云计算技术及体系结构
云计算的体系结构
云计算的体系结构引言随着互联网技术的不断发展，云计算作为一种新兴的计算模式，已经逐渐成为企业和个人所依赖的重要技术之一。
它将计算任务分配给多个服务器组成的资源池，以提供按需、弹性的服务。
这种技术不仅可以提高资源的利用率，还能降低成本，提高系统的可靠性。
本文将详细介绍云计算的体系结构，包括其组成部分、层次关系以及优势等方面。
概述云计算是一种以服务为基础的计算模式，它将计算任务、数据存储和应用程序等资源通过互联网进行分配和调度。
其体系结构包括三个主要组成部分：基础设施层、平台层和应用层。
这三个层次各自承担着不同的角色，共同完成云计算的任务。
基础设施层基础设施层是云计算体系结构的最底层，主要负责硬件资源和虚拟化技术的管理。
该层包括计算资源、存储资源、网络资源等基础设施，通过虚拟化技术将这些资源转化为虚拟的资源池。
这些资源池可以根据需要进行动态分配和管理，从而提高资源的利用率和系统的可靠性。
平台层平台层是云计算体系结构的中间层，主要负责应用程序的开发、部署和管理。
该层提供了一系列应用程序开发工具、运行环境和操作系统，使得开发者可以基于云计算平台开发出高效、可靠的应用程序。
同时，平台层还可以对应用程序进行管理和监控，确保系统的稳定性和安全性。
应用层应用层是云计算体系结构的最高层，主要负责为用户提供具体的应用服务。
该层根据用户的需求提供各种应用程序和服务，比如云存储服务、云安全服务、云数据分析服务等。
用户可以通过这些服务进行数据存储、备份、分析和处理等操作，从而更加方便地进行工作和生活。
云计算的架构云计算的架构可以分为三个层次：平台层、服务层和应用层。
其中，平台层主要面向开发者，提供应用程序的开发、部署和管理工具；服务层主要面向用户，提供各种云服务；应用层则主要负责将用户与具体的业务场景进行对接。
这三个层次之间通过API接口进行通信，共同完成云计算的任务。
云计算的优势云计算作为一种新兴的技术，具有多方面的优势。
云计算的体系结构
云计算的体系结构云计算的体系结构⒈介绍⑴定义云计算是一种基于互联网的计算模式，通过共享的计算资源（包括网络、服务器、存储、应用等），提供灵活的、可扩展的和经济高效的计算服务。
⑵目标云计算的目标是提供按需、可扩展、可靠、安全的计算资源，以满足不同用户的需求。
⒉云计算的组成部分⑴基础设施层基础设施层提供硬件资源，包括服务器、存储设备、网络设备等。
⑵平台层平台层提供运行环境和开发工具，包括操作系统、数据库、开发框架等。
⑶应用层应用层提供具体的应用服务，包括电子邮件服务、数据存储服务、虚拟机服务等。
⒊云计算的体系结构模型⑴公有云公有云是由云服务提供商提供的基础设施和应用服务，可以被多个组织和个人共享使用。
⑵私有云私有云是由单个组织或个人专属使用的云计算环境，建立在私有网络上，并提供与公有云相似的服务。
⑶混合云混合云是将公有云和私有云相互关联的一种云计算模式，可以根据需求灵活地调整使用公有云和私有云的比例。
⑷社区云社区云是一个由共同利益的组织共同使用和维护的云计算环境，可以提供特定行业或共同需求的服务。
⒋云计算中的关键技术⑴虚拟化技术虚拟化技术可以将物理资源（如服务器、存储设备）抽象为虚拟资源，实现资源的灵活调度和共享。
⑵自动化管理自动化管理技术可以通过自动化流程和工具实现对云计算环境的自动配置、部署、监控和维护。
⑶多租户隔离多租户隔离技术可以实现在一个云计算环境中，多个租户共享资源但彼此独立，保证安全性和性能。
⑷弹性扩展弹性扩展技术可以根据业务需求，自动调整云计算环境的资源，提供灵活的扩容和收缩。
⒌云计算的优势和挑战⑴优势- 灵活性：云计算提供按需分配和弹性扩展的计算资源，可以根据需求灵活调整。
- 经济效益：云计算可以大幅降低计算成本，避免不必要的硬件和维护开销。
- 高可用性：云计算通过分布式架构和冗余设计，提供高可靠性和容灾能力。
- 共享资源：云计算通过虚拟化和多租户隔离，实现资源共享，提高资源利用率。
云基础架构的图解解释
云基础架构的图解解释云基础架构是云计算的核心，是实现云计算的基础设施。
它是由虚拟化技术、分布式系统技术、网络技术等多种技术构成的。
云基础架构的本质是提供一种优化的资源管理方式和服务交付模式。
这种形式的优化是基于云计算本身的特点，即资源共享、弹性伸缩、按需服务。
为了更好地理解云基础架构的概念，我们可以从以下三个主要方面来进行阐述。
1. 云计算的体系结构云计算是一种服务交付模式，它的运作可以分为三个层次：基础设施层、平台层和应用层。
云基础架构就是云计算中的基础设施层。
云计算的基础设施层包括两个主要的基础设施：虚拟化平台和管理平台。
虚拟化平台提供了虚拟化的资源，包括CPU、内存、存储等。
管理平台则负责管理和维护这些虚拟化的资源。
2. 云基础架构的核心技术虚拟化技术是云基础架构的核心技术之一。
它可以将物理资源抽象为虚拟资源，提供给应用程序使用。
这个过程包括三个主要的步骤：分区、复制和隔离。
分区是指将物理资源划分为多个虚拟资源。
复制是指在每个分区中建立多个相同的虚拟资源，以保障应用的高可用性。
隔离则是指使用虚拟化技术实现不同用户之间的安全隔离。
