云计算技术及体系结构
云计算的体系结构
云计算的体系结构引言随着互联网技术的不断发展，云计算作为一种新兴的计算模式，已经逐渐成为企业和个人所依赖的重要技术之一。
它将计算任务分配给多个服务器组成的资源池，以提供按需、弹性的服务。
这种技术不仅可以提高资源的利用率，还能降低成本，提高系统的可靠性。
本文将详细介绍云计算的体系结构，包括其组成部分、层次关系以及优势等方面。
概述云计算是一种以服务为基础的计算模式，它将计算任务、数据存储和应用程序等资源通过互联网进行分配和调度。
其体系结构包括三个主要组成部分：基础设施层、平台层和应用层。
这三个层次各自承担着不同的角色，共同完成云计算的任务。
基础设施层基础设施层是云计算体系结构的最底层，主要负责硬件资源和虚拟化技术的管理。
该层包括计算资源、存储资源、网络资源等基础设施，通过虚拟化技术将这些资源转化为虚拟的资源池。
这些资源池可以根据需要进行动态分配和管理，从而提高资源的利用率和系统的可靠性。
平台层平台层是云计算体系结构的中间层，主要负责应用程序的开发、部署和管理。
该层提供了一系列应用程序开发工具、运行环境和操作系统，使得开发者可以基于云计算平台开发出高效、可靠的应用程序。
同时，平台层还可以对应用程序进行管理和监控，确保系统的稳定性和安全性。
应用层应用层是云计算体系结构的最高层，主要负责为用户提供具体的应用服务。
该层根据用户的需求提供各种应用程序和服务，比如云存储服务、云安全服务、云数据分析服务等。
用户可以通过这些服务进行数据存储、备份、分析和处理等操作，从而更加方便地进行工作和生活。
云计算的架构云计算的架构可以分为三个层次：平台层、服务层和应用层。
其中，平台层主要面向开发者，提供应用程序的开发、部署和管理工具；服务层主要面向用户，提供各种云服务；应用层则主要负责将用户与具体的业务场景进行对接。
这三个层次之间通过API接口进行通信，共同完成云计算的任务。
云计算的优势云计算作为一种新兴的技术，具有多方面的优势。
云计算的体系结构
云计算的体系结构云计算的体系结构⒈介绍⑴定义云计算是一种基于互联网的计算模式，通过共享的计算资源（包括网络、服务器、存储、应用等），提供灵活的、可扩展的和经济高效的计算服务。
⑵目标云计算的目标是提供按需、可扩展、可靠、安全的计算资源，以满足不同用户的需求。
⒉云计算的组成部分⑴基础设施层基础设施层提供硬件资源，包括服务器、存储设备、网络设备等。
⑵平台层平台层提供运行环境和开发工具，包括操作系统、数据库、开发框架等。
⑶应用层应用层提供具体的应用服务，包括电子邮件服务、数据存储服务、虚拟机服务等。
⒊云计算的体系结构模型⑴公有云公有云是由云服务提供商提供的基础设施和应用服务，可以被多个组织和个人共享使用。
⑵私有云私有云是由单个组织或个人专属使用的云计算环境，建立在私有网络上，并提供与公有云相似的服务。
⑶混合云混合云是将公有云和私有云相互关联的一种云计算模式，可以根据需求灵活地调整使用公有云和私有云的比例。
⑷社区云社区云是一个由共同利益的组织共同使用和维护的云计算环境，可以提供特定行业或共同需求的服务。
⒋云计算中的关键技术⑴虚拟化技术虚拟化技术可以将物理资源（如服务器、存储设备）抽象为虚拟资源，实现资源的灵活调度和共享。
⑵自动化管理自动化管理技术可以通过自动化流程和工具实现对云计算环境的自动配置、部署、监控和维护。
⑶多租户隔离多租户隔离技术可以实现在一个云计算环境中，多个租户共享资源但彼此独立，保证安全性和性能。
⑷弹性扩展弹性扩展技术可以根据业务需求，自动调整云计算环境的资源，提供灵活的扩容和收缩。
⒌云计算的优势和挑战⑴优势- 灵活性：云计算提供按需分配和弹性扩展的计算资源，可以根据需求灵活调整。
- 经济效益：云计算可以大幅降低计算成本，避免不必要的硬件和维护开销。
- 高可用性：云计算通过分布式架构和冗余设计，提供高可靠性和容灾能力。
- 共享资源：云计算通过虚拟化和多租户隔离，实现资源共享，提高资源利用率。
云计算体系结构
▪ 云计算体系结构
▪
云计算平台是一个强大的“云”网络，连接了大量并发的网络计算
和服务，可利用虚拟化技术扩展每一个服务器的能力，将各自的资源通
过云计算平台结合起来，提供超级计算和存储能力。通用的云计算体系
结构如下图所示：
云计算体系结构
▪ 云用户端：提供云用户请求服务的交互界面，也是用户使用云的入口， 用户通过Web浏览器可以注册、登录及定制服务、配置和管理用户。打 开应用实例与本地操作桌面系统一样。
