云计算课程课件10云端软件
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云计算PPT-精华课件
DB2
Provisioning Manager v.5.1
WebSphere Application Server
云计算基础设施，可提供 托管或现场解决方案。
资源管理栈
- 15 -
云计算体系特点
通过Internet接入 不需要自身具有IT技术来实施 第三方提供 资源共享 无多余功能开发 无多余费用 系统延续性好
- 16 -
目前的IT架构
商业流程
财务
底层系统管理./ 安全
底层系统管理./ 安全
服务器
底层系统管理./ 安全
数据库
存储
交易过程 互联网门户 文件系统
- 17 -
未来10年集成了云计算应用的动 态IT架构
商业流程
用户界面 & 接口
强化:
减少费用 & 提高质量
虚拟应用 虚拟信息 底层结构虚拟
虚拟存储 虚拟进程
云计算体系逻辑结构
用户互动 界面
系统管理
资源工具
服务器
服务目录
监控和测定
- 14 -
云计算体系物理结构
Apache
虚拟机 虚拟机 虚拟机 虚拟机
Tivoli 监控工具
Linux with Xen
数据中心 – System x
监控 Provisioning Baremetal & Xen VM
IBM Monitoring v.6
- 6-
三种服务模式
软件即服务(SaaS)：软件即服务。它是一种通过Internet提供软件的模式，用户无需 购买软件，而是向提供商租用基于Web的软件，来管理企业经营活动。 平台即服务(PaaS)：PaaS实际上是指将软件研发的平台作为一种服务，以SaaS的 模式提交给用户。因此，PaaS也是SaaS模式的一种应用。但是，PaaS的出现可以 加快SaaS的发展，尤其是加快SaaS应用的开发速度。 基础设施即服务(IaaS)：消费者通过Internet可以从完善的计算机基础设施获得服务
《云计算教程》课件
详细描述
自动化运维技术通过自动化工具和流程，实现了资源的快速部署、配置和管理 ，降低了运维成本和人为错误率。同时，这种技术还可以实现故障的快速定位 和恢复，提高了系统的稳定性和可靠性。
大数据处理与分析技术
总结词
大数据处理与分析技术是云计算中用于处理和分析大规模数据的关键技术，它通过分布式计算和数据 处理算法，实现了高效的数据处理和分析。
云计算在金融领域的应用
金融行业利用云计算技术降低成本、提升服务效率和安全性，实现金融服务的创新和升级 。
云计算在智能制造领域的应用
通过云计算技术整合制造资源，实现智能化生产和管理，提升制造业的竞争力和创新能力 。
总结词
用户无需具备技术能力即可使用软件应用护和管理的， 用户只需要通过Web浏览器就可以使用应 用程序，无需具备任何技术能力。
03 云计算关键技术
虚拟化技术
总结词
虚拟化技术是云计算的核心技术之一，它通过将物理硬件资源虚拟化为多个虚拟 资源，实现了资源的共享、灵活调度和高效利用。
随着物联网和5G技术的普及，云计算将与边缘计算结合，实现更 快速、更实时的数据处理和分析。
人工智能与云计算的融合
人工智能技术将进一步集成到云计算平台中，提升云计算服务的智 能化水平。
云计算与其他技术的融合发展
云计算与区块链的融合
通过区块链技术增强云计算的安全性和可信度，保护数据隐私和 完整性。
云计算与大数据的融合
企业可以利用云计算服务进行客户关系管 理、供应链管理、人力资源管理等，实现 业务流程的优化和自动化。同时，通过云 端存储和备份数据，可以降低数据丢失的 风险，并实现高效的数据恢复。
政府应用
总结词
云计算技术为政府机构提供了高效、安全的数据存储和处理能力，有助于提高政府服务 水平。
自动化运维技术通过自动化工具和流程，实现了资源的快速部署、配置和管理 ，降低了运维成本和人为错误率。同时，这种技术还可以实现故障的快速定位 和恢复，提高了系统的稳定性和可靠性。
大数据处理与分析技术
总结词
大数据处理与分析技术是云计算中用于处理和分析大规模数据的关键技术，它通过分布式计算和数据 处理算法，实现了高效的数据处理和分析。
云计算在金融领域的应用
金融行业利用云计算技术降低成本、提升服务效率和安全性，实现金融服务的创新和升级 。
云计算在智能制造领域的应用
通过云计算技术整合制造资源，实现智能化生产和管理，提升制造业的竞争力和创新能力 。
总结词
用户无需具备技术能力即可使用软件应用护和管理的， 用户只需要通过Web浏览器就可以使用应 用程序，无需具备任何技术能力。
03 云计算关键技术
虚拟化技术
总结词
虚拟化技术是云计算的核心技术之一，它通过将物理硬件资源虚拟化为多个虚拟 资源，实现了资源的共享、灵活调度和高效利用。
随着物联网和5G技术的普及，云计算将与边缘计算结合，实现更 快速、更实时的数据处理和分析。
人工智能与云计算的融合
人工智能技术将进一步集成到云计算平台中，提升云计算服务的智 能化水平。
云计算与其他技术的融合发展
云计算与区块链的融合
通过区块链技术增强云计算的安全性和可信度，保护数据隐私和 完整性。