分布式系统技术也是云基础架构的核心技术之一。
分布式系统技术可以将一个大型的服务拆分成多个小服务，通过网络连接起来，从而提高系统的扩展性和可靠性。
网络技术也是云基础架构的核心技术之一。
网络技术可以实现虚拟化网络和物理网络的无缝连接，从而保证应用程序的可访问性和高速度。
3. 云基础架构的部署模式云基础架构的部署模式可以分为三个主要类型：公共云、私有云和混合云。
公共云是指由云服务提供商提供的云基础架构，例如亚马逊AWS、微软Azure等。
公共云模式可以减少企业的基础设施投入，提高资源的共享和利用率。
私有云是指企业内部部署的云基础架构。
私有云模式可以提高企业的安全性和数据隐私性，同时也可以提供更多的定制化服务。
混合云是指既有公共云也有私有云的部署模式。
混合云可以将公共云和私有云的优势结合起来，提供更好的灵活性和弹性。
《云计算体系结构》课件
云基础设施
包括服务器、存储设备、网 络设备等，支撑云计算平台 的运行。
云计算的服务模式
服务模式 IaaS PaaS SaaS
描述
提供基础设施（服务器、存储、网络）的服 务，用户可以自由配置和管理基础设施。
提供开发和部署应用程序的平台，用户无需 关心硬件和操作系统，专注于应用开发。
提供已经构建好的应用程序服务，用户只需 通过浏览器或客户端访问即可使用。
SaaS模式的特点和应用案例
1
特点
用户无需购买和维护软件和硬件，只需通过订阅方式使用软件服务。
2
应用案例
Salesforce提供的客户关系管理软件、Office 365提供的办公软件等。
3
应用案例
Google Docs提供的在线文档编辑和协作平台、Zoom提供的在线会议和视频通 话服务。
PaaS模式的特点和应用案例
优势
提供可伸缩性、灵活性和高可用性的计算资源，实现按需自助服务和资源共享，降低成本 并提升效率。
应用
广泛应用于企业的IT服务管理、大数据分析、人工智能开发等领域，是数字化转型的重要驱 动力。
云计算的发展历程
1
起源
云计算概念起源于20世纪60年代的分时系统和虚拟化技术。
2
发展
1990年代，随着互联网的普及，云计算开始迅速发展。2006年，亚马逊推出首 个云计算平台AWS。
3
成熟
云计算逐渐成为企业和个人使用的主流计算方式，各种云计算平台相继涌现。
云计算的分类
1 基于部署模式
公有云、私有云、混合 云、社区云。
2 基于服务模式
3 基于资源共享
基础设施即服务 （IaaS）、平台即服务 （PaaS）、软件即服务 （SaaS）。
云计算概述
3款最好用的虚拟机软件
Vmware Workstation。
Oracle VM VirtualBox
Windows Virtual PC，微软公司旗下产品
云计算目标
像用电、水一样使用IT
电力传输网络
发电厂
企业自己部署发电设施
企业使用公共电力服务
企业A
企业B
企业C
互联网
云平台服务商
企业A 企业B
云计算产生背景4
互联网上存在着大量处于闲置状态的 计算设备和存储资源
Microsoft数据中心
微软在美国芝加哥的数据中心.总面 积为70万平方英尺。即使只启用半 数服务器,能耗也达到30兆瓦。
Microsoft在华盛顿州 Grand Coulee水坝边上 建一个有10个沃尔玛 商店那么大的数据中 心。
2005年,美国新建立的数据中心需要消耗的能 量=加利福尼亚州所消耗能量的10%（大约 5GW），约40亿美金。
英国的1500个数据中心每年消耗的能量和英国 第十大城市莱卡斯特所需要的能量相当。
2010年，英国单个数据中心每年在能量上的花 费达到大约740万英镑。
计算机集群系统由于采用商用化部件，其能耗 问题更为突出。
伯克利云计算白皮书：云是一个包含 大量虚拟资源的资源池，包括硬件、 开发平台和I/O服务，这些资源可根 据不同的负载动态地进行配置，资源 池通常按照服务等级协议SLA，采用 即用即付的模式进行管理。
云计算的服务模式
根据实际需要通过定制或租用的方式使用基于 Web的软件来完成所需的工作。
将应用和计算机资源包括硬件和系统软件包装成 服务，通过按需付费（pay-as-you-go）的方式， 通过Internet来满足用户各种不同的需求。
云计算体系架构与关键技术解析
云计算体系架构与关键技术解析云计算是一种新型的信息技术，具有灵活的服务，资源池，计费服务，按需服务和无泛在接入等特点。
云计算架构主要分为三层，包括服务管理，核心服务和用户访问接口，它们对应不同的服务功能。
同时，为了进一步满足不同用户的实际使用需求，云计算广泛应用了虚拟化技术，数据中心节能技术等关键技术。
标签：云计算；基本概念；体系架构；关键技术；发展前景1 引言云计算具有广阔的发展前景，系统体系结构等相关的关键技术不断完善和进步，现代业务处理和软件应用的信息化、全球化和自动化，将为云计算的发展和应用前景提供广阔的市場。
云计算具有超大规模、高可用性、高可靠性、虚拟化、按需服务和低成本等特点。
近年来，随着许多关键技术的成熟和成功应用，正在迅速普及。
2 云计算的基本概念和特点2.1 云计算的定义云计算主旨是对大的程序进行分解，写结成每个小部分然后再加以处理，最终传回给用户。
