云计算 第2章 云计算的基本架构

伸缩性强
IaaS只需几分钟就可给用户提供一个新的计算资源， 并且IaaS可以根据用户需求来调整资源的大小。
IaaS主要以虚拟机的形式为用户提供IT资源，可以支
支持应用广泛 持各种类型的操作系统。
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基础设施即服务（IaaS）-主要产品
最具代表性的IaaS产品有Amazon EC2、IBM Blue Cloud、Cisco UCS和Joyent、阿里云等。
资源抽象为上层资源管理逻辑定义 了被操作的对象和粒度，是构建基 础设施层的基础。
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资源监控
资源监控是负载管理的前提，是保证基础设施层高效率工作的一 个关键功能。基础设施层对不同类型的资源监控方法是不同的。
对于CPU，通常监控的是CPU的使用率；
对于内存和存储，除了监控使用率，还会根据需要监控读写 操作； 对于网络，则需要对网络实时的输入、输出及路由状态进行 监控。
另外，在应用运行过程中，往往会 进行二次甚至多次资源部署，从而满足 上层应用对于基础设施层中资源的需求 ，也就是运行过程中的动态部署。
使用服务器虚拟化技术构建的基础设 施层，资源部署更多是虚拟机的部署 和配置过程。
未使用这些技术的传统物理环境，资 源部署涉及了从操作系统到上层应用 整个软件堆栈的自动化安装相配置。
根据基础设施层实现的逻辑不同， 同一类型资源的不同虚拟化方法可 能存在着非常大的差异。
根据业务逻辑和基础设施层服务接 口的需要，基础设施层资源的抽象 往往是具有多个层次的。例如，目 前业界提出的资源模型中就出现了 虚拟机（Virtual Machine）、集群 （Cluster）和云（Cloud）等若干 层次分明的资源抽象。
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资源抽象
资源抽象的定义与作用
资源抽象是具有多个层次的
为了能够实现高层次的资源管理逻 辑，必须对资源进行抽象，也就是 对硬件资源进行虚拟化。
虚拟化的过程一方面需要屏蔽掉硬 件产品上的差异，另一方面需要对 每一种硬件资源提供统一的管理逻 辑和接口。
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云计算的基本框架
软件即服务（SaaS） ——Software as a Service 平台即服务（PaaS） —— Platform as a Service 基础设施既服务（IaaS） —— Infrastructure as a Service
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主要内容
• 2.1 基础设施即服务IaaS • 2.2 平台即服务PaaS • 2.3 软件即服务SaaS
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基础设施即服务（IaaS）-概述
基础设施即服务（IaaS）位于云计算三层架构的最低端。 主要负责提供虚拟的服务器、存储、带宽和其他基本的计算 资源，用以帮助用户解决计算资源定制的问题。
IaaS示意图
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基础设施即服务（IaaS）-基本功能
虽然不同云服务提供商的基础设施层在所提供的服务上有 所差异，但是作为提供底层基础lT资源的服务， IaaS层一般 都具有以下基本功能：
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基础设施即服务（IaaS）-优势
低成本 免维护 灵活迁移
用户不需要购置硬件；使用IaaS服务是按照实际使 用量进行收费的；IaaS可以满足突发性需求。
IT资源运行在IaaS服务中心，用户不需要进行维护， 维护工作由云计算服务商承担。
运行在IaaS上的应用将可以灵活地在IaaS服务平台间 进行迁移，不会被固定在某个企业的数据中心。
新挑战 新问题
①如何在云计算环境里更好地控制代码的行 为或者识别恶意代码和病毒代码。 ②如何通过安全策略阻止云的管理人员泄露 数据。
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计费管理
云计算倡导按使用量计费的模式。通过监控上层的使用情况， 可以计算出在某个时间段内应用所消耗的存储、网络、内存等资 源，并根据这些计算结果向用户收费。
例如，EC2的计价策略是普通Linux计算实例每小时0.031美元， 普通Windows计算实例每小时0.08美元。
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存储管理
现实中软件系统经常处理的数据分为很多不同的种类，如结构化的 XML数据、非结构化的二进制数据及关系型的数据库数据等。不同的 基础设计层提供的功能不同，会使得数据管理的实现有着非常大的差 异。在云计算环境中，数据的完整性、可靠性和可管理性是对基础设 施层数据管理的基本要求。
完整性要求在任何时候数据都能够被正确地读取并且在 写操作上进行适当同步
可靠性要求将数据的损坏和丢失的概率降到最低，即需 要对数据进行冗余备份
可管理性要求基础设施层内部在数据管理所有充分、可 靠的自动化管理流程。
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资源部署
资源部署的定义
资源部署的方法
资源部署指的是通过自动化部署流 程将资源交付给上层应用的过程。在应 用程序环境构建初期，当所有虚拟化的 硬件资源环境都已经准备就绪时，就需 要进行初始化过程的资源部署。
第源自文库章 云计算的基本架构
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【教学内容】
云 计 算 的 三 个 基 本 框 架 （ 服 务 模 式 ） ： IaaS 、 PaaS、SaaS
【教学要求】
1.掌握IaaS、PaaS、SaaS的基本功能与特性 2.了解主要的IaaS、PaaS、SaaS产品
【重点难点】
IaaS、PaaS、SaaS的基本功能与特性
相比之下，采用虚拟化技术的基础设 施层资源部署更容易实现。
应用 场景
①实现基础设施层的动态可伸缩性，即云的应用可以在极短 的时间内根据用户需求和服务状况的变化而调整。
②故障恢复和硬件维护。
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安全管理
安全管理的目标是保证基础设施资源被合法地访问和使用。 云计算需要能够提供可靠的安全防护机制来保证云中的数据 是安全的，并提供安全审查机制保证对云中数据的操作都是经 过授权的并且是可被追踪的。
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负载管理
节点负载较低
在基础设施层这样大规模的资源集群 环境中，任何时刻所有节点的负载都不是 均匀的。如果太多节点负载较低，会造成 资源上的浪费，就需要基础设施层提供自 动化的负载平衡机制将负载进行合并，提 高资源使用率并且关闭负载整合后闲置的 资源。
节点负载过高
如果资源利用率差异过大，则会造成 有些节点的负载过高，上层服务的性能受 到影响；而另外一些节点的负载太低，资 源没能充分利用。这时就需要基础设施层 的自动化负载平衡机制将负载进行转移， 从而使得所有的资源在整体负载和整体利 用率上面趋于平衡