《云計算導論》課件云計算導論 第1章

1、云計算導論第一章 緒論1.1 身邊的云計算搜索引擎是互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)民使用最廣泛的服務之一，百度搜索每天搜索量超過60億次在應對海量信息處理和海量用戶需求的挑戰(zhàn)過程中，搜索引擎服務提供商在云計算技術及其商業(yè)模式方面都積累了大量寶貴的經(jīng)驗，從而成為云計算領域的先行者1.1 身邊的云計算基于云計算服務的滴滴出行平臺已成為國內(nèi)最大的一站式出行服務平臺，其用戶規(guī)模超過4.5億，每日出行規(guī)模達2500萬，2017年超過74.3億次總叫車服務訂單量，與此相關的每日路徑規(guī)劃請求超過400億次，每日處理數(shù)據(jù)超過4.5PB注：1ZB=103EB=106PB=109TB=1012GB=1021Byte1.1 身邊的云計算

2、截止到2017年10月，共有1000萬輛共享單車投入社會便民服務小黃車ofo：目前覆蓋全球19個國家地區(qū)、100座城市的2億用戶，累計為用戶提供了超過40億次出行服務，日訂單超過3000萬單。由于共享單車容易在上下班高峰形成潮汐效應，因此需要基于云計算服務，在后臺應用智能調(diào)度方案即時計算匹配供需缺口，將車輛供需差降至最低，為更多用戶提供完善的出行服務1.1 身邊的云計算2017年我國外賣市場規(guī)模達到2046億元，較2016年增長23.1%。截至2017年12月，餓了么在線外賣平臺覆蓋全國2000個城市，總計加盟餐廳200萬家，用戶量達2.6億，員工超過1.5萬人，日訂單量突破900萬，每日增量

3、數(shù)據(jù)接近100TB送餐路徑規(guī)劃比駕車出行路徑規(guī)劃難度更高，要考慮“騎士”地圖熟悉程度、天氣狀況、拼單效率、送餐順序、時間對客戶滿意度影響、送達寫字樓電梯等待時間等各種實際情況，因而需要通過云計算服務實現(xiàn)優(yōu)化的送餐路徑規(guī)劃1.1 身邊的云計算2017年11月11日，天貓實現(xiàn)成交額1682億元，京東商城累計1271億元。全球消費者通過云計算平臺支持下的支付寶完成支付總筆數(shù)達到14.8億筆，支付峰值高達25.6萬筆/秒，數(shù)據(jù)處理峰值高達4200萬次/秒，天量的購物人次以及成交單數(shù)對電商的精準營銷能力與數(shù)據(jù)處理能力提出巨大挑戰(zhàn)1.1 身邊的云計算中國正跨入了“無現(xiàn)金時代”。無論集消費、理財、結算、信用

4、體系等于一體的第三方支付平臺，還是銀行為實現(xiàn)支付平臺結算業(yè)務而開設的大小額支付系統(tǒng)、網(wǎng)銀互聯(lián)系統(tǒng)、票據(jù)交換系統(tǒng)、銀聯(lián)公司等，都需要強大的云計算服務支撐1.1 身邊的云計算個人用戶享受的所有資源、所有應用程序全部都需要由一個存儲和運算能力超強的云計算服務平臺來提供1.1 身邊的云計算社交網(wǎng)絡到達了全球15歲以上82%的互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)民，中國有7.2億人在使用社交網(wǎng)絡視頻與直播平臺快速發(fā)展，讓情感溝通更加真實。2017年，中國網(wǎng)絡直播用戶規(guī)模達到4.22億，年增長率達到22.6%多功能的網(wǎng)絡直播需要在網(wǎng)上構建一個系集音頻、視頻、桌面共享、文檔共享、互動環(huán)節(jié)為一體的云計算服務平臺1.1 身邊的云計算201

5、4年開始，12306將75%流量的余票查詢業(yè)務放在阿里云上，通過基于云計算服務的可擴展性與按量付費的計量方式來支持巨量查詢業(yè)務，整個系統(tǒng)實現(xiàn)上百倍的服務能力擴展，高峰時段“云查詢”能扛住了每天多達250億次的訪問云計算應用企業(yè)管理金融供應鏈公共安全制造業(yè)數(shù)字化醫(yī)療廣電交通運輸環(huán)境保護氣象電子政務遙感勘測軍事電信物流電力商務娛樂快遞、分倉、支付ERP、CRM、供應鏈金字工程、惠民服務云制造、資源共享、節(jié)能軟件商店、位置服務、視頻服務環(huán)境數(shù)據(jù)分析、報警智能電網(wǎng)、監(jiān)控、抄表遠程監(jiān)護、健康檔案、個性醫(yī)療、藥品安全、社區(qū)醫(yī)療在線游戲、網(wǎng)絡閱讀IPTV、VOD、內(nèi)容服務城市監(jiān)控、輿情分析、食品安全、信息安

