计算技术体系结构(共四层),云计算技术体系结构(共四层),云计算技术体系结构(共四层),云计算技术体系结构(共四层),云计算技术体系结构(共四层),云计算实现机制(简化的IaaS实现机制图),云计算实现机制(简化的IaaS实现机制图),用
28、户交互接口向应用以Web Services方式提供访问接口,获取用户需求,云计算实现机制(简化的IaaS实现机制图),服务目录是用户可以访问的服务清单,云计算实现机制(简化的IaaS实现机制图),系统管理模块负责管理和分配所有可用的资源,其核心是负载均衡,云计算实现机制(简化的IaaS实现机制图),配置工具负责在分配的节点上准备任务运行环境,云计算实现机制(简化的IaaS实现机制图),监视统计模块负责监视节点的运行状态,并完成用户使用节点情况的统计,开源云计算系统,桉树,提 纲,全球企业IT开销,Source: IBM Corporate Strategy analysis of IDC da
29、ta, Sept. 2007,数据中心的规模经济性,不同地区电力价格,(千瓦/小时),梦想抑或恶梦?(某典型网站的流量数据),资源的平均利用率只有10%-15%,云计算的经济性,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 (从10-15%到80%),5-7倍,5-7倍,X,30倍,云计算的特点,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,云计算的特点,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,Google的云计算已经拥有100多万台服务器,云计算能赋予用户前所未有的计算能力,云计算的特点,超大规模,虚拟化,高可靠性,通用性,高可
30、扩展性,按需服务,极其廉价,云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取服务,云计算的特点,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,云计算使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性,云计算的特点,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,云计算不针对特定的应用,同一片“云”可以同时支撑不同的应用运行,云计算的特点,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,云的规模可以动态伸缩,以满足应用和用户规模增长的需要,云计算的特点,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,云是
31、一个庞大的资源池,用户按需购买,像水电煤气那样计费,云计算的特点,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,云的特殊容错措施使得可以采用极其廉价的节点来构成云 Google每年投入16亿美元构建云计算中心,如果使用传统技术则需要640亿美元,网格计算与云计算的比较,网格计算,在动态、多机构参与的虚拟组织中协同共享资源和求解问题 网格中间件 Globus Toolkit、UNICORE、Condor、gLite 网格平台 TeraGrid、EGEE、CoreGRID、D-Grid、ApGrid、Grid3、GIG 网格应用 大气科学、林学、海洋科学、环境科学、生物信息学、医学、物理学、天体物理、地球科学、天文学、工程学、社会行为等,网格计算,计算网格 信息网格 知识网格 中国国家网格(CNGrid) 中国空间信息网格(SIG) 中国教育科研网格(ChinaGrid) 上海网格(ShanghaiGrid),网格计算与云计算,OSI与TCP/IP OSI是学院派 TCP/IP是现实派 云计算是网格计算的一种简化实用版 网格计算 - “科学2.0” 云计算 - “商业2.0”,云计算将计算变成了大众用得上和用得起的“水和电”,谢谢大家!,
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