云计算与大数据的融合
企业可以利用云计算服务进行客户关系管 理、供应链管理、人力资源管理等，实现 业务流程的优化和自动化。同时，通过云 端存储和备份数据，可以降低数据丢失的 风险，并实现高效的数据恢复。
政府应用
总结词
云计算技术为政府机构提供了高效、安全的数据存储和处理能力，有助于提高政府服务 水平。
《云计算系列教程》PPT课件
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如何使用ZooKeeper？
• Leader选举
– 用于在多个节点中选取主控，如GFS中对外服务Master 节点的选取
1)getData(“/servers/leader”, true) 2)如果读取成功则从数据中获取leader信息，退出 3)读取失败，执行create(“.../servers/leader”, hostname, EPHEMERAL)（注意节点类型） 如果创建成功则自己成为leader，写入信息，退出 5)如果写入失败，则返回步骤1
– 节点数据不支持部分读写， 而是一次性完整读写
– Ephemeral节点
---
节点创建属性
• Ephemeral
– 创建的节点不是持久节点 – 一旦与客户端的会话结束，节点自动删除
• Sequence
– 创建节点时，编号自动加1 – 例如x-1,x-2,s-3,x-4等
---
ZooKeeper的读写机制
如果之前没有独占锁，就可以获取共享锁
---
如何使用ZooKeeper？
• 其他应用(小数据存储)
– 例如，GFS中master如何获知ChunkServer信息？
基于ZooKeeper的实现方法
ChunkServer执行如下操作： 1)id = create(“.../chunkservers/cs-”, SEQUENCE|EPHEMERAL) 2)向节点id中写入ChunkServer元信息
仅Open包含节点路径，生成handle供 其他API使用
---
如何使用ZooKeeper？
• 关于ZooKeeper的锁服务
– 这里的“锁”并非对ZooKeeper的资源加锁，用于对第 三方资源加锁
如何使用ZooKeeper？
• Leader选举
– 用于在多个节点中选取主控，如GFS中对外服务Master 节点的选取
1)getData(“/servers/leader”, true) 2)如果读取成功则从数据中获取leader信息，退出 3)读取失败，执行create(“.../servers/leader”, hostname, EPHEMERAL)（注意节点类型） 如果创建成功则自己成为leader，写入信息，退出 5)如果写入失败，则返回步骤1
– 节点数据不支持部分读写， 而是一次性完整读写
– Ephemeral节点
---
节点创建属性
• Ephemeral
– 创建的节点不是持久节点 – 一旦与客户端的会话结束，节点自动删除
• Sequence
– 创建节点时，编号自动加1 – 例如x-1,x-2,s-3,x-4等
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ZooKeeper的读写机制
如果之前没有独占锁，就可以获取共享锁
---
如何使用ZooKeeper？
• 其他应用(小数据存储)
– 例如，GFS中master如何获知ChunkServer信息？
基于ZooKeeper的实现方法
ChunkServer执行如下操作： 1)id = create(“.../chunkservers/cs-”, SEQUENCE|EPHEMERAL) 2)向节点id中写入ChunkServer元信息
仅Open包含节点路径，生成handle供 其他API使用
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如何使用ZooKeeper？
• 关于ZooKeeper的锁服务
– 这里的“锁”并非对ZooKeeper的资源加锁，用于对第 三方资源加锁
云计算系列教程ppt(共16张PPT)
getData设置了监视器，如果数据发生变化，
会重启上述流程
如何使用ZooKeeper？
• 独占锁
– 如果分布式应用需要对某资源独占使用，可以申请独占锁
1)id = create(“.../locks/x-”, SEQUENCE|EPHEMERAL)
2)getChildren(“.../locks/”, false)
• Leader选举
– 用于在多个节点中选取主控，如GFS中对外服务Master节点的 选取
1)getData(“/servers/leader”, true)
2)如果读取成功则从数据中获取leader信息，退出 3)读取失败，执行create(“.../servers/leader”, hostname, EPHEMERAL)（注意节点类型） 如果创建成功则自己成为leader，写入信息，退出 5)如果写入失败，则返回步骤1
7)返回步骤2