而如今，业界对云计算的定义各有不同，当前云计算的定义美国则是根据标准局对云计算的定义是云计算是一种根据用户使用量来进行收费的模式，这种模式可以进入可配置的计算资源共享池，这些资源能够呗快速的提供给用户，只需投入很少的工作。
2.2 云计算的特点从商业角度看，云计算是一种全新的用户体验和商业模式，它提供标准化、自助服务，支持快速的服务交付和基于使用的交付；从专业技术角度看，云计算是一种新的IT基础设施管理模式，它是物理资本源合成资源池，应用虚拟化资源，进行弹性扩展，动态部署。
3 云计算体系架构3.1 核心服务层云计算系统的核心服务层可分为基础设施服务层、软件服务层和平台服务层。
基础设施服务层为云计算系统提供硬件基础设施部署服务，可根据用户需求提供虚拟或实体计算、存储和网络信息资源。
在用户使用基础设施服务层之前，他们需要向服务提供者提供与基础设施相关的配置信息、运行基础设施的程序代码和相关的用户数据。
虚拟化技术的引入使基础设施服务层大大提高了服务的规模和可靠性。
云计算的体系结构
云计算的体系结构云计算的体系结构由5部分组成，分别为应用层，平台层，资源层，用户访问层和管理层，云计算的本质是通过网络提供服务，所以其体系结构以服务为核心。
如下图：1，资源层资源池层是指基础架构屋面的云计算服务，这些服务可以提供虚拟化的资源，从而隐藏物理资源的复杂性。
物理资源指的是物理设备，如服务器等。
服务器服务指的是操作系统的环境，如linux集群等。
网络服务指的是提供的网络处理能力，如防火墙，VLAN，负载等。
存储服务为用户提供存储能力。
2，平台层平台层为用户提供对资源层服务的封装，使用户可以构建自己的应用。
数据库服务提供可扩展的数据库处理的能力。
中间件服务为用户提供可扩展的消息中间件或事务处理中间件等服务。
3，应用层应用层提供软件服务企业应用是指面向企业的用户，如财务管理，客户关系管理，商业智能等。
个人应用指面向个人用户的服务，如电子邮件，文本处理，个人信息存储等。
4，用户访问层用户访问层是方便用户使用云计算服务所需的各种支撑服务，针对每个层次的云计算服务都需要提供相应的访问接口。
服务目录是一个服务列表，用户可以从中选择需要使用的云计算服务。
订阅管理是提供给用户的管理功能，用户可以查阅自己订阅的服务，或者终止订阅的服务。
服务访问是针对每种层次的云计算服务提供的访问接口，针对资源层的访问可能是远程桌面或者xwindows，针对应用层的访问，提供的接口可能是web。
4，管理层管理层是提供对所有层次云计算服务的管理功能：安全管理提供对服务的授权控制，用户认证，审计，一致性检查等功能。
服务组合提供对自己有云计算服务进行组合的功能，使得新的服务可以基于已有服务创建时间。
服务目录管理服务提供服务目录和服务本身的管理功能，管理员可以增加新的服务，或者从服务目录中除去服务。
服务使用计量对用户的使用情况进行统计，并以此为依据对用户进行计费。
服务质量管理提供对服务的性能，可靠性，可扩展性进行管理。
部署管理提供对服务实例的自动化部署和配置，当用户通过订阅管理增加新的服务订阅后，部署管理模块自动为用户准备服务实例。
云计算的基本框架
云计算的基本框架主要包括基础设施即服务（IaaS）、平台即服务（PaaS）、软件即服务（SaaS）、云安全和云计算管理等方面。
1.基础设施即服务（IaaS）：这是云计算的基础，提供计算资源、存储和网络等基础设施服务。
用
户可以根据需要自由配置和管理资源。
2.平台即服务（PaaS）：提供应用程序开发和部署等平台服务，用户只需关注应用程序本身，而不
必关心底层的基础设施。
3.软件即服务（SaaS）：提供应用程序和服务，用户可以通过Web浏览器或移动客户端等方式使
用。
4.云安全：确保整个云计算中心能够安全、稳定地运行，并且能够被有效管理。
5.云计算管理：主要用于管理云的所有资源和应用程序，以确保它们能够可靠、高效地运行。
此外，云计算的体系结构是SOA（面向服务的体系结构）和EDA（事件驱动的体系结构）的结合。
前端是指云计算系统的客户端，包含客户端用来访问云计算服务/资源的所有用户界面和应用程序。
后端则包含资源以及管理资源并提供安全机制。
以上内容仅供参考，如需更多信息，建议查阅云计算领域的专业书籍或咨询该领域的专家。
云计算体系结构的 负责
云计算体系结构的负责
云计算体系结构的负责主要包括以下几个方面：
1. 负责构建和维护云计算基础设施：云计算体系结构负责设计、构建和维护云计算基础设施，包括云服务器、网络设备、存储设备等。
这些基础设施需要具备高可靠性、高可扩展性和高性能，以支持大规模的云计算服务。
2. 负责提供云计算平台和服务：云计算体系结构负责提供云计算平台和服务，包括云操作系统、云数据库、云存储、云网络等。
这些平台和服务可以满足用户的各种需求，如计算、存储、网络等。
3. 负责管理和调度云资源：云计算体系结构负责管理和调度云资源，包括虚拟机、存储空间、带宽等。
通过使用虚拟化技术和资源管理算法，可以实现对云资源的高效管理和利用，提高资源利用率和性能。
4. 负责监控和安全云环境：云计算体系结构负责监控和安全云环境，包括监控云资源的使用情况、性能指标等，以及保护云环境的安全，包括防止入侵、数据泄露等。
