云計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)與挑戰(zhàn)

1、云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)與挑戰(zhàn)主要內(nèi)容云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)云計(jì)算的技術(shù)挑戰(zhàn)云計(jì)算的關(guān)鍵技術(shù)快速部署資源調(diào)度多租戶海量數(shù)據(jù)處理大規(guī)模消息通信大規(guī)模分布式存儲(chǔ)許可證管理和計(jì)費(fèi)快速部署云環(huán)境中資源和應(yīng)用規(guī)模變化范圍大且動(dòng)態(tài)性高用戶所需服務(wù)主要采用按需部署,用戶可隨時(shí)提交對(duì)資源和應(yīng)用的請(qǐng)求不同層次云計(jì)算環(huán)境中服務(wù)部署模式不同部署過(guò)程所支持的軟件系統(tǒng)多樣化快速部署流傳輸技術(shù)：順序、串行的部署方法并行部署技術(shù)將傳統(tǒng)的順序部署方式改為并行執(zhí)行，同時(shí)執(zhí)行多個(gè)部署任務(wù)，將虛擬機(jī)同時(shí)部署到多個(gè)物理機(jī)上制約部署速度因素：部署服務(wù)器的讀寫(xiě)能力或部署系統(tǒng)的有限網(wǎng)絡(luò)帶寬快速部署協(xié)同部署技術(shù)將虛擬機(jī)鏡像在多個(gè)目標(biāo)物理機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)中傳輸

2、，提高部署速度制約部署速度因素：目標(biāo)物理機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬總和快速部署可應(yīng)用于物理解決方案的自動(dòng)化部署：云軟件環(huán)境操作系統(tǒng)虛擬機(jī)運(yùn)行平臺(tái)云基礎(chǔ)設(shè)施管理軟件云平臺(tái)架構(gòu)擴(kuò)展難點(diǎn)軟件的多樣性解決方案復(fù)雜性方法定義標(biāo)準(zhǔn)解決方案打包格式通用部署引擎自動(dòng)化安裝部署流程資源調(diào)度資源調(diào)度在特定的資源環(huán)境下，根據(jù)一定的資源使用規(guī)則，在不同的資源使用者之間進(jìn)行資源調(diào)整的過(guò)程兩種途徑調(diào)整計(jì)算任務(wù)所在機(jī)器的資源使用量轉(zhuǎn)移計(jì)算任務(wù)到其他機(jī)器(采用虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移方案)云計(jì)算的新挑戰(zhàn)海量規(guī)模資源種類(lèi)多、規(guī)模大，監(jiān)控困難計(jì)算任務(wù)多，調(diào)度算法難度大內(nèi)部應(yīng)用調(diào)度問(wèn)題如何滿足虛擬機(jī)內(nèi)部應(yīng)用的服務(wù)級(jí)別協(xié)定多租戶技術(shù)傳統(tǒng)軟件服務(wù)軟件服

3、務(wù)針對(duì)特定的用戶部署在獨(dú)立的數(shù)據(jù)中心云環(huán)境軟件服務(wù)：SaaS方式發(fā)布,供眾多企業(yè)用戶共享使用要求共享硬件資源和軟件資源良好的可伸縮性任何用戶對(duì)SaaS軟件的定制互不影響多租戶技術(shù)多租戶技術(shù)大量用戶共享同一堆棧的軟、硬件資源，每個(gè)用戶按需使用資源，能夠?qū)浖?wù)進(jìn)行客戶化配置而不影響其他用戶的使用采用多租戶技術(shù)的SaaS應(yīng)用特征SaaS應(yīng)用基于Web, 可伸縮租戶能夠?qū)aaS平臺(tái)本身進(jìn)行擴(kuò)展技術(shù)難點(diǎn)數(shù)據(jù)隔離客戶化配置架構(gòu)擴(kuò)展性能定制多租戶技術(shù)數(shù)據(jù)隔離每個(gè)租戶單獨(dú)創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫(kù)多租戶數(shù)據(jù)保存在同一數(shù)據(jù)庫(kù)中，采用不同Schema多租戶數(shù)據(jù)保存在同一數(shù)據(jù)表中或具有相同Schema的表中多租戶技術(shù)客戶化配