▪ （2）平台即服务。 ▪ 平台即服务PaaS（Platform as a service）是提供开发环境、服务器平台、
硬件资源等服务给用户，用户可以在服务提供商的基础架构基础上开发 开发程序并通过互联网和其服务器传给其他用户。PaaS能够提供企业或 个人定制研发的中间件平台，提供应用软件开发、数据库、应用服务器、 试验、托管及应用服务，为个人用户或企业的团队协作。 ▪ 在云计算服务中，平台即服务包括以下类型服务。 ▪ ① 提供集成开发环境。 ▪ 云服务提供商开发、测试、部署、维护应用程序等服务，满足不同用户 需要的不同开发周期和集成开发环境，多用户互动测试，版本控制，部 署和回滚。
云计算体系结构
▪ MapReduce分布式处理技术 ▪ MapReduce是Google开发的Java、Python、C++编程工具，用于大规模数
据集（大于1TB）的并行运算，也是云计算的核心技术，一种分布式运 算技术，也是简化的分布式编程模式，适合用来处理大量数据的分布式 运算，用于解决问题的程序开发模型，也是开发人员拆解问题的方法。 ▪ MapReduce模式的思想是将要执行的问题拆解成Map（映射）和Reduce （化简）的方式，先通过Map程序将数据切割成不相关的区块，分配 （调度）给大量计算机处理达到分布运算的效果，再通过Reduce程序将 结果汇整，输出开发者需要的结果。 ▪ MapReduce的软件实现是指定一个Map（映射）函数，把键值对 （key/value）映射成新的键值对（key/value），形成一系列中间形式的 key/value对，然后把它们传给Reduce（化简）函数，把具有相同中间形 式key的value合并在一起. map和reduce函数具有一定的关联性 ▪ 1. map (k1,v1) -> list(k2,v2) ▪ 2. reduce (k2,list(v2)) ->list(v2)
云计算技术
云计算技术1.大数据特点：数据量大，数据类型繁多，处理速度快，价值密度低。
2.信息科技需要解决信息存储，信息传输和信息处理三个核心问题，人类社会在信息科技领域的不断进步为大数据时代的到来提供技术支持。
3.云计算的概念：云计算实现了通过网络提供可伸缩的，廉价的分布式计算能力，用户只需在具备网络接入的条件的地方，就可以随时随地的获得所需的各种it资源。
云计算代表了以虚拟化技术为核心，以低成本为目标，动态可扩展的网络基础应用设施。
3层服务模式IaaS（3基础设施即服务）PaaS（2平台即服务）SaaS（1软件即服务）.4.大数据技术层面：（数据采集与预处理）（数据存储与管理HBase，Hive）（数据处理与分析Map reduce，Spark）（数据安全与隐私保护）云计算的关键技术：虚拟化，分布式存储，分布式计算，多租户5.HDFS是GFS的开源实现，HBase是Big Table的开源实现。
6.传感器类型：光敏，声敏，气敏，化学，压敏，温敏，流体7.大数据云计算物联网的关系：云计算为大数据提供技术基础，为物联网提供海量数据的存储能力，大数据为云计算提供用武之地，大数据技术为物联网数据分析提供支持，物联网是大数据的重要来源，物联网为云计算提供广阔应用空间。
1.Hadoop最初由Apache Lucene项目的创始人Doug Cutting开发的文本搜索库。
2.Hadoop的特性：高可靠性，高效性，高可拓展性，高容错性，成本低，运行在Linux平台，支持多种编程语言。
3.Hbase是一个提供高可靠性，高性能，可伸缩，实时读写，分布式的列式数据库，一般采用HDFS作为其底层数据存储。
（一般关系数据库采用基于行的存储）4.Zookeeper是针对谷歌Chubby的开源实现，是高效可靠的协同工作系统。
提供分布式锁之类的基本服务，用于构建分布式应用，减轻分布式应用所承担的协调任务。
5.Hadoop的安装5步骤：（1）创建Hadoop用户（2）安装Java（3）设置SSH 登录权限（4）单机安装配置（5）伪分布式，分布式安装配置。
云计算概述
3款最好用的虚拟机软件
Vmware Workstation。
Oracle VM VirtualBox
Windows Virtual PC，微软公司旗下产品
云计算目标
像用电、水一样使用IT
电力传输网络
发电厂
企业自己部署发电设施
企业使用公共电力服务
企业A
企业B
企业C
互联网
云平台服务商
企业A 企业B
云计算产生背景4
