虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
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虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的关键技术 快速部署
• 并行部署技术
– 将传统的顺序部署方式改为并行执行，同时执行多 个部署任务，将虚拟机同时部署到多个物理及上
– 制约部署速度因素
• 部署服务器的读写能力或部署系统的有限网络带宽
• 协同部署技术
– 将虚拟机镜像在多个目标物理机之间的网络中传输， 提高部署ຫໍສະໝຸດ Baidu度
• Amazon Simple Storage Service • Google BigTable
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的关键技术 许可证管理与计费
• IT基础设施的许可证管理与计费模式
– 按需付费 – 按使用计费
• 大量提供商还未制定产品在云计算环境下 的计费模式
• 较成熟的是Amazon提供的EC2和S3的按量计 费模式
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
介绍：观察2
• 大部分文件修改都是添加新的内容
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
Google 文件系统(GFS)
• 适用于大规模数据密集型应用程序的可扩 展分布式文件系统
• 多个部署GFS的集群已经建成 • 目前最大的集群为：
– 1000多个存储节点 – 300+TB的存储容量 – 可供不同机器上的上百用户同时读取
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
– 传统观念转变 – 政策法规保障 – 云中每个节点都可能受到攻击
• 现有软件系统安全防护模式如何改变
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战 可用性
• 软件系统在一定时间内正常工作的时间占 总时间的比重，通常用百分比衡量
• 云计算环境能够在最大程度上减少资源的 不可用对业务系统的影响
• 通过技术创新，保证即使软、硬件出现问 题服务仍然可用
– 制约部署速度因素
• 目标物理机之间的网络带宽总和
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的关键技术 资源调度
• 资源调度
– 在特定的资源环境下，根据一定的资源使用规 则，在不同的资源使用者之间进行资源调整的 过程
– 两种途径
• 调整计算任务的资源使用量 • 转移计算任务
– 云计算的新挑战
• 海量规模 • 满足服务级别协定
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战 可伸缩性
• 通过资源的增加或减少来应对负载的变化， 并保持一致的性能
• 垂直伸缩
– 在现有的服务节点上增加或减少资源
• 水平伸缩
– 在现有的服务节点上增加或减少服务节点
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战 信息保密
• 信息的内容不应该被未授权的人得到 • 非法用户访问难度较大
云计算的关键技术与挑战
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
主要内容
• 云计算的关键技术 • 云计算的技术挑战 • Google 介绍
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
• 云计算的关键技术 • 云计算的技术挑战 • Google 介绍
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的关键技术
• 快速部署 • 资源调度 • 多租户 • 海量数据处理 • 大规模消息通信 • 大规模分布式存储 • 许可证管理和计费
介绍
• 与之前的分布式文件系统一样，需要达到
– 性能、可扩展性、可靠性等
• GFS的设计源于对Google应用程序的负载和 技术环境的观察
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
介绍：观察1
• 控件的故障时常发生
– 系统集成了实时监控、错误检测、容错性和自 动恢复等功能
• 超大文件（与普通文件相比）
– GB大小的文件很正常
• 数据隔离、客户化配置、架构扩展、性能定制
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的关键技术 海量数据处理
• 海量数据处理
– 对大规模数据的计算和分析，通常数据的规模 可达TB甚至PB级别
– 典型例子
• 搜索引擎
– 并行计算模型
• River编程模型 • MapReduce编程模型
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
– CPU开销较小 – 内存性能开销较大（访问冲突）
• 大规模数据处理技术
– MapReduce
• 适用性问题 • 原语设计导致的性能问题 • 大量的网络消息通信问题
• 分布式存储技术
– 面对网络不可控的环境
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战 标准化
• 维护多个云之间的数据同步、应用版本同 步、应用在多个云之间的互操作
• 云计算的标准化工作还在酝酿之中 • 开放式云宣言(Open Cloud Manifesto)
– 总结云计算的特点和现有挑战 – 建立开放的云基础设施将是未来云计算领域的
发展趋势 – 对开放标准的呼吁
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
• 云计算的关键技术 • 云计算的技术挑战 • Google 介绍
云计算的关键技术 大规模消息通信
• 同步消息通信 • 异步消息通信 • 云计算中新的挑战
– 足够稳定 – 能够伸缩 – 保证安全 – 高效率
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的关键技术 大规模分布式存储
• 大规模分布式存储技术
– 分布式文件系统
• Franqupani • Google
– 云存储服务
– 数据在云的大规模分布式存储机制中，完整的 数据实体被打散存储在不同的服务器上，而每 个数据块可包含不同的数据实体
• 根本方法
– 从逻辑上甚至物理上将多个用户的数据隔离
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战 高性能
• 云环境所承担的计算、存储和通信方面的负载大于 传统的计算环境
• 服务器虚拟化技术
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
• 云计算的关键技术 • 云计算的技术挑战 • Google 介绍
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战
• 安全性 • 可用性 • 可伸缩性 • 信息保密 • 高性能 • 标准化
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战 安全性
• 云计算特有的安全问题
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的关键技术 多租户技术
• 多租户技术