如果之前没有独占锁，就可以获取共享锁
如何使用ZooKeeper？
• 其他应用(小数据存储)
– 例如，GFS中master如何获知ChunkServer信息？
基于ZooKeeper的实现方法
ChunkServer执行如下操作： 1)id = create(“.../chunkservers/cs-”, SEQUENCE|EPHEMERAL)
ZooKeeper的读写机制
• ZooKeeper是一个由多个Server组成的集群 • 一个Leader，多个Follower
– 每个Server都保存了一份数据副本 – 全局数据一致
– 分布式读写
– 更新请求转发，由Leader实施
使用ZooKeeper的约定
• 更新请求顺序执行
会重启上述流程
如何使用ZooKeeper？
• 独占锁
– 如果分布式应用需要对某资源独占使用，可以申请独占锁
1)id = create(“.../locks/x-”, SEQUENCE|EPHEMERAL)
2)getChildren(“.../locks/”, false)
• Leader选举
– 用于在多个节点中选取主控，如GFS中对外服务Master节点的 选取
1)getData(“/servers/leader”, true)
2)如果读取成功则从数据中获取leader信息，退出 3)读取失败，执行create(“.../servers/leader”, hostname, EPHEMERAL)（注意节点类型） 如果创建成功则自己成为leader，写入信息，退出 5)如果写入失败，则返回步骤1
7)返回步骤2
如果之前没有独占锁，就可以获取共享锁
如何使用ZooKeeper？
• 其他应用(小数据存储)
– 例如，GFS中master如何获知ChunkServer信息？
基于ZooKeeper的实现方法
ChunkServer执行如下操作： 1)id = create(“.../chunkservers/cs-”, SEQUENCE|EPHEMERAL)
ZooKeeper的读写机制
• ZooKeeper是一个由多个Server组成的集群 • 一个Leader，多个Follower
– 每个Server都保存了一份数据副本 – 全局数据一致
– 分布式读写
– 更新请求转发，由Leader实施
使用ZooKeeper的约定
• 更新请求顺序执行
云计算PPT-精华课件
虚拟信息 底层结构虚拟
虚拟存储 虚拟进程
/ &
Cloud Servers/ Processing
- 22 -
云计算对未来动态IT架构的支撑
商业流程
用户界面 & 接口
Cloud
Systems Infrastructure
Software 虚拟应 用
Virtualized 虚拟信息 Information (―Software-as-a-Service‖)
- 11 -
云计算体系结构
云计算的基本原理是通过使计算分布在大量的分布式计 算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中 心的运行将更与互联网相似。这使得企业能够将资源切 换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。
- 12 -
云计算发展路线
并行计算
集群计算
云计算
网格计算
- 13 -
底层结构虚拟
虚拟存储
虚拟进程
- 19 -
服 务
安资 全源 管 理
/ &
云计算对未来动态IT架构的支撑
商业流程
用户界面 & 接口
虚拟应用 虚拟信息
底层结构虚拟
虚拟存储
虚拟进程
服 务 安资 全源 管 理 / &
Cloud Platforms
(―Platform-as-a-Service‖)
- 20 -
- 16 -
目前的IT架构
商业流程
财务
底层系统管理./ 安全
底层系统管理./ 安全
服务器
底层系统管理./ 安全
数据库
存储
交易过程 互联网门户 文件系统
- 17 -
云计算技术培训(精选)ppt
建立安全事件处置流程，确保在发现 安全事件时能够迅速响应并处理。
监控与日志分析
对系统、网络和数据库进行实时监控 ，及时发现异常行为和潜在威胁。
安全合规性管理
合规标准遵循
确保系统符合相关国家和行业的 安全合规标准，如ISO 27001、
PCI DSS等。
合规审查
定期进行合规性审查，确保各项安 全措施得到有效执行。
总结词
多媒体处理与传输是云计算技术应用的常见领域，通 过云计算技术，可以实现多媒体数据的压缩、转码、 存储和传输，提高多媒体服务的可用性和效率。
详细描述
多媒体处理与传输包括视频会议、在线教育等领域， 通过云计算技术，可以实现多媒体数据的快速处理和 传输，提高视频通话的流畅度和清晰度。
04
云计算安全问题与解决方案
Web可以实现相同的功能并拥有访问数据的能力，具有公有云的大部
分优点并保障数据的安全性。
03
混合云
混合云是公有云和私有云的结合，用户可以根据需求将数据和应用程序
在公有云和私有云之间进行迁移。
云计算的优势与局限性
优势