4、置：支持不同租戶對(duì)SaaS應(yīng)用的配置進(jìn)行定制能夠?qū)Σ煌鈶舻目蛻艋渲眠M(jìn)行描述和存儲(chǔ)能夠根據(jù)不同租戶的客戶化配置呈現(xiàn)相應(yīng)的SaaS應(yīng)用架構(gòu)擴(kuò)展：多租戶服務(wù)提供靈活、具備高可伸縮性的基礎(chǔ)架構(gòu)、保證不同負(fù)載下多租戶平臺(tái)的性能多租戶技術(shù)性能定制：滿足不同客戶對(duì)服務(wù)性能的要求傳統(tǒng)軟件運(yùn)營(yíng)模式：用戶具有獨(dú)立的資源堆棧 ,根據(jù)用戶要求配置更高級(jí)資源SaaS模式：共享同一資源，如何靈活配置性能？虛擬化技術(shù)、多租戶技術(shù)的選擇問(wèn)題不同用戶的同一應(yīng)用單獨(dú)運(yùn)行在一個(gè)虛擬機(jī)中,由虛擬機(jī)實(shí)現(xiàn)邏輯隔離不同用戶的同一應(yīng)用運(yùn)行在統(tǒng)一環(huán)境中,通過(guò)應(yīng)用或服務(wù)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)隔離海量數(shù)據(jù)處理海量數(shù)據(jù)處理對(duì)大規(guī)模數(shù)據(jù)的計(jì)算和分析，通常數(shù)據(jù)

5、的規(guī)?？蛇_(dá)TB甚至PB級(jí)別典型例子搜索引擎并行計(jì)算模型：支持高吞吐量分布式處理計(jì)算任務(wù)和海量數(shù)據(jù)River編程模型MapReduce編程模型計(jì)算機(jī)集群系統(tǒng)：建立可擴(kuò)展、可靠運(yùn)行環(huán)境海量數(shù)據(jù)處理大規(guī)模消息通信不同節(jié)點(diǎn)、不同服務(wù)之間需要通過(guò)消息通信進(jìn)行協(xié)作同步消息通信：客戶端直接請(qǐng)求服務(wù)器端的服務(wù)，并等待服務(wù)結(jié)果返回后繼續(xù)執(zhí)行，服務(wù)端需要保存與客戶端通信的信息，在處理完成后將結(jié)果返回給客戶端。異步消息通信：客戶端把請(qǐng)求放到請(qǐng)求消息隊(duì)列里，繼續(xù)執(zhí)行其他業(yè)務(wù)邏輯，服務(wù)端從請(qǐng)求消息隊(duì)列中獲取請(qǐng)求消息，將處理結(jié)果放入響應(yīng)隊(duì)列里，并立即處理下一個(gè)請(qǐng)求。大規(guī)模消息通信同步消息通信影響客戶端處理速度影響服務(wù)端系

6、統(tǒng)可用性影響客戶端的可用性大規(guī)模消息通信異步消息通信SOA架構(gòu)中組件解耦合及業(yè)務(wù)集成的重要技術(shù)JMS, ACTIVE MQ,Websphere MQ提高服務(wù)可伸縮性大規(guī)模消息通信云計(jì)算中新的挑戰(zhàn)足夠穩(wěn)定：保證消息服務(wù)隨時(shí)可用,消息傳輸可靠能夠伸縮：支持大規(guī)模節(jié)點(diǎn)同時(shí)執(zhí)行高性能消息讀寫(xiě)操作保證安全：保證消息傳遞安全高效率：緊湊高效的消息內(nèi)容模型Amazon Simple Queue Service(SQS)大規(guī)模分布式存儲(chǔ)分布式存儲(chǔ)：利用多臺(tái)服務(wù)器的存儲(chǔ)資源來(lái)滿足單臺(tái)服務(wù)器鎖不能滿足的存儲(chǔ)需求。要求存儲(chǔ)資源能夠被抽象表示和統(tǒng)一管理，并且能保證數(shù)據(jù)讀寫(xiě)操作的安全性、可靠性、性能。云存儲(chǔ)服務(wù)：基于分

7、布式文件系統(tǒng)云計(jì)算中新的挑戰(zhàn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和操作以服務(wù)形式提供數(shù)據(jù)類(lèi)型多樣(非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、關(guān)系型數(shù)據(jù))大規(guī)模分布式存儲(chǔ)分布式文件系統(tǒng)FranqupaniGoogle File SystemGFSPC服務(wù)器容易發(fā)生故障，需要對(duì)整個(gè)系統(tǒng)中的節(jié)點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)測(cè)錯(cuò)誤，實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)和故障恢復(fù)機(jī)制海量數(shù)據(jù)，GB級(jí)文件，要對(duì)原針對(duì)中小文件的文件系統(tǒng)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整文件塊大小對(duì)文件的寫(xiě)操作是追加操作，寫(xiě)入到文件末尾，寫(xiě)入后一般不修改，重點(diǎn)優(yōu)化追加操作使用開(kāi)放的標(biāo)準(zhǔn)操作接口大規(guī)模分布式存儲(chǔ)云存儲(chǔ)服務(wù)Amazon Simple Storage ServiceAmazon SimpleDBGoogle Bi