通过使用监控系统和安全系统，可以及时发现和解决云环境中的问题。
5. 负责提供云计算服务的接口和标准：云计算体系结构负责定义和提供云计算服务的接口和标准，以便用户和应用程序可以方便地使用云计算服务。
这些接口和标准可以提供统一的访问方式和数据格
式，使得不同的云计算服务可以互相兼容和集成。
云计算体系结构的负责是为用户提供可靠、高效、安全和易用的云计算服务，以满足他们的各种需求。
云计算的体系结构
云计算的体系结构云计算的体系结构：一、引言1.1 背景1.2 目的1.3 范围二、云计算基础2.1 云计算概述2.2 云计算的特点2.3 云计算的部署模式2.3.1 公有云2.3.2 私有云2.3.3 混合云2.4 云计算的服务模式2.4.1 基础设施即服务(IaaS)2.4.2 平台即服务(PaaS)2.4.3 软件即服务(SaaS)三、云计算体系结构设计3.1 云计算架构概述3.2 前端和后端3.2.1 前端3.2.2 后端3.3 设备管理与自动化3.3.1 物理设备管理3.3.2 虚拟设备管理3.4 资源池管理3.4.1 虚拟机管理3.4.2 存储管理3.4.3 网络管理3.5 服务编排与调度3.5.1 服务编排3.5.2 任务调度3.6 数据安全与隐私保护3.6.1 访问控制3.6.2 数据加密3.7 监控与管理3.7.1 性能监控3.7.2 故障管理3.7.3 自动化运维四、云计算实施及管理4.1 云计算实施步骤4.2 云计算的管理策略 4.2.1 成本管理4.2.2 性能管理4.2.3 安全管理4.2.4 用户管理4.3 云计算的监控与优化 4.3.1 监控指标4.3.2 优化方法五、云计算的发展与趋势5.1 云计算的发展历程5.2 云计算的未来趋势5.2.1 边缘计算5.2.2 容器化技术5.2.3 与机器学习六、附件附件一、云计算体系结构示意图附件二、云计算实施流程图附件三、云计算管理策略表格法律名词及注释：1、云计算：一种通过网络提供可按需访问的共享计算资源的模式。
2、公有云：由第三方服务提供商管理和维护的云计算基础设施，可供公众使用。
3、私有云：由单个组织或实体拥有和控制的云计算基础设施，仅对内部用户开放。
4、混合云：混合了公有云和私有云，允许组织根据需求将工作负载分配到合适的环境中。
5、基础设施即服务(IaaS)：提供基础计算资源的服务模式，如虚拟机、存储和网络。
6、平台即服务(PaaS)：提供开发、运行和管理应用程序的平台，无需担心基础设施层面的管理。
云计算-基础知识
• 基础设施作为服务-IaaS • Infrastructure as a Service
云-服务模式
IaaS: 提供给消费者的服务是对所有设施的利用，包括处理、存储、网络 和其它基本的计算资源，用户能够部署和运行任意软件，包括操作系统和应用 程序。消费者不管理或控制任何云计算基础设施，但能控制操作系统的选择、 储存空间、部署的应用，也有可能获得有限制的网络组件（例如，防火墙、负 载均衡器等）的控制。 PaaS：提供的开发语言和工具（例如Java，python, .Net等）部署到云计 算基础设施上去。客户不需要管理或控制底层的云基础设施，包括网络、服务 器、操作系统、存储等，但客户能控制部署的应用程序，也可能控制运行应用 程序的托管环境配置； SaaS：提供给客户的服务是运营商运行在云计算基础设施上的应用程序， 用户可以在各种设备上通过客户端界面访问，如浏览器。消费者不需要管理或 控制任何云计算基础设施，包括网络、服务器、操作系统、存储等等；
理、网格计算、未知病毒行为判断等新兴技术和概念，通过网状的大量客户端对网 络中软件行为的异常监测，获取互联网中木马、恶意程序的最新信息，推送到 Server端进行自动分析和处理，再把病毒和木马的解决方案分发到每一个客户端。
目 录
1 2 3 4 5
云-体系结构
云-关键技术 云-服务模式 云-应用案例
云-关键技术
关键技术之四-分布式的编程模式 云计算提供了分布式的计算模式，客观上要求必须有分布式的编程模式。云计 算采用了一种思想简洁的分布式并行运算和任务调度模型Map—Reduce。在该模 式下，用户只需要自行编写Map函数和Reduce函数即可进行并行计算。其中，
Map 函数中定义各节点上的分块数据的处理方法，而Reduce函数中定义中间结果 的保存方法以及最终结果的归纳方法。
云平台建设总体架构
1云平台总体架构1.1总体架构1.1.1云平台技术架构云平台的总体技术架构设计如下图，整个架构从下往上包括云计算基础设施层、云计算平台资源层、云计算数据存储层、云计算管理层和云计算服务层。
云计算基础设施层：主要包括云平台的物理机房环境；云计算平台资源层：在云平台安全的物理环境基础上，采用虚拟化、分布式存储等云计算技术，实现服务器、网络、存储的虚拟化，构建计算资源池、存储资源池和网络资源池，实现基础设施即服务。
云计算数据存储层：主要为实现业务数据的安全存储，同时针对云平台的各个虚拟机镜像数据和模板数据进行共享存储，推动虚拟机的动态迁移和数据的迁移；实现部门间数据共享与交换；实现业务应用接入。