可扩展性、灵活性、高可用性、 安全性、降低成本等。
局限性
对网络依赖性强、数据安全风险 、兼容性问题等。
云计算将数据存储和应用服务从本地 计算机转移到远程数据中心，用户无 需购买和维护昂贵的硬件设备，只需 租用云服务并按需付费。
云计算的分类
01
公有云
公有云由公众共享计算资源，用户通过Web浏览器可以实现相同的功
能并拥有访问数据的能力，但这种类型的云需要有专门IT部门进行维护
。
02
私有云
私有云采用公有云的所有基础架构技术并将其存储在本地，用户通过
云计算介绍PPT课件
“云计算”能力的要求
1．云计算：从计算中心到数据中心在物联网的初级阶 段，PoP即可满足需求； 2． 在物联网高级阶段，可能出现MVNO/MMO营运商 需要虚拟化云计算技术，SOA等技术的结合实现互联网 的泛在服务：TaaS 。
服务情况
• 云安全(Cloud Security)是一个从“云计算” 演变而来的新名词。云安全的策略构想是： 使用者越多，每个使用者就越安全，因为 如此庞大的用户群，足以覆盖互联网的每 个角落，只要某个网站被挂马或某个新木 马病毒出现，就会立刻被截获。
教育科研领域
云计算将在中国高校与科研领域 得到广泛的应用普及，各大高校 将根据自身研究领域与技术需求 建立云计算平台，并对原来各下 属研究所的服务器与存储资源加 以有机整合，提供高效可复用的 云计算平台，为科研与教学工作 提供强大的计算机资源，进而大 大提高研发工作效率
概念介绍
CONCEPT INTRODUCTION
以网络为中心
云计算的组件和整体构架由网络连接在一起并存在于 网络中，同时通过网络向用户提供服务
服务可计量 化
服务可计量化
在提供云服务过程中，针对客户不同的服务 类型，通过计量的方法来自动控制和优化资 源配置
服务情况
SERVICE SITUATION
服务情况
电厂模式就好比是利用电厂的规模效应，来降低电力的价格，并让 用户使用起来更方便，且无需维护和购买任何发电设备。
Gartner 公司是全球最权威的技术咨询机构，它的技术成熟曲线就是根据技术发展周期理论来分析新技术的发 展周期曲线（从1995 年开始每年均有报告），以便帮助人们判断某种新技术是否采用。这个曲线将技术成熟 的过程划分为5个阶段
发展变化
一是萌芽期（Technology Trigger）又称感知 期，人们对新技术产品和概念开始感知， 并且表现出兴趣
1．云计算：从计算中心到数据中心在物联网的初级阶 段，PoP即可满足需求； 2． 在物联网高级阶段，可能出现MVNO/MMO营运商 需要虚拟化云计算技术，SOA等技术的结合实现互联网 的泛在服务：TaaS 。
服务情况
• 云安全(Cloud Security)是一个从“云计算” 演变而来的新名词。云安全的策略构想是： 使用者越多，每个使用者就越安全，因为 如此庞大的用户群，足以覆盖互联网的每 个角落，只要某个网站被挂马或某个新木 马病毒出现，就会立刻被截获。
教育科研领域
云计算将在中国高校与科研领域 得到广泛的应用普及，各大高校 将根据自身研究领域与技术需求 建立云计算平台，并对原来各下 属研究所的服务器与存储资源加 以有机整合，提供高效可复用的 云计算平台，为科研与教学工作 提供强大的计算机资源，进而大 大提高研发工作效率
概念介绍
CONCEPT INTRODUCTION
以网络为中心
云计算的组件和整体构架由网络连接在一起并存在于 网络中，同时通过网络向用户提供服务
服务可计量 化
服务可计量化
在提供云服务过程中，针对客户不同的服务 类型，通过计量的方法来自动控制和优化资 源配置
服务情况
SERVICE SITUATION
服务情况
电厂模式就好比是利用电厂的规模效应，来降低电力的价格，并让 用户使用起来更方便，且无需维护和购买任何发电设备。
Gartner 公司是全球最权威的技术咨询机构，它的技术成熟曲线就是根据技术发展周期理论来分析新技术的发 展周期曲线（从1995 年开始每年均有报告），以便帮助人们判断某种新技术是否采用。这个曲线将技术成熟 的过程划分为5个阶段
发展变化
一是萌芽期（Technology Trigger）又称感知 期，人们对新技术产品和概念开始感知， 并且表现出兴趣
云计算技术应用基础PPT完整全套教学课件
对涉及用户隐私的数据进行脱敏处理 ，以保护用户隐私不被泄露。
数据加密
采用先进的加密算法对敏感数据进行 加密，确保数据在传输和存储过程中 的安全性。
2024/1/24
27
身份认证和访问控制策略设计
2024/1/24
多因素身份认证
01
采用用户名/密码、动态口令、生物特征等多种认证方式，提高
身份认证的安全性。
数据备份与恢复
定期备份重要数据，确保数据安全性和可恢复性。
2024/1/24
11
存储和网络资源管理技术
• 存储性能优化：采用高性能存储设备和技术 ，提高数据存储和访问速度。
2024/1/24
12
存储和网络资源管理技术
网络虚拟化
将物理网络资源抽象为逻 辑网络资源，简化网络配 置和管理。
2024/1/24
谷歌云
提供基础设施、平台和软件即 服务等云计算解决方案。
