云计算及其关键技术_朱志勇
合集下载
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
或 网络资 源不足 时 , 可 临时借 用同节点 中其他 V M 暂时不使 用 的同类资源 "
¼ 动态负载均衡 : 兼顾能源消耗和工作负载的均衡 " 根据策略需要 , 可开启/ 关闭部分主机
节点 , 并迁 移关联 的 V M "
½ 管理工具 : 包含虚拟化平台需要支持的一套工具 , 如 P Z v (P坷s i ca l t o v i r t ua l ) , v ZP
动态 负
载均衡 衡
Hy per v iso r
主机 机
安全 全
管理 理
工具 具
虚 拟化 平 台管理器
¹ 虚拟机管理 :主要保护 v M 的创建 ! 启
动! 停止 ! 迁移 ! 恢 复 和删 除等能 力 , 虚拟 机 映
圈,
虚 环境 的 自动配 置和快速 部署启 动等能力 " 虚拟 机管理 可根据 主机 节点/虚 拟机的 CP U , 内存 , 如 , 网络 等资 源使 用情 况 , 自动地 在不 同主机 节 点 之 间迁移 V M , 使 得 v M 的性 能得 到保 障 "也 包含 主机节点 的失 效保护 , 即当一个 主机节 点失 效后 , 该 功能 实体 能将其 上 的服务 自动 转移 到其 他节 点上继续 运行 "
虚 拟化平 台上 , 由虚 拟化平 台实 现对多个 虚拟机 操作 系统 的监 视和 多个 虚 拟机对 物 理资 源 的 共享 " 总 的来说 , 我 们认 为虚 拟化平 台是 三层结 构 , 最下层 是虚 拟化层 , 提 供基 本 的虚 拟 化 能力 支 持 ;中间层 是控制执 行层 , 提供 各控制 功能 的执 行能力 ;最上层 是管 理层 , 对 执行 层 进行 策 略 管理 !控制 , 提供对 虚拟化平 台统一 管理的能力 "如图 1 所示 , 虚拟化平 台应该 包含 虚拟机 监 视
查 看和 监控几 类 "
关 系密
切 , 可 以作为 独立 的软件 部署在 主机节点 之 中 "其他功 能都可 以集成在 一起 , 形成 V M 管理 器 " + H o s t 0 5 软件 包 , 驻 留在 主机节 点 中 ;二是 v M 管理 器软件 包 "两 者 之间 的接 口将 被 简化 为配 置 ! 简 单控 制 !
目前 , 亚马逊 ! 微软 ! 谷歌 ! B M ! I 英 特尔 等公 司纷纷 提 出 了 / 云计 划 0" 例 如 亚马 逊 的 A W S ( ~ o A n w e b s e r vi ce ) ! s B M 和谷歌联合 进行 的 / 蓝 云 0计划等 "这对 云计算 的商业 价值 给予 了巨 I 大 的肯定 "同时学 术界 也纷纷对 云计算 进行深层 次 的研 究 " 例 如谷歌 同华 盛顿大 学 以及 清华 大 学 合作 , 启 动 云计算 学术合 作计 划( A ea d em ie eloud C o呷 uting In it iat i ve), 推 动 云计算 的普及 , 加 紧 对 云 计 算 的研 究 " 卡 内 基 梅 隆 大 学 等 对 数 据 密 集 型 的超 级 计 算 ( D a t a In te n a iv e s u p e r o mu c P t n g ,D i l s ) 进行研究 , 本质 上也是 对云计算 相关技 术开展研 究 " c D C 的调查 显示 , 未 来五 年云 计算 服 务将 急 速增 长 , 预期 20 1 I 2 年 市场 规模 可 达 42 0 亿美 元 " 目前 企业 导人云 计算 已逐 渐普及 , 并且 有逐年成 长趋势 "估 计在 20 1 2 年 , 企业 投人在 云计 算 服务 的支 出将 占整体 仃 成本 的 2 5 % , 甚 至在 20 1 3 年提 高至 r 总支 出的三分 之一 " 由此可 见 , 在各 大公 司以及学术 界 的共 同推动下 , 云计 算技术 将会 持续 发展 " 云 计算 有着 广 泛 的应 用前 景 " 云计算在 天文学 !医学 等各个 领域有着 广泛 的应用 前景 " 谷 歌 提供 的 G m a i l ! o " G 砂 e Ea h n ! Go g l e A nalyti s 等服 务都 基 于其 云计算 服 务器 运行 " 谷 c 歌基 于 云计算 提供 的翻译服 务具有现 今最好 的性能 "对互 联网 和美 国人 生活 的一项研 究显 示 ,