8、gTable許可證管理與計(jì)費(fèi)IT基礎(chǔ)設(shè)施的許可證管理與計(jì)費(fèi)模式按需付費(fèi)按使用計(jì)費(fèi)大量提供商還未制定產(chǎn)品在云計(jì)算環(huán)境下的計(jì)費(fèi)模式較成熟的是Amazon提供的EC2和S3的按量計(jì)費(fèi)模式許可證管理與計(jì)費(fèi)Amazon EC2 計(jì)費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)占用的虛擬機(jī)單元IP地址帶寬存儲(chǔ)空間虛擬機(jī)單元計(jì)費(fèi)類(lèi)型按需的虛擬機(jī)單元預(yù)留的虛擬機(jī)單元許可證管理與計(jì)費(fèi)Amazon S3數(shù)據(jù)存儲(chǔ)：按照流量計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)傳輸：按照流量計(jì)費(fèi)數(shù)據(jù)請(qǐng)求PUT(修改),COPY(拷貝),POST(增加):占用存儲(chǔ)空間,收費(fèi)較高LIST(列表)：操作復(fù)雜，收費(fèi)較高GET(取值)：操作簡(jiǎn)單不占用存儲(chǔ),收費(fèi)低DELETE(刪除):釋放空間，不收費(fèi)云計(jì)算的技術(shù)

9、挑戰(zhàn)安全性可用性可伸縮性信息保密高性能標(biāo)準(zhǔn)化安全性云計(jì)算特有的安全問(wèn)題傳統(tǒng)觀念轉(zhuǎn)變?cè)浦忻總€(gè)節(jié)點(diǎn)都可能受到攻擊現(xiàn)有軟件系統(tǒng)安全防護(hù)模式如何改變政策法規(guī)保障可用性軟件系統(tǒng)在一定時(shí)間內(nèi)正常工作的時(shí)間占總時(shí)間的比重，通常用百分比衡量傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心：冗余和災(zāi)備云計(jì)算環(huán)境能夠在最大程度上減少資源的不可用對(duì)業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新，保證即使軟、硬件出現(xiàn)問(wèn)題服務(wù)仍然可用虛擬機(jī)快速部署虛擬機(jī)實(shí)時(shí)遷移故障預(yù)測(cè)模型可伸縮性通過(guò)資源的增加或減少來(lái)應(yīng)對(duì)負(fù)載的變化，并保持一致的性能傳統(tǒng)應(yīng)用：設(shè)計(jì)編碼階段未考慮可伸縮性問(wèn)題垂直伸縮在現(xiàn)有的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上增加或減少資源水平伸縮在現(xiàn)有的服務(wù)節(jié)點(diǎn)上增加或減少服務(wù)節(jié)點(diǎn)需要對(duì)多個(gè)服務(wù)器組

10、成的集群進(jìn)行管理如何實(shí)現(xiàn)垂直伸縮和水平伸縮？可伸縮性如何實(shí)現(xiàn)云計(jì)算對(duì)可伸縮性的下列要求及時(shí)：基于虛擬機(jī)的資源調(diào)整適量：基于應(yīng)用對(duì)資源的需求進(jìn)行調(diào)整細(xì)粒度自動(dòng)化：基于應(yīng)用性能和資源需求的自動(dòng)化可伸縮性管理預(yù)動(dòng)性：基于歷史記錄、應(yīng)用模式和預(yù)測(cè)模型信息保密信息的內(nèi)容不應(yīng)該被未授權(quán)的人得到非法用戶訪問(wèn)難度較大數(shù)據(jù)在云的大規(guī)模分布式存儲(chǔ)機(jī)制中，完整的數(shù)據(jù)實(shí)體被打散存儲(chǔ)在不同的服務(wù)器上，而每個(gè)數(shù)據(jù)塊可包含不同的數(shù)據(jù)實(shí)體根本方法從邏輯上甚至物理上將多個(gè)用戶的數(shù)據(jù)隔離高性能云環(huán)境所承擔(dān)的計(jì)算、存儲(chǔ)和通信方面的負(fù)載大于傳統(tǒng)的計(jì)算環(huán)境服務(wù)器虛擬化技術(shù)CPU開(kāi)銷(xiāo)較小內(nèi)存性能開(kāi)銷(xiāo)較大（訪問(wèn)沖突）大規(guī)模數(shù)據(jù)處理技術(shù)MapReduce適用性問(wèn)題原語(yǔ)設(shè)計(jì)