– 大量用户共享同一堆栈的软、硬件资源，每个 用户按需使用资源，能够对软件服务进行客户 化配置而不影响其他用户的使用
– 采用多租户技术的SaaS应用特征
• SaaS应用基于Web的 • 租户能够对SaaS平台本身进行扩展
– 技术难点
云计算的关键技术 快速部署
• 并行部署技术
– 将传统的顺序部署方式改为并行执行，同时执行多 个部署任务，将虚拟机同时部署到多个物理及上
– 制约部署速度因素
• 部署服务器的读写能力或部署系统的有限网络带宽
• 协同部署技术
– 将虚拟机镜像在多个目标物理机之间的网络中传输， 提高部署ຫໍສະໝຸດ Baidu度
• Amazon Simple Storage Service • Google BigTable
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的关键技术 许可证管理与计费
• IT基础设施的许可证管理与计费模式
– 按需付费 – 按使用计费
• 大量提供商还未制定产品在云计算环境下 的计费模式
• 较成熟的是Amazon提供的EC2和S3的按量计 费模式
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
介绍：观察2
• 大部分文件修改都是添加新的内容
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
Google 文件系统(GFS)
• 适用于大规模数据密集型应用程序的可扩 展分布式文件系统
• 多个部署GFS的集群已经建成 • 目前最大的集群为：
– 1000多个存储节点 – 300+TB的存储容量 – 可供不同机器上的上百用户同时读取
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
– 传统观念转变 – 政策法规保障 – 云中每个节点都可能受到攻击
• 现有软件系统安全防护模式如何改变
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战 可用性
• 软件系统在一定时间内正常工作的时间占 总时间的比重，通常用百分比衡量
• 云计算环境能够在最大程度上减少资源的 不可用对业务系统的影响
• 通过技术创新，保证即使软、硬件出现问 题服务仍然可用
– 制约部署速度因素
• 目标物理机之间的网络带宽总和
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的关键技术 资源调度
• 资源调度
– 在特定的资源环境下，根据一定的资源使用规 则，在不同的资源使用者之间进行资源调整的 过程
– 两种途径
• 调整计算任务的资源使用量 • 转移计算任务
– 云计算的新挑战
• 海量规模 • 满足服务级别协定
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战 可伸缩性
• 通过资源的增加或减少来应对负载的变化， 并保持一致的性能
• 垂直伸缩
– 在现有的服务节点上增加或减少资源
• 水平伸缩
– 在现有的服务节点上增加或减少服务节点
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战 信息保密
• 信息的内容不应该被未授权的人得到 • 非法用户访问难度较大
云计算的关键技术与挑战
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
主要内容
• 云计算的关键技术 • 云计算的技术挑战 • Google 介绍
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
• 云计算的关键技术 • 云计算的技术挑战 • Google 介绍
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的关键技术
• 快速部署 • 资源调度 • 多租户 • 海量数据处理 • 大规模消息通信 • 大规模分布式存储 • 许可证管理和计费
介绍
• 与之前的分布式文件系统一样，需要达到
– 性能、可扩展性、可靠性等
• GFS的设计源于对Google应用程序的负载和 技术环境的观察
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
介绍：观察1
• 控件的故障时常发生
– 系统集成了实时监控、错误检测、容错性和自 动恢复等功能
• 超大文件（与普通文件相比）
– GB大小的文件很正常
• 数据隔离、客户化配置、架构扩展、性能定制
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的关键技术 海量数据处理
• 海量数据处理
– 对大规模数据的计算和分析，通常数据的规模 可达TB甚至PB级别
– 典型例子
• 搜索引擎
– 并行计算模型
• River编程模型 • MapReduce编程模型
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
– CPU开销较小 – 内存性能开销较大（访问冲突）
• 大规模数据处理技术
– MapReduce
• 适用性问题 • 原语设计导致的性能问题 • 大量的网络消息通信问题
• 分布式存储技术
– 面对网络不可控的环境
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战 标准化
• 维护多个云之间的数据同步、应用版本同 步、应用在多个云之间的互操作
• 云计算的标准化工作还在酝酿之中 • 开放式云宣言(Open Cloud Manifesto)
– 总结云计算的特点和现有挑战 – 建立开放的云基础设施将是未来云计算领域的
发展趋势 – 对开放标准的呼吁
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
• 云计算的关键技术 • 云计算的技术挑战 • Google 介绍
云计算的关键技术 大规模消息通信
• 同步消息通信 • 异步消息通信 • 云计算中新的挑战
– 足够稳定 – 能够伸缩 – 保证安全 – 高效率
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的关键技术 大规模分布式存储
• 大规模分布式存储技术
– 分布式文件系统
• Franqupani • Google
– 云存储服务
– 数据在云的大规模分布式存储机制中，完整的 数据实体被打散存储在不同的服务器上，而每 个数据块可包含不同的数据实体
• 根本方法
– 从逻辑上甚至物理上将多个用户的数据隔离
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战 高性能
• 云环境所承担的计算、存储和通信方面的负载大于 传统的计算环境
• 服务器虚拟化技术
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
• 云计算的关键技术 • 云计算的技术挑战 • Google 介绍
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战
• 安全性 • 可用性 • 可伸缩性 • 信息保密 • 高性能 • 标准化
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的技术挑战 安全性
• 云计算特有的安全问题
虚拟化与云计算云计算关键技术与挑战
云计算的关键技术 多租户技术
• 多租户技术
– 大量用户共享同一堆栈的软、硬件资源，每个 用户按需使用资源，能够对软件服务进行客户 化配置而不影响其他用户的使用
– 采用多租户技术的SaaS应用特征
• SaaS应用基于Web的 • 租户能够对SaaS平台本身进行扩展
– 技术难点