* 朱 志 勇 , 男 , 计 算机 应 用助 理 工程 师 , 20 0 7 年 毕 业 于 中 国石 油 大 学(华 东)计 算机 科 学与技 术 专业 , 现 就职 于 青 海油田公 司采油二厂 , 从事计算机 与网络维护管理工作 "
青 海石 油
20 12 年 12 月
) 云 是一个 包含 大量 可用虚 拟资源(例 如硬件 ! 3 开发平 台 以及 F O 服 务)的资源 池 " 这 些 虚 拟资 源可 以根据 不同 的负载动态 地重新配置 , 以达到更优 化 的资 源利用率 "这 种资 源池通 常 由 基 础 设施 提 供商 按照 服务 等级 协议( s er v i c e 玩v e lA g e em e r n t, sL A )采用 用 时付 费伊ay一 e r一 P s e, u P p U )的模 式开 发管理 " 结合 上述 定 义 , 可 以 总结 出云计算 的一 些本质 特征 , 即分 布式 的计 算和 存储 特性 , 高 扩展 性 , 用 户友 好性 , 良好 的管理 性 , 用 时付 费等 " 云计算技术具 有 以下 特点 " (l ) 云计 算系 统提供 的是服务 "服 务的实 现机制对 用户透 明 , 用 户无需 了解 云计 算 的具体
3.关键技术
) 虚拟化 l
虚 拟化是 实现 云计算 的最重 要的技术 基础 , 虚拟化 技术实 现 了物 理 资源 的逻辑 抽象 和统 一 表示 "通过 虚拟化技 术可 以提高资源 的利用率 , 并 能够根据 用户业务 需求 的变 化 , 快 速 ! 灵活 地 进行 资源部 署 "
(l ) 虚拟 化平 台架构 在 云计算 环境 中 , 通过在 物理 主机 中同时运行 多个虚拟 机实现虚 拟化 "多个虚 拟机运 行在
圈2
虚 拟 化 平 白 系统 架构 图
青 海石 油
2 0 12 年 12 月
运 行 V M 的主机利用 c l ua te r 功能组 成一个高可 用的集群 系统 , 当其 中 的某个 节 点失效 时 , 可无 需 V M 管理 器 的干涉 , 自动地将 失效节 点上 的服务迁移 到其 他节点 , 并 为其重新 分 配存 储 和网络 资源 , 使 得服务 不 间断 " V M 管理可 部署在独立 的服务器 上 , 由其 负责对 虚拟化 平 台的告 警 ! 运行 状况 监控 !负载调整 等工作 " 虚拟化平 台物理部署 如图 3 所示 "
(v i t u过 t r o p hysie己), V A (v 谊ua l A ppu ea t ion ) , JE O s (Ju s t en o ug h op e rati嗯 sys t em )等 "
¾ 主机安全 :用于保证 v M 运行环境的安全 , 包含一组软件 , 如 叨u一 vi u s ,I r D S等"
渝衬 赚 誉 台
塞
象
象 夏,食 ,鱼 ,
圈3 虚 拟化 平 台 部署 图
(3 ) 虚拟化 平 台的优势
¹ 平台虚拟化实现资源最优利用 " 利用虚拟化技术 , 在一台物理服务器或一套硬件资源上
第 3 0 春第 4 期
朱志勇 :云计葬及其关健技术
器 H 0犯 币s o r, 虚拟 资源 的管理 , 虚 拟机 迁移 ,
故 障恢 复 , 策 略管理 (如提 供 虚拟机 自动部署
和 资源 调配 )等功 能实体 "各 部分具体 功能 描
述 如下 :
虚拟机 机
管理
虚拟化平 台管理器 器
动态 资
源调配 配