6、全地震、衛(wèi)星、海洋、GIS信息戰(zhàn)、網(wǎng)絡中心站、戰(zhàn)場評估天氣預報、降水、防汛抗旱交易、訂單、跟蹤、識別營銷管理、在線訂貨、網(wǎng)上記賬、企業(yè)建站導航、調(diào)度、擁堵治理核心業(yè)務外包、網(wǎng)銀、電子支付如火如荼的云應用11每個人的生活都與云計算緊密相連，成為“互聯(lián)網(wǎng)+”時代的“云云眾生”1.2 云計算的產(chǎn)生與發(fā)展M時代 蒸汽機，動力、物料1864MaterialE時代電動機、電網(wǎng)、能源1931ElectricC時代 計算機、微電子、光電子1995ComputerN時代互聯(lián)網(wǎng)、社會網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)2010Network？時代云計算？大數(shù)據(jù)？人工智能？1.2.1 社會與經(jīng)濟發(fā)展催生云計算“高投入、高消耗、高污染、低效率

7、”的粗放型增長方式“低投入、低消耗、低污染、高效能”的集約型增長方式云計算的廣泛應用一方面將更好地滿足信息社會中人的高層次需求，另一方面也通過技術進步提高各種生產(chǎn)要素的利用率，促進經(jīng)濟持續(xù)健康地發(fā)展1.2.1 社會與經(jīng)濟發(fā)展催生云計算（1）互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展刺激了大眾對信息需求的欲望網(wǎng)絡新聞搜索引擎微博網(wǎng)上購物網(wǎng)絡游戲網(wǎng)絡閱讀網(wǎng)絡視頻微信QQMOOC電子商務網(wǎng)上支付電子政務網(wǎng)絡理財網(wǎng)絡約車網(wǎng)絡直播網(wǎng)絡議政1.2.1 社會與經(jīng)濟發(fā)展催生云計算（2）信息需求的激增刺激了互聯(lián)網(wǎng)更先進的計算“麥特卡夫定律”：網(wǎng)絡價值同網(wǎng)絡消費者數(shù)量的平方成正比互聯(lián)網(wǎng)時代，共享程度越高，擁有的消費者群體越大，其價值越可能得到

8、最大程度的體現(xiàn)當互聯(lián)網(wǎng)上的資源海量化之后，對信息內(nèi)容的檢索甄別以及對數(shù)據(jù)處理能力的需求，需要強勁、高效、經(jīng)濟的計算能力、以及通過互聯(lián)網(wǎng)提供這種計算能力的服務“貝索斯定律”：每隔3年云計算單位計算能力的價格將下降50%1.2.1 社會與經(jīng)濟發(fā)展催生云計算（3）信息社會的發(fā)展需要更高效的信息處理能力通過云計算，人的感知能力和認知能力得到極大的延伸和增強，一方面掙脫了時間和距離的束縛，另一方面在從大數(shù)據(jù)處理到新知識獲取的階梯上迅速躍升。隨著互聯(lián)網(wǎng)應用向社交空間與物理空間延伸，人與人、人與物、物與物之間溝通質量和效率得到極大的提升，云計算大大加快了人類社會、信息系統(tǒng)和物理世界走向“人-機-物”三元融合

9、的進程1.2.1 社會與經(jīng)濟發(fā)展催生云計算（4）信息服務走向社會化、集約化和專業(yè)化的新形態(tài)信息服務成為了全社會的公共基礎設施，形成“網(wǎng)絡豐富，邊緣簡單、交互智能”的新形態(tài)，實現(xiàn)用信息技術精確調(diào)控物質和能量，從而降低全社會經(jīng)濟的總體運維成本，推動社會向“資源節(jié)約型”和“環(huán)境友好型”發(fā)展云計算成為互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)新的引擎以及全社會的主要基礎設施概念探索階段從爭論到底是什么云計算到探索實踐技術落地階段業(yè)界形成共識開始并對云計算進行推廣應用繁榮階段各個領域各個行業(yè)大量搭建云計算平臺或應用云計算服務1.2.2 從圖靈計算到云計算（1）從圖靈計算到網(wǎng)絡計算計算：就是從一個符號串F變換成另一個符號串G計算的根本性問