互联网上存在着大量处于闲置状态的 计算设备和存储资源
Microsoft数据中心
微软在美国芝加哥的数据中心.总面 积为70万平方英尺。即使只启用半 数服务器,能耗也达到30兆瓦。
Microsoft在华盛顿州 Grand Coulee水坝边上 建一个有10个沃尔玛 商店那么大的数据中 心。
2005年,美国新建立的数据中心需要消耗的能 量=加利福尼亚州所消耗能量的10%（大约 5GW），约40亿美金。
英国的1500个数据中心每年消耗的能量和英国 第十大城市莱卡斯特所需要的能量相当。
2010年，英国单个数据中心每年在能量上的花 费达到大约740万英镑。
计算机集群系统由于采用商用化部件，其能耗 问题更为突出。
伯克利云计算白皮书：云是一个包含 大量虚拟资源的资源池，包括硬件、 开发平台和I/O服务，这些资源可根 据不同的负载动态地进行配置，资源 池通常按照服务等级协议SLA，采用 即用即付的模式进行管理。
云计算的服务模式
根据实际需要通过定制或租用的方式使用基于 Web的软件来完成所需的工作。
将应用和计算机资源包括硬件和系统软件包装成 服务，通过按需付费（pay-as-you-go）的方式， 通过Internet来满足用户各种不同的需求。
云计算体系架构与关键技术解析
云计算体系架构与关键技术解析云计算是一种新型的信息技术，具有灵活的服务，资源池，计费服务，按需服务和无泛在接入等特点。
云计算架构主要分为三层，包括服务管理，核心服务和用户访问接口，它们对应不同的服务功能。
同时，为了进一步满足不同用户的实际使用需求，云计算广泛应用了虚拟化技术，数据中心节能技术等关键技术。
标签：云计算；基本概念；体系架构；关键技术；发展前景1 引言云计算具有广阔的发展前景，系统体系结构等相关的关键技术不断完善和进步，现代业务处理和软件应用的信息化、全球化和自动化，将为云计算的发展和应用前景提供广阔的市場。
云计算具有超大规模、高可用性、高可靠性、虚拟化、按需服务和低成本等特点。
近年来，随着许多关键技术的成熟和成功应用，正在迅速普及。
2 云计算的基本概念和特点2.1 云计算的定义云计算主旨是对大的程序进行分解，写结成每个小部分然后再加以处理，最终传回给用户。
而如今，业界对云计算的定义各有不同，当前云计算的定义美国则是根据标准局对云计算的定义是云计算是一种根据用户使用量来进行收费的模式，这种模式可以进入可配置的计算资源共享池，这些资源能够呗快速的提供给用户，只需投入很少的工作。
2.2 云计算的特点从商业角度看，云计算是一种全新的用户体验和商业模式，它提供标准化、自助服务，支持快速的服务交付和基于使用的交付；从专业技术角度看，云计算是一种新的IT基础设施管理模式，它是物理资本源合成资源池，应用虚拟化资源，进行弹性扩展，动态部署。
3 云计算体系架构3.1 核心服务层云计算系统的核心服务层可分为基础设施服务层、软件服务层和平台服务层。
基础设施服务层为云计算系统提供硬件基础设施部署服务，可根据用户需求提供虚拟或实体计算、存储和网络信息资源。
在用户使用基础设施服务层之前，他们需要向服务提供者提供与基础设施相关的配置信息、运行基础设施的程序代码和相关的用户数据。
虚拟化技术的引入使基础设施服务层大大提高了服务的规模和可靠性。
itaas技术基础架构和体系结构
itaas技术基础架构和体系结构随着科技的发展，云计算技术逐渐走进人们的视野，而ITAAS(Infrastructure as a Service)作为云计算的一种形式，已经在企业和个人用户之间取得了广泛的应用。
ITAAS技术基础架构和体系结构是实现ITAAS的关键，本文将从不同层面探讨该技术的基础架构和体系结构。
首先，ITAAS技术的基础架构主要包括硬件设备、虚拟化技术和自动化管理系统。
硬件设备是ITAAS平台的基石，包括服务器、存储设备、网络设备等。
其中，服务器是支撑ITAAS服务的核心设备，用于承载业务逻辑和处理各种任务。
存储设备用于存储用户的数据和应用程序，而网络设备则负责将不同的硬件设备连接在一起，构建云计算的底层网络。
其次，虚拟化技术是ITAAS技术的核心组成部分。
虚拟化技术可以将物理资源抽象为逻辑资源，使得用户可以通过虚拟机访问和管理这些资源。
通过虚拟化技术，用户可以根据需求灵活地配置和使用计算、存储和网络资源，提高资源利用率和灵活性。
同时，虚拟化技术还可以实现虚拟机的快速创建和销毁，实现弹性的资源调度和管理。
ITAAS技术的体系结构包括云计算平台和服务模块。