腾讯云
提供云计算、大数据、人工智 能等技术解决方案。
6
02
基础设施即服务(IaaS)Chapter2024/1/24
7
IaaS概念及功能介绍
IaaS定义
弹性扩展
按需付费
高可用性
安全性
基础设施即服务（IaaS ）是一种云计算服务模 型，它通过虚拟化技术 将计算、存储和网络等 基础设施资源池化，以 服务的形式提供给用户 。
将应用程序打包成容器镜像，使用 容器编排工具（如Kubernetes）实 现容器的自动化部署和管理。
21
04
软件即服务(SaaS)
Chapter
2024/1/24
22
SaaS概念及功能介绍
01 02
SaaS定义
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
云计算原理与实践
Principles and Practice of Cloud Computing
《云计算原理与实践》课程总览
概念与基础 云计算概述 分布式原理 云计算架构
原理与技术 虚拟化技术 分布式存储 云计算网络 云计算安全
开发与运维 云原生应用 云操作系统 云端软件 云计算运维
应用与案例 桌面云
云件 全云端计算 窗口交互图像 鼠标键盘等事件 全云端存储
可恢复
Web应用 终端辅助计算 HTML、CSS等
HTTP请求 部分终端存储
不可恢复
表10.1 云件和Web应用的区别
10.1.2 从软件到云件的变迁
5．云件架构
计算位置 服务类型 软件安装 程序输出
云件 全云端计算 仅包含软件服务（SaaS） 即搜即用 窗口交互图像
• SaaS架构有以下优点： （1）软件复用，动态资源。 （2）按需付费，成本低廉。 （3）快速部署，统一运维。
10.1.2 从软件到云件的变迁
5．云件架构
• 云件是一种将运行环境全部置于云 端的模式，也属于SaaS的一种服务 方式，主要通过互联网技术使用云 端的服务。
• 云件是未来互联网和云计算环境下 软件的发展方向之一，也是目前研 究软件演化和软件工程的关键。
10.1.2 从软件到云件的变迁
3． B/S软件架构
• B/S结构，即Browser/Server（浏览器/服务器）结构，是随着Internet 技术的兴起，对C/S结构的改进。在这种结构下，只需在客户机上安 装一个浏览器（Browser），如Chrome或Internet Explorer，在服务 器中安装Oracle、Sybase或SQL Server等数据库，在上层通过Http服 务器实现Web Server服务，用户就可以通过浏览器使用软件。
10.1.4 云件的开发、部署和运行模式
2．云件的部署模式
• 云件的部署其实就是微服务的部署。目前以Docker为代表的微服务 容器技术的发展越来越成熟。Docker中包含了一系列的容器部署工 具，为开发者提供了一种新颖、便捷的软件集成测试与部署方法。
• 云件的部署应当以服务发布的形式体现，不同的构件可以单独部署， 也可以集成部署。提供向下兼容的服务部署形式，保证云件的不中 断运行，这也是云服务的基本需求。
10.2.3 云件的系统级架构设计
• 云件系统的各服务之间的通信过程可以分为控制平面和数据平面。
10.2.3 云件的系统级架构设计
• 由于云件系统本身采取了微服务架构进行设计，可以借助当前流行 的容器编排系统（如Kubernetes、Rancher和Mesos等）实现灵活的 调度策略，使云件系统的各项服务运行在最合适的环境中。
图10.5 微服务云件结构模型图
10.2.2 基于微服务架构的云件模型
2．微服务云端软件模型
图10.6 云端所有软件整体结构关系图
10.2.2 基于微服务架构的云件模型
3．云件的交互过程
图10.7 单机软件交互简化过程图
图10.8 云件交互简化过程图
10.2.3 云件的系统级架构设计
• 云件系统软件层架构主要由三个部分组成：Container Service、X Serv在本质上是一个输入/输出的可视化过程，只需要 将客户端的鼠标和键盘等输入发送到云端服务器，将处理后的结果 返回到客户端进行渲染，就可以实现类似本地软件的使用效果。
10.2 云件系统的架构设计与运行原理
10.2.1 计算与存储分离的设计理念 10.2.2 基于微服务架构的云件模型 10.2.3 云件的系统级架构设计 10.2.4 云件的开发模式与效果
• 云端渲染交互技术是将渲染过程放在云端，将生成的RGBA图像编码 为流数据格式，通过互联网将数据传输到终端进行解码后直接显示， 同时将终端的交互事件如鼠标、键盘等事件通过网络传输到云端， 从而实现云端渲染交互过程。
10.1.3 云件的关键技术
3．容器技术
• 容器技术是近年来兴起的轻量级虚拟化技术，通过这种技术用户能 够在几毫秒内启动一个镜像实例，且只占用很少的额外资源。利用 容器技术可以实现应用的快速部署和启动，以及与本地桌面软件比 拟的启动速度。同时，利用容器技术如Docker等工具，可以很容易 实现微服务，将应用程序依赖的其他组件封装在Docker镜像中按需 启动，进一步提高了云件的部署灵活性。