10、題：什么問題是可計算的？什么問題是不可計算的？如何判定一個問題是可計算的？艾倫麥席森圖靈：英國數(shù)學家、邏輯學家，被稱為計算機之父，人工智能之父1912年出生，演算能力突出1926年，考入倫敦舍本(Sherborne)公學1931年，進劍橋大學學數(shù)學1936年，提出圖靈機模型1938年，獲普靈斯頓大學博士學位，丘奇是圖靈的博士導師1939年，英國外交部通信處1950年，發(fā)表論文“計算機和智能”，提出圖靈測試1951年，成為英皇家學會院士1954年，不幸去世Alan Mathison Turing（1912.6.231954.6.7)1.2.2 從圖靈計算到云計算來源：李國杰，微處理器和高端計算機

11、的挑戰(zhàn)“摩爾定律”：18-24個月內(nèi)每單位面積芯片上的晶體管數(shù)量會翻番1.2.2 從圖靈計算到云計算吉爾德定律：在未來25年，主干網(wǎng)的帶寬將每6個月增加一倍，而且認為每比特的費用將會趨向于零“在過去的40多年里，計算機網(wǎng)絡（尤其是互聯(lián)網(wǎng)）的研究已經(jīng)發(fā)生了改變，科學家越來越關注網(wǎng)絡的基礎設施。網(wǎng)絡不僅改變了我們的生活、工作、娛樂方式，也改變了我們關于政治、教育、醫(yī)療、商業(yè)等方方面面的思想觀念?；ヂ?lián)網(wǎng)強大的技術價值與應用價值日益顯現(xiàn)，已經(jīng)成為技術革新和社會發(fā)展強有力的推動力”網(wǎng)絡科學與工程研究綱要1.2.2 從圖靈計算到云計算（2）從網(wǎng)絡計算到云計算1.2.2 從圖靈計算到云計算（2）從網(wǎng)絡計算到

12、云計算Salesforce：軟件即服務亞馬遜：從賣書到賣云計算谷歌：搜索引擎公司轉型為線上應用軟件提供商IBM：計算機制造商轉型為企業(yè)整體解決方案供應商1.2.2 從圖靈計算到云計算成熟期1.2.3云計算在中國的發(fā)展起步期快速發(fā)展期中國云計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展可分為起步期、快速發(fā)展期和成熟期三個階段200720102015現(xiàn)在概念從云里霧里到逐漸清晰，硬件支撐技術相對完善，各類云計算的解決方案和商業(yè)模式尚在嘗試和探索階段，云計算應用的廣度和深度不足，主要依靠政府項目推動云計算已逐漸被市場認可和接受。產(chǎn)業(yè)發(fā)展勢頭迅猛、創(chuàng)新能力顯著增強、服務能力大幅提升、應用范疇不斷拓展，已成為提升信息化發(fā)展水平、打造數(shù)字

13、經(jīng)濟新動能的重要支撐國內(nèi)企業(yè)逐漸掌握了云計算核心技術以及超大型云平臺的工程化與交付能力，云服務模式快速發(fā)展，用戶對云計算的接受程度顯著提升，云計算產(chǎn)業(yè)鏈基本形成1.3 云計算的內(nèi)涵與特性 云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的、大眾按需、隨時隨地獲取計算資源與能力進行計算的新計算模式，其計算資源與能力（計算能力、存儲能力、交互能力）是動態(tài)、可伸縮、且被虛擬化的，以服務的方式提供。這種新型的計算資源與能力的組織、分配和使用模式，有利于合理配置計算資源與能力并提高其利用率，降低成本、減少排放，實現(xiàn)高效、柔性、綠色計算1.3.1云計算服務與云計算平臺通過云計算平臺，將一個或多個云計算中心中的軟硬件資源整合，形成一

14、種虛擬的計算資源池，并提供可動態(tài)調(diào)配和平滑擴展的計算、存儲和通信能力，用以支撐各種應用創(chuàng)新的云計算服務的實現(xiàn)1.3.1云計算服務與云計算平臺云計算涵蓋了服務和平臺兩個方面，這二者既可相互獨立，又可緊密結合。只有二者的完美結合，才能實現(xiàn)在大規(guī)模用戶聚集的情形下以較低的服務成本提供高可用性的服務，從而保持業(yè)務的持續(xù)發(fā)展性和在商業(yè)競爭的優(yōu)勢云服務是以創(chuàng)新服務模式為主要的推動力，底層技術平臺的選擇可以起到輔助和提升的作用，它仍然可以運行在傳統(tǒng)的底層架構（非云計算平臺）之上云計算平臺強調(diào)的是通過先進的技術手段構建全新的基礎平臺或是改造舊有的底層架構，它可以為所有的應用或計算服務提供底層支撐而并不局限于云