大约 70 % 的在 线用 户使用 以上 / 云计 算 0 服务 "
2 . 云计算 的定义
目前 , 云计算 没有统 一的定义 , 当前 云计算 的定义 主要包括 如下几 种 : ) 维 基 百科 给云计 算 下的定 义 " 云计算 将 I l T 相 关 的能力 以服务 的方式 提供 给 用户 , 允许 用 户 在不 了解 提供 服 务 的技术 ! 没 有相关 知识 以及 设备 操作 能 力 的情 况 下 , 通 过 In t em e t 获取
(2 )虚 拟化平 台部署 如 图 2 所示 , 在 实际 部署 中 , 由于 C h is te r !动态 资源分配 !主机安 全等 与 H 0珍r V is r o 这 样 进行 功 能 分配 后 , 整个 虚 拟 化平 台可 以分 为两 个 软件 包 :一是 H yP e r v is r o
需 要 的服务 "
) 中 国云计 算 网将 云计 算定 义 为 :云 计算 是分 布式计算 ( 2 D i st i bu r te d c o mP u t i n目! 并行 计算 伊盯心 el C om P u t in 目 和网格计算( G r idc o mP u ti n目 的发展 , 或 者说是这些科学概念 的商业实 现 "
0 12 年 12 月 2
青海石油
第 30 券 第 4 期
云计算及其关健技术
朱志勇.
(青 海油 田公 司采 油二厂)
.引
言
云计 算( l o c u d co m pu i 叼 是一种 新 近提 出的计算 模式 " 是分 布式计 算(D t i st ut ed c o m P u ti n 助! 并 行计 算 口肚 司1 l e " om P u i n目和 网格计 算( t G r id c o mP u t in ) 的发展 " s
机制 , 就可 以获得需 要 的服 务 "
(2 ) 用冗 余方 式提供可 靠性 "云计算 系统 由大量商用计算 机组成集 群 向用 户提供 数据 处理 服务 "随着计 算机数 量 的增 加 , 系统 出现错误 的概 率大大 增加 "在没 有专用 的硬件 可靠性 部件 的支持 下 , 采用软 件的方式 , 即数据冗 余和分 布式 存储来保 证数据 的可靠性 " (3 ) 高 可用性 " 通过集 成海量存 储和 高性 能 的计算 能力 , 云能 提供较 高的服务 质量 "云计算 系统 可 以 自动检测 失效节点 , 并将 失效 节点排 除 , 不影 响系统的正 常运行 " (4 )高层 次 的编程模 型 " 云计 算系统提供 高层次 的编程模型 " 用 户通过简单 学 习 , 就 可 以编 写 自己的云 计算 程 序 , 在 / 云 0系统上 执行 , 满 足 自己的需求 " 现 在 云计算 系统 主要 采 用 M a p / R eduee 模 型 " (5 ) 经 济性 "组 建一个采用 大量 的商业机组成 的集群相 对于 同样性 能 的超 级计算 机 花费 的 资金要 少很 多 " (6 )服 务多样性 " 用户 可 以支付不 同的费用 , 以获得不 同级别 的服务等 " 根 据现 有定义 的不足 , 本文定 义云计 算为 : / 云计算 是 由网格 计算 发展 而来 的 , 前 台采 用用 时付 费的方 式通过 I n t eme t 向用户 提供 服务 " 云系统后 台 由大 量的集 群使用 虚拟 机 的方式 , 通 过 高速 互联 网络互连 , 组成 大型 的虚拟 资源池 "这些虚拟 资源可 自主管理 和配置 "用 数据 冗余 的方式 保证 虚拟 资源的高可 用性 "并具有 分布式存储 和计算 !高扩展性 ! 高可用 性 ! 用 户友 好性 等 特征 " 0
º高可用 c lu st e r: 用于保证主机节点的失效保护 , 当一个主机节点失效后 , Cl st u e : 自动将
其上 的 服务转 移到集 群 中的其他节 点上继续 运行 "该 C l u s t e r 还可具有 负载 均衡 和存储 集群 的 能力 "