云计算管理层：在云基础设施的基础上，为了实现动态资源池的构建，通过虚拟化技术对基础设施（网络、服务器和存储设备等）进行资源池化，通过自主可控的云计算操作系统，实现云平台的服务管理及业务管理的统一管理，提高运维及运营的效率。
云计算服务层：是云平台与最终用于交互的接口和平台，通过该平台能够实现云平台统一对外提供服务，为五莲相关部门提供整体的云应用和服务。
五莲县云平台通过统一的云计算平台对外提供服务。
1.1.2云平台部署架构根据智慧五莲总体业务需求，按照业务逻辑分区的设计理念，设计规划云计算平台的拓扑架构，指导项目整体建设。
智慧五莲将建设两个云平台，分别为：私有云平台和社区云平台，两个平台底层的云支撑平台采用技术架构是相同的，只是每一个云计算平台部署上略有不同。
智慧五莲云平台建设主要包括几个层面：计算资源池建设、云运营管理区建设、数据库区建设、存储资源池建设、备份区建设等。
其中：计算资源池可以基于支撑的上层电子政务业务应用的不同特性及对于接入网络安全性的不同需求，计算资源池构建主要采用高端多核心X86服务器作为服务器基础支撑，通过虚拟化技术实现底层物理资源的虚拟化，通过云运营管理中心进行虚拟机的创建、动态分配、迁移及管理，形成统一的计算资源池。
云计算的架构和组成
云计算的架构和组成云计算已经成为了现代信息技术领域的重要组成部分。
它能够提供强大的计算能力和存储空间，并且使应用程序可以方便地访问和管理数据。
为了实现这一切，云计算采用了特定的架构和组成部分。
本文将探讨云计算的主要架构和组成要素，以便更好地理解和应用云计算技术。
一、云计算的三层架构云计算通常采用三层架构，包括基础设施层、平台层和应用层。
这三层相互组合，形成了完整的云计算体系结构。
1. 基础设施层（Infrastructure as a Service, IaaS）基础设施层提供了云计算所需的物理资源，包括服务器、网络设备和存储设备等。
通过虚拟化技术，基础设施层能够将资源进行隔离并以虚拟的形式提供给上层应用程序使用。
用户可以根据需要弹性地调整资源规模，实现按需分配和管理。
2. 平台层（Platform as a Service, PaaS）平台层建立在基础设施层之上，为开发者提供了一个完整的开发环境。
开发者可以在平台层上构建、部署和管理应用程序，无需关注底层资源的细节。
平台层还提供了各种开发工具和服务，如数据库、消息队列和身份验证等，以便开发者能够更高效地进行应用程序开发。
3. 应用层（Software as a Service, SaaS）应用层是云计算的最顶层，为最终用户提供各种各样的应用服务。
用户通过云服务提供商提供的界面或应用程序访问和使用这些服务。
常见的SaaS应用包括电子邮件、在线办公套件和客户关系管理等。
二、云计算的组成要素除了三层架构外，云计算还包含许多重要的组成要素，这些要素共同构成了云计算体系结构的核心。
1. 虚拟化技术虚拟化技术是云计算的基础。
它可以将物理资源（如服务器、存储设备）划分为多个虚拟资源，并使它们能够独立地被应用程序使用。
虚拟化技术使资源的使用更加高效，也为云计算的弹性和可扩展性提供了基础。
2. 大数据技术云计算需要处理和存储大量的数据。
为了满足这一需求，大数据技术成为了云计算的重要组成部分。
云计算介绍
目录
1.什么是云计算 2.云计算体系特点及好处 3.云计算体系结构 4.云计算国内、国外发展现状 5.云计算—我们该何去何从？
1.什么是云计算
对于专业人员：
云计算：是分布式处理、并行处理、和网格计算的发展，或者说是这些计算机科 学概念的商业实现。即把存储于个人电脑、移动电话和其他设备上的大量信息和 处理器资源集中在一起，协同工作。在极大规模上可扩展的信息技术能力向外部 客户作为服务来提供的一种计算方式。
所用即所付
可扩展, 有弹性, 动态, 多用户
2.云计算的好处
1)缩减部署时间 2)简化管理 3)增加应用程序的灵活性 4)降低对专有平台的依赖 5)适合特定的计算目的 6)降低平台的负载
结论 IT业之所以要开发云计算，是因为云计算不仅是一种应用，更是未来提供解决方
案的重要途径。各大机构都需要以更快的速度处理新的负载，需要能够动态的对这些 负载的处理方式进行调整，而与以往不同的是，他们还将按需对负载进行重新部署和 撤销。而云计算正好能够满足以上需要，成为动态基础设施和构架的理想解决方案。
提供商业连续性服务
提高服务水平 复杂的体系结构
云计算
商业模式和理念的转变
目录
1.什么是云计算 2.云计算体系特点及好处 3.云计算体系结构 4.云计算国内、国外发展现状 5.云计算—我们该何去何从？
2.云计算发展路线及演进
并行计算
集群计算
网格计算
云计算
2.云计算体系特点
超大规模
高可扩展性
高可靠性
实用计算
这种云计算是为IT行业创造虚拟的数据中心使得其能够把内存、I/O设备、存储和计算能力 集中起来成为一个虚拟的资源池来为整个网络提供服务。最近才在 提供存储服务和虚拟服务器的公司中新生。
云计算
系统架构及特点
容错机制
系统管理技术
2.1.1 GFS体系架构