云计算平台是基于虚拟化技术构建的，它提供了计算、存储和网络等基础设施，并通过自动化管理系统实现资源的调度和管理。
而服务模块则是用户通过云计算平台访问的具体服务，例如云存储、云数据库和云安全等。
不同的服务模块可以根据需求进行扩展和定制，满足用户的不同需求。
在ITAAS技术的体系结构中，自动化管理系统是实现资源调度和管理的关键。
自动化管理系统可以根据用户的需求进行资源的调度和分配，并通过监控、预测和优化等技术实现资源的自动管理。
通过自动化管理系统，用户可以根据自己的需求实时调整和管理云计算平台的资源，提高资源利用率和性能。
除了基础架构和体系结构，ITAAS技术还涉及到一系列的技术挑战和发展趋势。
首先是安全性和隐私保护。
ITAAS技术涉及到用户隐私和敏感数据的存储和处理，因此安全性和隐私保护成为技术发展中的重要问题。
云计算PPT
虚拟应用
虚拟信息
虚拟存储
虚拟进程
底层结构虚拟
集成 & 开发
Cloud Collaboration
- * -
云计算对未来动态IT架构的支撑
商业流程
协作/消息
服务/资源管理 & 安全
集成 & 开发
用户界面 & 接口
虚拟应用
虚拟信息
虚拟存储
Cloud Storage
Cloud Servers/ Processing
主流速度
高速网络
2 Mbps
1 Gbps
Japan
最大下载速度
- * -
当今互联网用户的需求是什么？
接入能力 可以从任何地点、任何设备接入服务和数据 共享能力 数据的建立和存储共享 容易方便 自由 不希望受数据的影响 简单 容易学会, 容易使用 安全 相信数据不会丢失或不会被不允许的人看到
互联网用户的新需求为云计算提供了服务基础！！！
- * -
云计算的应用--iaaS
Amazon Infrastructure web services EC2 (Elastic Compute Cloud) - now with Windows (99.95% availability!) S3 (Simple Storage Service) SimpleDB SQS (Simple Queue Service) Payments and Billing On-demand workforce (Mechanical Turk) Search (Alexa) Fulfilment web service Rackspace Mosso JungleDisk SliceHost
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二、云计算体系结构
云计算体系结构： 云计算平台是一个强大的 “云”网络，连接了大量并发的网络计算和 服务，可利用虚拟化技术扩展每一个服务器 的能力，将各自的资源通过云计算平台结合 起来，提供超级计算和存储能力。通用的云 计算体系结构如下图所示：
云计算体系结构
软件即服务（SaaS）：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。
二、云计算体系结构
云计算基本原理：利用非本地或远程服务器（集群）的分布式 计算机为互联网用户提供服务（计算、存储、软硬件等服务）。 这使得用户可以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。云计算可以把普通的服务器或者PC连接起来 以获得超级计算机计算机的计算和存储等功能，但是成本更低。 云计算真正实现了按需计算，从而有效地提高了对软硬件资源 的利用效率。云计算的出现使高性并行计算不再是科学家和专 业人士的专利，普通的用户也能通过云计算享受高性能并行计 算所带来的便利，使人人都有机会使用并行机，从而大大提高 了工作效率和计算资源的利用率。云计算模式中用户不需要了 解服务器在哪里，不用关心内部如何运作，通过高速互联网就 可以透明地使用各种资源。
一、什么是云计算
云计算（cloud computing）是基于互联网的相关 服务的增加、使用和交付模式，通常涉及通过互联网 来提供动态易扩展且经常是虚拟化的资源。
云是网络、互联网的一种比喻说法。过去在图中往往 用云来表示电信网，后来也用来表示互联网和底层基 础设施的抽象。
狭义云计算指IT基础设施的交付和使用模式，指通过 网络以按需、易扩展的方式获得所需资源；
云计算的兴起
云计算是近年来一个热门的技术名词，很多 专家认为，云计算会改变互联网的技术基础， 甚至会影响整个产业的格局。