» 动态资源调配 : 虚拟存储 ! 网络创建 ! 配置 ! 修改和删除等能力 "当一个 V M 的内存 ! 外出
¼ 动态负载均衡 : 兼顾能源消耗和工作负载的均衡 " 根据策略需要 , 可开启/ 关闭部分主机
节点 , 并迁 移关联 的 V M "
½ 管理工具 : 包含虚拟化平台需要支持的一套工具 , 如 P Z v (P坷s i ca l t o v i r t ua l ) , v ZP
动态 负
载均衡 衡
Hy per v iso r
主机 机
安全 全
管理 理
工具 具
虚 拟化 平 台管理器
¹ 虚拟机管理 :主要保护 v M 的创建 ! 启
动! 停止 ! 迁移 ! 恢 复 和删 除等能 力 , 虚拟 机 映
圈,
虚 环境 的 自动配 置和快速 部署启 动等能力 " 虚拟 机管理 可根据 主机 节点/虚 拟机的 CP U , 内存 , 如 , 网络 等资 源使 用情 况 , 自动地 在不 同主机 节 点 之 间迁移 V M , 使 得 v M 的性 能得 到保 障 "也 包含 主机节点 的失 效保护 , 即当一个 主机节 点失 效后 , 该 功能 实体 能将其 上 的服务 自动 转移 到其 他节 点上继续 运行 "
虚 拟化平 台上 , 由虚 拟化平 台实 现对多个 虚拟机 操作 系统 的监 视和 多个 虚 拟机对 物 理资 源 的 共享 " 总 的来说 , 我 们认 为虚 拟化平 台是 三层结 构 , 最下层 是虚 拟化层 , 提 供基 本 的虚 拟 化 能力 支 持 ;中间层 是控制执 行层 , 提供 各控制 功能 的执 行能力 ;最上层 是管 理层 , 对 执行 层 进行 策 略 管理 !控制 , 提供对 虚拟化平 台统一 管理的能力 "如图 1 所示 , 虚拟化平 台应该 包含 虚拟机 监 视
查 看和 监控几 类 "
关 系密
切 , 可 以作为 独立 的软件 部署在 主机节点 之 中 "其他功 能都可 以集成在 一起 , 形成 V M 管理 器 " + H o s t 0 5 软件 包 , 驻 留在 主机节 点 中 ;二是 v M 管理 器软件 包 "两 者 之间 的接 口将 被 简化 为配 置 ! 简 单控 制 !
目前 , 亚马逊 ! 微软 ! 谷歌 ! B M ! I 英 特尔 等公 司纷纷 提 出 了 / 云计 划 0" 例 如 亚马 逊 的 A W S ( ~ o A n w e b s e r vi ce ) ! s B M 和谷歌联合 进行 的 / 蓝 云 0计划等 "这对 云计算 的商业 价值 给予 了巨 I 大 的肯定 "同时学 术界 也纷纷对 云计算 进行深层 次 的研 究 " 例 如谷歌 同华 盛顿大 学 以及 清华 大 学 合作 , 启 动 云计算 学术合 作计 划( A ea d em ie eloud C o呷 uting In it iat i ve), 推 动 云计算 的普及 , 加 紧 对 云 计 算 的研 究 " 卡 内 基 梅 隆 大 学 等 对 数 据 密 集 型 的超 级 计 算 ( D a t a In te n a iv e s u p e r o mu c P t n g ,D i l s ) 进行研究 , 本质 上也是 对云计算 相关技 术开展研 究 " c D C 的调查 显示 , 未 来五 年云 计算 服 务将 急 速增 长 , 预期 20 1 I 2 年 市场 规模 可 达 42 0 亿美 元 " 目前 企业 导人云 计算 已逐 渐普及 , 并且 有逐年成 长趋势 "估 计在 20 1 2 年 , 企业 投人在 云计 算 服务 的支 出将 占整体 仃 成本 的 2 5 % , 甚 至在 20 1 3 年提 高至 r 总支 出的三分 之一 " 由此可 见 , 在各 大公 司以及学术 界 的共 同推动下 , 云计 算技术 将会 持续 发展 " 云 计算 有着 广 泛 的应 用前 景 " 云计算在 天文学 !医学 等各个 领域有着 广泛 的应用 前景 " 谷 歌 提供 的 G m a i l ! o " G 砂 e Ea h n ! Go g l e A nalyti s 等服 务都 基 于其 云计算 服 务器 运行 " 谷 c 歌基 于 云计算 提供 的翻译服 务具有现 今最好 的性能 "对互 联网 和美 国人 生活 的一项研 究显 示 ,