• 随着对微服务研究的深入，研究人员开始从软件工程的角度对微服 务的整体架构进行设计与改进，他们按照软件交互、计算以及存储 等功能模块对软件应用服务进行划分。
10.2.2 基于微服务架构的云件模型
1．微服务架构
10.2.2 基于微服务架构的云件模型
2．微服务云端软件模型
图10.4 传统软件结构图
10.2.1 计算与存储分离的设计理念
• 与传统的基于标准的冯·诺依曼体系结构的操作系统不同，云件模式 使得计算机系统的输入、输出、存储和计算都不在单一的计算机系 统中。这些操作可能分布在互联网的各个地方，再通过网络连接在 一起。
• 如输入和输出，就部署在终端机器上，而云件的存储、控制和计算 则部署在云端服务器上，从而使得云件的输入、输出和计算都自成 系统，通过互联网并基于相应的网络协议实现通信，这样的计算模 型又被称为松耦合冯·诺依曼计算模型，该模型是云件系统的设计理 论基础。
1．云件的开发模式
• 随着Git和任务管理系统的兴起，云件的开发也越发地体现为云端开 发过程，即利用云端IDE和编译微服务完成软件的整个开发任务，同 时利用云端协作软件进行任务追踪，从代码编写和软件工程角度对 软件开发过程进行云化。
• 云件的开发应当遵循微服务的理念，将软件尽可能地划分为不同的 构件，并分别以服务的形式进行封装，通过相应的API接口进行复用， 实现软件模块的解耦，同时方便测试过程的持续集成。
10.1.2 从软件到云件的变迁
5．云件架构
云件的形态主要有以下几个特性： （1）云件主体在云端运行。 （2）按需资源分配。 （3）云端渲染，终端显示。 （4）无需安装，快速启动。 （5）通过网络交付。 （6）统一交互平台。 （7）文件透明传输。
10.1.2 从软件到云件的变迁
5．云件架构
计算位置 应用输出 应用输入 数据存储 程序状态恢复
5．终端交互技术
• 云件的主体运行在云端，终端只需要配备统一的交互平台即可，纵 观整个终端的软硬件平台，浏览器是能够适应不同终端平台的交互 组件的首选。同时，随着近年来HTML5、CSS3等技术的发展，极大 地增强了浏览器的处理和交互能力，为构建云件的终端统一交互平 台奠定了坚实的基础。
10.1.4 云件的开发、部署和运行模式
10.2.3 云件的系统级架构设计
图10.12 WebRTC建立视频流传输的基本流程
10.2.3 云件的系统级架构设计
• 在云件的概念中，各个模块抽象为服务，云件的交互服务部署在终 端，计算和存储服务部署在云端。
10.3 云件的开发模式与效果
10.3.1 云件的开发模式 10.3.2 云件的效果展示
10.1.2 从软件到云件的变迁
1．本地部署软件架构
• 本地部署软件（On-Premise-Software）架构是一种完全运行在本地 环境中且依赖本地资源的软件模式，传统的单机软件大都属于OnPremise-Software，这种软件需要在本地部署软件依赖的全部库和相 关组件，如果有特殊硬件依赖比如GPU加速器等，则需要用户自己 安装相关硬件。同时，软件的管理、部署和运维也完全依赖于用户 自身，产生的数据也都存储在本地，所以还需要采取额外的措施来 保证系统的安全。
Machine Learning
Data engineering
10.1 从软件到云件
10.1.1 云件的基本概念 10.1.2 从软件到云件的变迁 10.1.3 云件的关键技术 10.1.4 云件的开发、部署和运行模式
10.1.1云件的基本概念
• 随着云计算和虚拟化技术的兴起，越来越多的软件逐渐把软件主体 放在云端，而客户端只需要通过互联网技术使用云端软件的服务即 可，使得软件不再依赖于终端软硬件资源，这样的软件形态更多地 体现为一种服务，而这样的软件形态则称之为云件（Cloudware）。
软件开发云
大数据与 人工智能
Outline
• 10.1 从软件到云件
• 10.2 云件系统的架构设计与运行原理 Domain expertise
• 10.3 云件的开发模式与效果 Data Science
Mathematics
• 10.4 云件在大规模在线实训平台中的应用
• 10.5 实践：云件应用开发实例
云桌面 部分依赖客户端 桌面系统服务（DaaS） 通过浏览器下载安装 显存渲染信息
表10.2 云件和云桌面应用的区别
10.1.3 云件的关键技术
1．虚拟化技术 • 虚拟化技术可以为云件运行在云端提供虚拟化的运行环境、不同平
台的操作系统及其依赖的库和组件服务。
10.1.3 云件的关键技术
2．云端渲染交互技术
• B/S软件架构具有以下优点：
（1）B/S适用于广域网环境支持更多的客户。
（2）维护和升级方式简单。
（3）跨平台设备接入。
10.1.2 从软件到云件的变迁
4． SaaS软件架构
• 在SaaS模式中，软件服务商将应用软件部署在云端服务器上，客户 根据自身的实际需求通过网络按需购买软件服务商提供的软件服务 并支付相应的费用。SaaS提供商为企业搭建信息化所需的所有网络 基础设施及软件、硬件运作平台，并负责前期实施、后期维护等一 系列服务，企业无需再购买软硬件、建设机房、招聘IT人员，即可 通过互联网使用信息系统。
