云資源管理與虛擬化技術(shù) 第3章 云計算 平臺及關(guān)鍵技術(shù)

第3章云計算平臺及關(guān)鍵技術(shù)3.1主要云計算平臺3.2云計算的關(guān)鍵技術(shù) 3.1主要云計算平臺

1.Google的云計算基礎(chǔ)設(shè)施

由分布式文件系統(tǒng)GoogleFileSystem(GFS)、大規(guī)模分布式數(shù)據(jù)庫BigTable、程序設(shè)計模式MapReduce、分布式鎖機制Chubby等幾個既相互獨立又緊密結(jié)合的系統(tǒng)組成。圖3－1

GFS的體系結(jié)構(gòu)

2.IBM的“藍云”計算平臺

IBM的“藍云(BlueCloud)”計算平臺由一個數(shù)據(jù)中心、IBMTivoli監(jiān)控軟件、IBMDB2數(shù)據(jù)庫、IBMTivoli部署管理軟件、IBMWebSphere應(yīng)用服務(wù)器以及開源虛擬化軟件和一些開源信息處理軟件共同組成。圖3－2

IBM“藍云”的體系結(jié)構(gòu)

3.Sun的云基礎(chǔ)設(shè)施

Sun提出的云基礎(chǔ)設(shè)施體系結(jié)構(gòu)包括服務(wù)、應(yīng)用程序、中間件、操作系統(tǒng)、虛擬服務(wù)器、物理服務(wù)器等6個層次。

4.微軟的WindowsAzure云平臺

?全球基礎(chǔ)服務(wù)層(GlobalFoundationService，GFS)，由遍布全球的第四代數(shù)據(jù)中心構(gòu)成

?云基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù)層(CloudInfrastructureService)以WindowsAzure操作系統(tǒng)為核心，主要從事虛擬化計算資源管理和智能化任務(wù)分配

?應(yīng)用服務(wù)平臺，它發(fā)揮著構(gòu)件(buildingblock)的作用，為用戶提供一系列的服務(wù)，如Live服務(wù)、NET服務(wù)、SQL服務(wù)等

?客戶服務(wù)層，如WindowsLive、OfficeLive、ExchangeOnline等微軟的WindowsAzure云平臺架構(gòu)

5.Amazon的彈性計算云

Amazon的彈性計算云(ElasticComputeCloud，EC2)平臺建立在公司內(nèi)部的大規(guī)模計算機、服務(wù)器集群上，為用戶提供網(wǎng)絡(luò)界面操作在“云端”運行的各個虛擬機實例(Instance)。用戶只需為自己所使用的計算平臺實例付費，運行結(jié)束后，計費也隨之結(jié)束。圖3－5

Amazon的彈性計算云

6.學(xué)術(shù)領(lǐng)域提出的云平臺

LuisM.Vaquero等人從云計算參與者的角度設(shè)計了一種云計算平臺的層次結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中，服務(wù)提供商負責為服務(wù)消費者提供通過網(wǎng)絡(luò)訪問的各種應(yīng)用服務(wù)，基礎(chǔ)架構(gòu)提供商以服務(wù)的形式提供基礎(chǔ)設(shè)施給服務(wù)提供商，從而降低服務(wù)提供商的運行成本，提供了更大靈活性和可伸縮性。

美國伊利諾伊大學(xué)(UniversityofIllinois)的RobertL.Grossman等人提出并實現(xiàn)了一種基于高性能廣域網(wǎng)的云計算平臺Sector/Sphere，實驗測試顯示性能方面優(yōu)于Hadoop。

澳大利亞墨爾本大學(xué)(UniversityofMelbourne)的RajkumarBuyya等人提出了一種面向市場資源分配的云計算平臺原型，其中包括用戶(User/Broker)、服務(wù)等級協(xié)議資源分配(SLAResourceAllocator)、虛擬機(VM)、物理機器(PhysicalMachine)等4個實體(層次)。

7.國內(nèi)云平臺

/

/

/

3.2云計算的關(guān)鍵技術(shù)

快速部署(RapidDeployment)

數(shù)據(jù)中心管理員和用戶一直在追求更快、更高效、更靈活的部署方案。云計算環(huán)境對快速部署的要求將會更高。

首先，在云環(huán)境中資源和應(yīng)用不僅變化范圍大而且動態(tài)性高。用戶所需的服務(wù)主要采用按需部署方式。

其次，不同層次云計算環(huán)境中服務(wù)的部署模式是不一樣的。

另外，部署過程所支持的軟件系統(tǒng)形式多樣，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)各不相同，部署工具應(yīng)能適應(yīng)被部署對象的變化。

2.資源調(diào)度(ResourceDispatching)

資源調(diào)度是指在特定環(huán)境下，根據(jù)一定的資源使用規(guī)則，在不同資源使用者之間進行資源調(diào)整的過程。

虛擬機的出現(xiàn)使得所有的計算任務(wù)都被封裝在一個虛擬機內(nèi)部。虛擬機的核心技術(shù)是虛擬機監(jiān)控程序，它在虛擬機和底層硬件之間建立一個抽象層，把操作系統(tǒng)對硬件的調(diào)用攔截下來，并為該操作系統(tǒng)提供虛擬的內(nèi)存和CPU等資源。

3.大規(guī)模數(shù)據(jù)處理(MassiveDataProcessing)

以互聯(lián)網(wǎng)為計算平臺的云計算會廣泛地涉及大規(guī)模數(shù)據(jù)處理任務(wù)。當今流行的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的編程模型是ApacheHadoop的MapReduce編程模型。

MapReduce編程模型將一個任務(wù)分成很多更細粒度的子任務(wù)，這些子任務(wù)能夠在空閑的處理節(jié)點之間調(diào)度，使得處理速度越快的節(jié)點處理越多的任務(wù)，從而避免處理速度慢的節(jié)點延長整個任務(wù)的完成時間。

4.大規(guī)模消息通信(MassiveMessageCommunication)

云計算的一個核心理念就是資源和軟件功能都是以服務(wù)的形式發(fā)布的，不同服務(wù)之間經(jīng)常需要進行消息通信協(xié)作，因此，可靠、安全、高性能的通信基礎(chǔ)設(shè)施對于云計算的成功至關(guān)重要。

異步消息通信機制可以使得云計算每個層次中的內(nèi)部組件之間及各個層次之間解耦合，并且保證云計算服務(wù)的高可用性。

5.大規(guī)模分布式存儲(MassiveDistributedStorage)

分布式存儲要求存儲資源能夠被抽象表示和統(tǒng)一管理，并且能夠保證數(shù)據(jù)讀/寫操作的安全性、可靠性、性能等各方面要求。

分布式文件系統(tǒng)允許用戶像訪問本地文件系統(tǒng)一樣訪問遠程服務(wù)器的文件系統(tǒng)，用戶可以將自己的數(shù)據(jù)存儲在多個遠程服務(wù)器上，分布式文件系統(tǒng)基本上都有冗余備份機制和容錯機制，以保證數(shù)據(jù)讀/寫的正確性。

6.虛擬化技術(shù)

虛擬化的核心理念是以透明的方式提供抽象的底層資源，這種抽象方法并不受地理位置或底層資源的物理配置所限。虛擬化技術(shù)能夠靈活組織多種計算資源，解除上、下層資源的綁定和約束關(guān)系，提升資源使用效