15、計算服務。云計算平臺支撐的云計算服務不僅可以提高服務的效率，而且還會充分發(fā)揮出平臺的能力和優(yōu)勢1.3.2 云計算的基本特性應用軟件與操作系統(tǒng)、硬件緊耦合缺乏靈活性（時間靈活性，空間靈活性，管理靈活性）計算系統(tǒng)的資源利用率較低傳統(tǒng)的計算模式：虛擬化 虛擬化的計算模式：IT系統(tǒng)解耦合，提高效能與靈活性，方便用戶，減低管理成本與風險1.3.2 云計算的基本特性虛擬化虛擬機管理器虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機管理器虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬

16、機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM虛擬機VM資源池單計算系統(tǒng)虛擬化多計算系統(tǒng)虛擬化1.3.2 云計算的基本特性一切皆服務（XaaS）云服務水、電服務相同點資源在網(wǎng)上，而不在用戶端。依靠傳輸網(wǎng)絡送達。按需付費，計量服務。不同點形式豐富（多樣化和多粒度）統(tǒng)一功用個性化（價值因受眾而異）通用損耗信息不會損失一次性使用用戶角色雙重（消費者、提供者）單一（消費者）傳送雙向，不受時空限制單向，受地理位置限制控制全局無規(guī)劃、無統(tǒng)一調(diào)度全局有規(guī)劃、有

17、統(tǒng)一調(diào)度經(jīng)濟性邊際成本遞減邊際成本遞增服務化1.3.2 云計算的基本特性 云計算中心必須根據(jù)用戶需求的變化對計算資源自動地進行分配和管理，體現(xiàn)出一種高度的“柔性”或“適應性”云計算中心還可以支撐在訪問請求和數(shù)據(jù)處理多元化上各不相同的多種業(yè)務應用的同時運行和資源共享。隨需而變隨著用戶或服務自身需求的變化，一個云計算中心也可以自動地提供相應的資源擴展或資源釋放功能云計算中心還可通過網(wǎng)絡對松散耦合的各種應用組件進行分布式部署、組合和使用，并按不同的需求提供服務柔性化1.3.2 云計算的基本特性 一個云計算中心在對資源和服務進行統(tǒng)一調(diào)配的基礎上，通過監(jiān)控管理機制保持對用戶狀態(tài)和資源使用情況的跟蹤和記錄

18、并實時地反饋到前端的運營系統(tǒng)，以此實現(xiàn)對用戶動態(tài)使用的個性化支持隨時自由地選擇與配置自己的計算環(huán)境僅按實際IT資源使用量為所用的服務精確付費無需事先投入大量資金從頭到尾地去建設自己的數(shù)據(jù)中心和IT支撐體系無需自行面對支撐服務的各種復雜IT技術問題無需負擔日益高昂的數(shù)據(jù)中心管理成本個性化1.3.2 云計算的基本特性云計算讓全社會的計算資源得到最有效的利用云計算中心還根據(jù)實際業(yè)務應用特點和需求，通過更專業(yè)的安全團隊來對整體系統(tǒng)的性能和安全性進行優(yōu)化，應用高可用、數(shù)據(jù)冗余、負載均衡、備份和容災以及嚴格的權限管理策略等多種手段來保證系統(tǒng)的安全可靠運行和用戶數(shù)據(jù)的安全性社會化1.4 云計算的目標、任務與價值1.4.1 云計算的發(fā)展目標云計算的未來發(fā)展目標，將以云計算平臺為基礎，靈活運用云模式，引導行業(yè)信息化應用向云上遷移，持續(xù)提升云計算服務能力，開展創(chuàng)業(yè)創(chuàng)新，積極培育新業(yè)態(tài)、新模式，成為新一代信息產(chǎn)業(yè)發(fā)展的核心引擎1.4.2 云計算的任務與價值 云計算作為信息基礎設施，需要面對大規(guī)模用戶、大數(shù)據(jù)處理、個性化服務等一系列挑戰(zhàn)性問題，以應用需求為牽引，融合現(xiàn)有高效能計算、大數(shù)據(jù)處理、服務計算、新一代網(wǎng)絡、物聯(lián)網(wǎng)、人工智能等熱點/新興信息技術，建立技術創(chuàng)新、應用創(chuàng)新和商業(yè)模式創(chuàng)新上的高度互動機制，為用戶提供可隨時快速獲取的、按需使用的、安全可靠的、優(yōu)質廉價的智慧云服務1