GFS将整个系统的节点分为三类角 色：Client(客户端)、Master（主服务器） 和Chunk Server（数据块服务器）。 客户端在访问GFS时，首先访问 Master 节点，获取与之进行交互的 Chunk Server信息，然后直接访问这些 Chunk Server，完成数据存取工作。实 现数据流与控制流的分离。 针对多种应用的特点，Google 从多 个方面简化设计的GFS，在一定规模下 达到了成本、可靠性和性能的最佳平衡。 具体说有以下几个特点。 （1）采用中心服务器模式 （2）不缓存数据 （3）在用户态下实现
“云”的规模可以动 态伸缩，满足应用和 用户规模的增长需要
1.3云计算服务类型
⑴IaaS 将硬件设备等基础资源封装成服务供用户使用，如Amazon云计算 AWS（Amazon Web Services）的弹性计算云EC2和简单存储服务S3。
⑵PaaS 对资源的抽象层次更进一步，它提供用户应用程序的运行环境，如 Goole App Engine和Miscrosoft Azure。 ⑶SaaS 的针对性更强，它将某些特定的应用软件功能封装成服务，如 Salesforce提供的在线客户关系管理CRM（Client Relationship Management） 服务。
1.5云计算的发展环 境
云计算
提各算供 供种能更 前的力好 另 所软、的 一 未件接用 方 有和近户 面 的信无体 ， 服息限验 云 务服的。 计 体务存云 算 验，储计 能 。能空算 够 够间有 给 为，强 并大用 用支的 户 户持计 提 3G 3G 2 IT CT Computed Tomography X
云计算体系结构
云计算体系结构云计算是一种基于互联网的计算方式，通过将计算资源、存储和应用程序等服务提供给用户，实现根据需求按需使用的计算模式。
在云计算中，体系结构的设计和构建是关键，它决定了云计算系统的可靠性、可扩展性和性能。
一、云计算体系结构概述云计算体系结构是指云计算系统各个组件和模块之间的关系和交互方式。
一个完善的云计算体系结构应该包含以下几个关键组件：客户端、虚拟化层、资源管理与调度层、存储层、网络层和应用层。
这些组件相互配合，共同构成了一个高效可用的云计算平台。
1. 客户端客户端是云计算服务的使用者，通常是一个终端设备，例如个人电脑、智能手机、平板电脑等。
客户端通过网络连接到云计算平台，向平台请求所需的计算资源和服务，同时接收来自云计算平台返回的处理结果。
客户端可以通过云计算平台提供的接口和工具，实现对云资源的管理和监控。
2. 虚拟化层虚拟化层是云计算体系结构中的核心组成部分，它负责将物理的计算资源（服务器、存储设备等）进行虚拟化，以提供更灵活、可扩展的计算环境。
虚拟化技术可以将物理资源划分为多个虚拟资源，每个虚拟资源可以独立运行不同的操作系统和应用程序，实现资源的合理利用和隔离。
3. 资源管理与调度层资源管理与调度层是负责管理和分配云计算中的各种资源，包括虚拟机、存储空间、网络带宽等。
资源管理与调度层根据用户的需求和优先级，动态地对资源进行分配和调度，确保资源的高效利用和平衡。
同时，资源管理与调度层还需要监控资源的使用情况，及时调整资源分配策略，以应对不同的负载和访问需求。
4. 存储层存储层是云计算体系结构中的重要组成部分，它负责存储用户的数据和应用程序。
存储层可以使用分布式文件系统或对象存储来实现数据的存储和管理。
同时，存储层还需要提供高可用和数据备份机制，以确保数据的安全性和可靠性。
5. 网络层网络层是连接云计算平台各个组件和服务的基础设施。
网络层需要提供高速、可靠的网络环境，以支持用户的数据传输和通信需求。
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二、云计算体系结构
云计算基本原理：利用非本地或远程服务器（集群）的分布式 计算机为互联网用户提供服务（计算、存储、软硬件等服务）。 这使得用户可以将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计 算机和存储系统。云计算可以把普通的服务器或者PC连接起来 以获得超级计算机计算机的计算和存储等功能，但是成本更低。 云计算真正实现了按需计算，从而有效地提高了对软硬件资源 的利用效率。云计算的出现使高性并行计算不再是科学家和专 业人士的专利，普通的用户也能通过云计算享受高性能并行计 算所带来的便利，使人人都有机会使用并行机，从而大大提高 了工作效率和计算资源的利用率。云计算模式中用户不需要了 解服务器在哪里，不用关心内部如何运作，通过高速互联网就 可以透明地使用各种资源。
三、典型云计算平台