* 朱 志 勇 , 男 , 计 算机 应 用助 理 工程 师 , 20 0 7 年 毕 业 于 中 国石 油 大 学(华 东)计 算机 科 学与技 术 专业 , 现 就职 于 青 海油田公 司采油二厂 , 从事计算机 与网络维护管理工作 "
青 海石 油
20 12 年 12 月
) 云 是一个 包含 大量 可用虚 拟资源(例 如硬件 ! 3 开发平 台 以及 F O 服 务)的资源 池 " 这 些 虚 拟资 源可 以根据 不同 的负载动态 地重新配置 , 以达到更优 化 的资 源利用率 "这 种资 源池通 常 由 基 础 设施 提 供商 按照 服务 等级 协议( s er v i c e 玩v e lA g e em e r n t, sL A )采用 用 时付 费伊ay一 e r一 P s e, u P p U )的模 式开 发管理 " 结合 上述 定 义 , 可 以 总结 出云计算 的一 些本质 特征 , 即分 布式 的计 算和 存储 特性 , 高 扩展 性 , 用 户友 好性 , 良好 的管理 性 , 用 时付 费等 " 云计算技术具 有 以下 特点 " (l ) 云计 算系 统提供 的是服务 "服 务的实 现机制对 用户透 明 , 用 户无需 了解 云计 算 的具体
3.关键技术
) 虚拟化 l
虚 拟化是 实现 云计算 的最重 要的技术 基础 , 虚拟化 技术实 现 了物 理 资源 的逻辑 抽象 和统 一 表示 "通过 虚拟化技 术可 以提高资源 的利用率 , 并 能够根据 用户业务 需求 的变 化 , 快 速 ! 灵活 地 进行 资源部 署 "
(l ) 虚拟 化平 台架构 在 云计算 环境 中 , 通过在 物理 主机 中同时运行 多个虚拟 机实现虚 拟化 "多个虚 拟机运 行在
圈2
虚 拟 化 平 白 系统 架构 图
青 海石 油
2 0 12 年 12 月
运 行 V M 的主机利用 c l ua te r 功能组 成一个高可 用的集群 系统 , 当其 中 的某个 节 点失效 时 , 可无 需 V M 管理 器 的干涉 , 自动地将 失效节 点上 的服务迁移 到其 他节点 , 并 为其重新 分 配存 储 和网络 资源 , 使 得服务 不 间断 " V M 管理可 部署在独立 的服务器 上 , 由其 负责对 虚拟化 平 台的告 警 ! 运行 状况 监控 !负载调整 等工作 " 虚拟化平 台物理部署 如图 3 所示 "
(v i t u过 t r o p hysie己), V A (v 谊ua l A ppu ea t ion ) , JE O s (Ju s t en o ug h op e rati嗯 sys t em )等 "
¾ 主机安全 :用于保证 v M 运行环境的安全 , 包含一组软件 , 如 叨u一 vi u s ,I r D S等"
渝衬 赚 誉 台
塞
象
象 夏,食 ,鱼 ,
圈3 虚 拟化 平 台 部署 图
(3 ) 虚拟化 平 台的优势
¹ 平台虚拟化实现资源最优利用 " 利用虚拟化技术 , 在一台物理服务器或一套硬件资源上
第 3 0 春第 4 期
朱志勇 :云计葬及其关健技术
器 H 0犯 币s o r, 虚拟 资源 的管理 , 虚 拟机 迁移 ,
故 障恢 复 , 策 略管理 (如提 供 虚拟机 自动部署
和 资源 调配 )等功 能实体 "各 部分具体 功能 描
述 如下 :
虚拟机 机
管理
虚拟化平 台管理器 器
动态 资
源调配 配
大约 70 % 的在 线用 户使用 以上 / 云计 算 0 服务 "
2 . 云计算 的定义