正因为如此，很多大型企业都在研究云计算 技术和基于云计算的服务，亚马逊、谷歌、 微软、IBM、SUN 等IT 巨头都在其中。
云计算的兴起
几年之内,云计算已从新兴技术发展成为当今的热点技术。 从2003 年Google 公开发布的核心文件到2006 年 Amazon EC2（亚马逊弹性计算云）的商业化应用，再到 美国电信巨头AT&T（美国电话电报公司）推出的Synaptic Hosting（动态托管）服务，云计算从节约成本的工具到盈 利的推动器，从ISP（网络服务提供商）到电信企业，已然 成功地从内置的IT 系统演变成公共的服务。
广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以 按需、易扩展的方式获得所需服务。这种服务可以是 IT和软件、互联网相关，也可是其他服务。它意味着 计算能力也可作为一种商品通过互联网进行流通。
云计算背景
云计算是继1980年代大型计算 机到客户端-服务器的大转变之 后的又一种巨变。
云计算（Cloud Computing） 是分布式计算（Distributed Computing）、并行计算 （Parallel Computing）、效 用计算（Utility Computing）、网络存储 （Network Storage Technologies）、虚拟化 （Virtualization）、负载均衡 （Load Balance）等传统计算 机和网络技术发展融合的产物。
二、云计算体系结构
云计算是全新的基于互联网的超级计算理念和模式， 实现云计算需要多种技术结合，并且需要用软件实现 将硬件资源进行虚拟化管理和调度，形成一个巨大的 虚拟化资源池，把存储于个人电脑、移动设备和其他 设备上的大量信息和处理器资源集中在一起，协同工 作。
按照最大众化、最通俗理解云计算就是把计算资源都 放到互联网上，互联网即是云计算时代的云。计算资 源则包括了计算机硬件资源（如计算机设备、存储设 备、服务器集群、硬件服务等）和软件资源（如应用 软件、集成开发环境、软件服务）。
2012 年更是云计算快速发展的一年，各种云技术、云方案 将陆续出台，无论是早期亚马逊的Cloud Drive，还是 2011 年苹果公司推出的iCloud，或是2012 年微软推出的 System Center 系统等，都把目标盯紧了云计算这块大 “肥肉”。
云计算的定义
Wiki定义：云计算是一种通过Internet以服务的方式提供 动态可伸缩的虚拟化的资源的计算模式。
云计算常与网格计算、效用计算区别
网格计算：分布式计算的一种，由一群松散耦合的 计算机组成的一个超级虚拟计算机，常用来执行一 些大型任务。
效用计算：IT资源的一种打包和计费方式，比如按 照计算、存储分别计量费用，像传统的电力等公共 设施一样。
云计算部署依赖于计算机集群（但与网格的组成、 体系结构、目的、工作方式大相径庭），也吸收了 自主计算和效用计算的特点。
云计算主要经历了四个阶段才发展到现在这样比较 成熟的水平，这四个阶段依次是电厂模式、效用计 算、网格计算和云计算。
云计算的服务形式
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。
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。Байду номын сангаас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。
美国国家标准与技术研究院（NIST）定义：云计算是一种 按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需 的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池（资源包括网 络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快 速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很 少的交互。“云计算”概念现在被大量运用到生产环境中， 国内的“阿里云”与云谷公司的XenSystem，以及在国外 已经非常成熟的Intel 和IBM，各种“云计算”的应服务范 围正日渐扩大，影响力也无可估量。。