云计算的研究吸引了不同技术领域巨头，因此对云计算理论及实现架构 也有所不同。如亚马逊利用虚拟化技术提供云计算服务，推出S3 （Simple Storage Service）提供可靠、快速、可扩展的网络存储服务，而 弹性可扩展的云计算服务器EC2（Elastic Compute Cloud）采用Xen虚拟 化技术，提供一个虚拟的执行环境（虚拟机器），让用户通过互联网来 执行自己的应用程序。IBM将包括Xen和PowerVM虚拟的Linux 操作系统 镜像与Hadoop并行工作负载调度。下面以Google公司的云计算核心技术 和架构作基本讲解。 云计算的先行者Google的云计算平台能实现大规模分布式计算和应用服 务程序，平台包括MapReduce分布式处理技术、Hadoop框架、分布式的 文件系统GFS、结构化的BigTable存储系统以及Google其他的云计算支撑 要素。 现有的云计算通过对资源层、平台层和应用层的虚拟化以及物理上的分 布式集成，将庞大的IT资源整合在一起。更重要的是，云计算不仅仅是 资源的简单汇集，它为我们提供了一种管理机制，让整个体系作为一个 虚拟的资源池对外提供服务，并赋予开发者透明获取资源、使用资源的 自由。
动态可伸缩的虚拟化的资源的计算模式。
美国国家标准与技术研究院（NIST）定义：云计算是一种
按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需 的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池（资源包括网 络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快 速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很 少的交互。“云计算”概念现在被大量运用到生产环境中， 国内的“阿里云”与云谷公司的XenSystem，以及在国外 已经非常成熟的Intel 和IBM，各种“云计算”的应服务范 围正日渐扩大，影响力也无可估量。。
虚拟化资源：指一些可以实现一定操作具有一定功能，但其本
云计算体系结构
物理资源：主要指能支持计算机正常运行的一些硬件
设备及技术，可以是价格低廉的PC，也可以是价格昂 贵的服务器及磁盘阵列等设备，可以通过现有网络技 术和并行技术、分布式技术将分散的计算机组成一个 能提供超强功能的集群用于计算和存储等云计算操作。 在云计算时代，本地计算机可能不再像传统计算机那 样需要空间足够的硬盘、大功率的处理器和大容量的 内存，只需要一些必要的硬件设备如网络设备和基本 的输入输出设备等。
二、云计算体系结构
云计算是全新的基于互联网的超级计算理念和模式，
实现云计算需要多种技术结合，并且需要用软件实现 将硬件资源进行虚拟化管理和调度，形成一个巨大的 虚拟化资源池，把存储于个人电脑、移动设备和其他 设备上的大量信息和处理器资源集中在一起，协同工 作。 放到互联网上，互联网即是云计算时代的云。计算资 源则包括了计算机硬件资源（如计算机设备、存储设 备、服务器集群、硬件服务等）和软件资源（如应用 软件、集成开发环境、软件服务）。
云计算的兴起
云计算是近年来一个热门的技术名词，很多
专家认为，云计算会改变互联网的技术基础， 甚至会影响整个产业的格局。
正因为如此，很多大型企业都在研究云计算
技术和基于云计算的服务，亚马逊、谷歌、 微软、IBห้องสมุดไป่ตู้、SUN 等IT 巨头都在其中。
云计算的兴起
几年之内,云计算已从新兴技术发展成为当今的热点技术。
云计算背景
云计算是继1980年代大型计算
机到客户端-服务器的大转变之 后的又一种巨变。 云计算（Cloud Computing） 是分布式计算（Distributed Computing）、并行计算 （Parallel Computing）、效 用计算（Utility Computing）、网络存储 （Network Storage Technologies）、虚拟化 （Virtualization）、负载均衡 （Load Balance）等传统计算 机和网络技术发展融合的产物。
熟悉的计算机网络体系结构中层次的划分不同。在计算机网络 中每个层次都实现一定的功能，层与层之间有一定关联。而云 计算体系结构中的层次是可以分割的，即某一层次可以单独完 成一项用户的请求而不需要其他层次为其提供必要的服务和支 持。 在云计算服务体系结构中各层次与相关云产品对应。 应用层对应SaaS软件即服务如：Google APPS、 SoftWare+Services； 平台层对应PaaS平台即服务如：IBM IT Factory、Google APPEngine、； 基础设施层对应IaaS基础设施即服务如：Amazo Ec2、IBM Blue Cloud、Sun Grid； 虚拟化层对应硬件即服务结合Paas提供硬件服务，包括服务器 集群及硬件检测等服务。
云用户端：提供云用户请求服务的交互界面，也是用户使用云的入口，用户 通过Web浏览器可以注册、登录及定制服务、配置和管理用户。打开应用实 例与本地操作桌面系统一样。 服务目录：云用户在取得相应权限（付费或其他限制）后可以选择或定制的 服务列表，也可以对已有服务进行退订的操作，在云用户端界面生成相应的 图标或列表的形式展示相关的服务。
2012 年更是云计算快速发展的一年，各种云技术、云方案
将陆续出台，无论是早期亚马逊的Cloud Drive，还是 2011 年苹果公司推出的iCloud，或是2012 年微软推出的 System Center 系统等，都把目标盯紧了云计算这块大 “肥肉”。