目前 , 云计算 没有统 一的定义 , 当前 云计算 的定义 主要包括 如下几 种 : ) 维 基 百科 给云计 算 下的定 义 " 云计算 将 I l T 相 关 的能力 以服务 的方式 提供 给 用户 , 允许 用 户 在不 了解 提供 服 务 的技术 ! 没 有相关 知识 以及 设备 操作 能 力 的情 况 下 , 通 过 In t em e t 获取
(2 )虚 拟化平 台部署 如 图 2 所示 , 在 实际 部署 中 , 由于 C h is te r !动态 资源分配 !主机安 全等 与 H 0珍r V is r o 这 样 进行 功 能 分配 后 , 整个 虚 拟 化平 台可 以分 为两 个 软件 包 :一是 H yP e r v is r o
需 要 的服务 "
) 中 国云计 算 网将 云计 算定 义 为 :云 计算 是分 布式计算 ( 2 D i st i bu r te d c o mP u t i n目! 并行 计算 伊盯心 el C om P u t in 目 和网格计算( G r idc o mP u ti n目 的发展 , 或 者说是这些科学概念 的商业实 现 "
0 12 年 12 月 2
青海石油
第 30 券 第 4 期
云计算及其关健技术
朱志勇.
(青 海油 田公 司采 油二厂)
.引
言
云计 算( l o c u d co m pu i 叼 是一种 新 近提 出的计算 模式 " 是分 布式计 算(D t i st ut ed c o m P u ti n 助! 并 行计 算 口肚 司1 l e " om P u i n目和 网格计 算( t G r id c o mP u t in ) 的发展 " s
机制 , 就可 以获得需 要 的服 务 "
(2 ) 用冗 余方 式提供可 靠性 "云计算 系统 由大量商用计算 机组成集 群 向用 户提供 数据 处理 服务 "随着计 算机数 量 的增 加 , 系统 出现错误 的概 率大大 增加 "在没 有专用 的硬件 可靠性 部件 的支持 下 , 采用软 件的方式 , 即数据冗 余和分 布式 存储来保 证数据 的可靠性 " (3 ) 高 可用性 " 通过集 成海量存 储和 高性 能 的计算 能力 , 云能 提供较 高的服务 质量 "云计算 系统 可 以 自动检测 失效节点 , 并将 失效 节点排 除 , 不影 响系统的正 常运行 " (4 )高层 次 的编程模 型 " 云计 算系统提供 高层次 的编程模型 " 用 户通过简单 学 习 , 就 可 以编 写 自己的云 计算 程 序 , 在 / 云 0系统上 执行 , 满 足 自己的需求 " 现 在 云计算 系统 主要 采 用 M a p / R eduee 模 型 " (5 ) 经 济性 "组 建一个采用 大量 的商业机组成 的集群相 对于 同样性 能 的超 级计算 机 花费 的 资金要 少很 多 " (6 )服 务多样性 " 用户 可 以支付不 同的费用 , 以获得不 同级别 的服务等 " 根 据现 有定义 的不足 , 本文定 义云计 算为 : / 云计算 是 由网格 计算 发展 而来 的 , 前 台采 用用 时付 费的方 式通过 I n t eme t 向用户 提供 服务 " 云系统后 台 由大 量的集 群使用 虚拟 机 的方式 , 通 过 高速 互联 网络互连 , 组成 大型 的虚拟 资源池 "这些虚拟 资源可 自主管理 和配置 "用 数据 冗余 的方式 保证 虚拟 资源的高可 用性 "并具有 分布式存储 和计算 !高扩展性 ! 高可用 性 ! 用 户友 好性 等 特征 " 0
º高可用 c lu st e r: 用于保证主机节点的失效保护 , 当一个主机节点失效后 , Cl st u e : 自动将
其上 的 服务转 移到集 群 中的其他节 点上继续 运行 "该 C l u s t e r 还可具有 负载 均衡 和存储 集群 的 能力 "
» 动态资源调配 : 虚拟存储 ! 网络创建 ! 配置 ! 修改和删除等能力 "当一个 V M 的内存 ! 外出