10.1.3 云件的关键技术
4．媒体流数据压缩技术
• 为了提高云件的交互用户体验，尽可能地降低交互的时延，同时保 证远程渲染的输出帧质量，需要依赖相关的实时交互和流媒体数据 压缩传输技术，如目前广泛使用或研究的H.264、H.265和Webm等 技术，都是解决云件交互用户体验的关键技术。
Principles and Practice of Cloud Computing
《云计算原理与实践》课程总览
概念与基础 云计算概述 分布式原理 云计算架构
原理与技术 虚拟化技术 分布式存储 云计算网络 云计算安全
开发与运维 云原生应用 云操作系统 云端软件 云计算运维
应用与案例 桌面云
云件 全云端计算 窗口交互图像 鼠标键盘等事件 全云端存储
可恢复
Web应用 终端辅助计算 HTML、CSS等
HTTP请求 部分终端存储
不可恢复
表10.1 云件和Web应用的区别
10.1.2 从软件到云件的变迁
5．云件架构
计算位置 服务类型 软件安装 程序输出
云件 全云端计算 仅包含软件服务（SaaS） 即搜即用 窗口交互图像
• SaaS架构有以下优点： （1）软件复用，动态资源。 （2）按需付费，成本低廉。 （3）快速部署，统一运维。
10.1.2 从软件到云件的变迁
5．云件架构
• 云件是一种将运行环境全部置于云 端的模式，也属于SaaS的一种服务 方式，主要通过互联网技术使用云 端的服务。
• 云件是未来互联网和云计算环境下 软件的发展方向之一，也是目前研 究软件演化和软件工程的关键。
10.1.2 从软件到云件的变迁
3． B/S软件架构
• B/S结构，即Browser/Server（浏览器/服务器）结构，是随着Internet 技术的兴起，对C/S结构的改进。在这种结构下，只需在客户机上安 装一个浏览器（Browser），如Chrome或Internet Explorer，在服务 器中安装Oracle、Sybase或SQL Server等数据库，在上层通过Http服 务器实现Web Server服务，用户就可以通过浏览器使用软件。
10.1.4 云件的开发、部署和运行模式
2．云件的部署模式
• 云件的部署其实就是微服务的部署。目前以Docker为代表的微服务 容器技术的发展越来越成熟。Docker中包含了一系列的容器部署工 具，为开发者提供了一种新颖、便捷的软件集成测试与部署方法。
• 云件的部署应当以服务发布的形式体现，不同的构件可以单独部署， 也可以集成部署。提供向下兼容的服务部署形式，保证云件的不中 断运行，这也是云服务的基本需求。
10.2.3 云件的系统级架构设计
• 云件系统的各服务之间的通信过程可以分为控制平面和数据平面。
10.2.3 云件的系统级架构设计
• 由于云件系统本身采取了微服务架构进行设计，可以借助当前流行 的容器编排系统（如Kubernetes、Rancher和Mesos等）实现灵活的 调度策略，使云件系统的各项服务运行在最合适的环境中。
图10.5 微服务云件结构模型图
10.2.2 基于微服务架构的云件模型
2．微服务云端软件模型
图10.6 云端所有软件整体结构关系图
10.2.2 基于微服务架构的云件模型
3．云件的交互过程
图10.7 单机软件交互简化过程图
图10.8 云件交互简化过程图
10.2.3 云件的系统级架构设计
• 云件系统软件层架构主要由三个部分组成：Container Service、X Serv在本质上是一个输入/输出的可视化过程，只需要 将客户端的鼠标和键盘等输入发送到云端服务器，将处理后的结果 返回到客户端进行渲染，就可以实现类似本地软件的使用效果。
10.2 云件系统的架构设计与运行原理
10.2.1 计算与存储分离的设计理念 10.2.2 基于微服务架构的云件模型 10.2.3 云件的系统级架构设计 10.2.4 云件的开发模式与效果
• 云端渲染交互技术是将渲染过程放在云端，将生成的RGBA图像编码 为流数据格式，通过互联网将数据传输到终端进行解码后直接显示， 同时将终端的交互事件如鼠标、键盘等事件通过网络传输到云端， 从而实现云端渲染交互过程。
10.1.3 云件的关键技术
3．容器技术
• 容器技术是近年来兴起的轻量级虚拟化技术，通过这种技术用户能 够在几毫秒内启动一个镜像实例，且只占用很少的额外资源。利用 容器技术可以实现应用的快速部署和启动，以及与本地桌面软件比 拟的启动速度。同时，利用容器技术如Docker等工具，可以很容易 实现微服务，将应用程序依赖的其他组件封装在Docker镜像中按需 启动，进一步提高了云件的部署灵活性。
• 随着对微服务研究的深入，研究人员开始从软件工程的角度对微服 务的整体架构进行设计与改进，他们按照软件交互、计算以及存储 等功能模块对软件应用服务进行划分。
10.2.2 基于微服务架构的云件模型
1．微服务架构
10.2.2 基于微服务架构的云件模型
2．微服务云端软件模型
图10.4 传统软件结构图
10.2.1 计算与存储分离的设计理念