云计算的定义
Wiki定义：云计算是一种通过Internet以服务的方式提供
服务接口：统一规定了在云计算时代使用计算机的各种规范、
云计算服务的各种标准等，用户端与云端交互操作的入口，可 以完成用户或服务注册，对服务的定制和使用。
云计算体系结构
云计算体系结构
服务管理中间件：在云计算技术中，中间件位于服务和服务器
集群之间，提供管理和服务即云计算体系结构中的管理系统。 对标识、认证、授权、目录、安全性等服务进行标准化和操作， 为应用提供统一的标准化程序接口和协议，隐藏底层硬件、操 作系统和网络的异构性，统一管理网络资源。其用户管理包括 用户身份验证、用户许可、用户定制管理；资源管理包括负载 均衡、资源监控、故障检测等；安全管理包括身份验证、访问 授权、安全审计、综合防护等；映像管理包括映像创建、部署、 管理等。 身是虚拟而不是真实的资源，如计算池，存储池和网络池、数 据库资源等，通过软件技术来实现相关的虚拟化功能包括虚拟 环境、虚拟系统、虚拟平台。
云计算常与网格计算、效用计算区别
网格计算：分布式计算的一种，由一群松散耦合的
计算机组成的一个超级虚拟计算机，常用来执行一 些大型任务。
效用计算：IT资源的一种打包和计费方式，比如按
照计算、存储分别计量费用，像传统的电力等公共 设施一样。
云计算部署依赖于计算机集群（但与网格的组成、
体系结构、目的、工作方式大相径庭），也吸收了 自主计算和效用计算的特点。
云计算及体系结构
一、什么是云计算
云计算（cloud computing）是基于互联网的相关
服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网 来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。 云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往 用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基 础设施的抽象。 狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过 网络以按需、易扩展的方式获得所需资源； 广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以 按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是 IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。它意味着 计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。
云计算体系结构
云计算服务层次：在云计算中，根据其服务集合所提供的服
务类型，整个云计算服务集合被划分成4个层次：应用层、 平台层、基础设施层和虚拟化层。这4个层次每一层都对应 着一个子服务集合，为云计算服务层次如下图所示：
云计算体系结构
云计算的服务层次是根据服务类型即服务集合来划分，与大家
按照最大众化、最通俗理解云计算就是把计算资源都
二、云计算体系结构
云计算体系结构： 云计算平台是一个强大的
“云”网络，连接了大量并发的网络计算和 服务，可利用虚拟化技术扩展每一个服务器 的能力，将各自的资源通过云计算平台结合 起来，提供超级计算和存储能力。通用的云 计算体系结构如下图所示：
云计算体系结构
从2003 年Google 公开发布的核心文件到2006 年 Amazon EC2（亚马逊弹性计算云）的商业化应用，再到 美国电信巨头AT&T（美国电话电报公司）推出的Synaptic Hosting（动态托管）服务，云计算从节约成本的工具到盈 利的推动器，从ISP（网络服务提供商）到电信企业，已然 成功地从内置的IT 系统演变成公共的服务。
1、MapReduce分布式处理技术
MapReduce是Google开发的Java、Python、C++编程工具，用于大规模数 据集（大于1TB）的并行运算，也是云计算的核心技术，一种分布式运算技 术，也是简化的分布式编程模式，适合用来处理大量数据的分布式运算，用 于解决问题的程序开发模型，也是开发人员拆解问题的方法。 MapReduce模式的思想是将要执行的问题拆解成Map（映射）和Reduce （化简）的方式，先通过Map程序将数据切割成不相关的区块，分配（调度） 给大量计算机处理达到分布运算的效果，再通过Reduce程序将结果汇整， 输出开发者需要的结果。 MapReduce的软件实现是指定一个Map（映射）函数，把键值对 （key/value）映射成新的键值对（key/value），形成一系列中间形式的 key/value对，然后把它们传给Reduce（化简）函数，把具有相同中间形式 key的value合并在一起. map和reduce函数具有一定的关联性 1. map (k1,v1) -> list(k2,v2) 2. reduce (k2,list(v2)) ->list(v2)