• 与传统的基于标准的冯·诺依曼体系结构的操作系统不同，云件模式 使得计算机系统的输入、输出、存储和计算都不在单一的计算机系 统中。这些操作可能分布在互联网的各个地方，再通过网络连接在 一起。
• 如输入和输出，就部署在终端机器上，而云件的存储、控制和计算 则部署在云端服务器上，从而使得云件的输入、输出和计算都自成 系统，通过互联网并基于相应的网络协议实现通信，这样的计算模 型又被称为松耦合冯·诺依曼计算模型，该模型是云件系统的设计理 论基础。
1．云件的开发模式
• 随着Git和任务管理系统的兴起，云件的开发也越发地体现为云端开 发过程，即利用云端IDE和编译微服务完成软件的整个开发任务，同 时利用云端协作软件进行任务追踪，从代码编写和软件工程角度对 软件开发过程进行云化。
• 云件的开发应当遵循微服务的理念，将软件尽可能地划分为不同的 构件，并分别以服务的形式进行封装，通过相应的API接口进行复用， 实现软件模块的解耦，同时方便测试过程的持续集成。
10.1.2 从软件到云件的变迁
5．云件架构
云件的形态主要有以下几个特性： （1）云件主体在云端运行。 （2）按需资源分配。 （3）云端渲染，终端显示。 （4）无需安装，快速启动。 （5）通过网络交付。 （6）统一交互平台。 （7）文件透明传输。
10.1.2 从软件到云件的变迁
5．云件架构
计算位置 应用输出 应用输入 数据存储 程序状态恢复
5．终端交互技术
• 云件的主体运行在云端，终端只需要配备统一的交互平台即可，纵 观整个终端的软硬件平台，浏览器是能够适应不同终端平台的交互 组件的首选。同时，随着近年来HTML5、CSS3等技术的发展，极大 地增强了浏览器的处理和交互能力，为构建云件的终端统一交互平 台奠定了坚实的基础。
10.1.4 云件的开发、部署和运行模式
10.2.3 云件的系统级架构设计
图10.12 WebRTC建立视频流传输的基本流程
10.2.3 云件的系统级架构设计
• 在云件的概念中，各个模块抽象为服务，云件的交互服务部署在终 端，计算和存储服务部署在云端。
10.3 云件的开发模式与效果
10.3.1 云件的开发模式 10.3.2 云件的效果展示
10.1.2 从软件到云件的变迁
1．本地部署软件架构
• 本地部署软件（On-Premise-Software）架构是一种完全运行在本地 环境中且依赖本地资源的软件模式，传统的单机软件大都属于OnPremise-Software，这种软件需要在本地部署软件依赖的全部库和相 关组件，如果有特殊硬件依赖比如GPU加速器等，则需要用户自己 安装相关硬件。同时，软件的管理、部署和运维也完全依赖于用户 自身，产生的数据也都存储在本地，所以还需要采取额外的措施来 保证系统的安全。
Machine Learning
Data engineering
10.1 从软件到云件
10.1.1 云件的基本概念 10.1.2 从软件到云件的变迁 10.1.3 云件的关键技术 10.1.4 云件的开发、部署和运行模式
10.1.1云件的基本概念
• 随着云计算和虚拟化技术的兴起，越来越多的软件逐渐把软件主体 放在云端，而客户端只需要通过互联网技术使用云端软件的服务即 可，使得软件不再依赖于终端软硬件资源，这样的软件形态更多地 体现为一种服务，而这样的软件形态则称之为云件（Cloudware）。
软件开发云
大数据与 人工智能
Outline
• 10.1 从软件到云件
• 10.2 云件系统的架构设计与运行原理 Domain expertise
• 10.3 云件的开发模式与效果 Data Science
Mathematics
• 10.4 云件在大规模在线实训平台中的应用
• 10.5 实践：云件应用开发实例
云桌面 部分依赖客户端 桌面系统服务（DaaS） 通过浏览器下载安装 显存渲染信息
表10.2 云件和云桌面应用的区别
10.1.3 云件的关键技术
1．虚拟化技术 • 虚拟化技术可以为云件运行在云端提供虚拟化的运行环境、不同平
台的操作系统及其依赖的库和组件服务。
10.1.3 云件的关键技术
2．云端渲染交互技术
• B/S软件架构具有以下优点：
（1）B/S适用于广域网环境支持更多的客户。
（2）维护和升级方式简单。
（3）跨平台设备接入。
10.1.2 从软件到云件的变迁
4． SaaS软件架构
• 在SaaS模式中，软件服务商将应用软件部署在云端服务器上，客户 根据自身的实际需求通过网络按需购买软件服务商提供的软件服务 并支付相应的费用。SaaS提供商为企业搭建信息化所需的所有网络 基础设施及软件、硬件运作平台，并负责前期实施、后期维护等一 系列服务，企业无需再购买软硬件、建设机房、招聘IT人员，即可 通过互联网使用信息系统。
10.1.3 云件的关键技术
4．媒体流数据压缩技术
• 为了提高云件的交互用户体验，尽可能地降低交互的时延，同时保 证远程渲染的输出帧质量，需要依赖相关的实时交互和流媒体数据 压缩传输技术，如目前广泛使用或研究的H.264、H.265和Webm等 技术，都是解决云件交互用户体验的关键技术。