《云计算(第二版)》教材配套课件18—第十章 云计算研究热点(1)
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第10章 云计算
MapReduce工作原理
MapReduce执行流程图
海量数据的一致性问题
Chubby是Google设计的提供粗粒度锁服 务的一个文件系统，它基于松耦合分布式系 统，解决了分布的一致性问题。通过使用 Chubby的锁服务，用户可以确保数据操作 过程中的一致性。 Chubby系统本质上就是一个分布式的、存 储大量小文件的文件系统，它所有的操作都 是在文件的基础上完成的。
Google云计算核心技术组成结构图
S cheduler Chubby GF S ma s ter Node Goog le Cloud Infra s tructure Node Node Big Ta ble S erver Ma pR educe J ob S cheduler GF S s la ve chunks erver Linux
云计算的发展历史
云计算的应用现状
包括Google、亚马逊、IBM、微软和 Yahoo、Salesforce、Facebook、 YouTube等许多公司都提供种类繁多的云 计算服务。
AWS结构图
Blue Cloud结构图
Developer
Us er
Application Server
… …
海量数据管理技术
由于需要存储种类繁多的数据以及服务请求数量庞大， 一些Google应用程序需要处理大量的格式化以及半 格式化数据，并且通常的商用数据库根本无法满足 Google海量数据的存储需求，Google自行设计了 Bigtable。 Bigtable是Google开发的基于GFS和Chubby的分布 式存储系统，Google的很多数据，包括Web索引、 卫星图像数据等在内的海量结构化和半结构化数据， 都存储在其中。 Bigtable的存储逻辑可以表示为一个三元组的形式： (Row：string，Column：string，Time：int64)
《云计算(第二版)》教材配套课件11—第五章 VMware云计算
云架构服务提供平台vCloud Service Director VMwarector在设计上支持资源隔离和多租户机制。两个非常核 心的概念：一是用于对资源进行隔离的虚拟数据中心（VDC）；二是用 于支持多租户机制的组织 VDC两个类别——供应商级和组织级。管理员先创建多个供应商级 VDC（如图示Gold VDC和Silver VDC等）。之后，管理员在供应商VDC 的基础上为组织创建新的组织级VDC（如图示Org 1 Gold VDC）注意， 一个组织级VDC能够和创建其供应商级VDC一样大，并且一个组织可以 拥有多个组织级VDC
虚拟机数据备份恢复工具
1. VMware Consolidated Backup (VCB)
备份代理，本身没有备份功能，需要第三方备份软件来配合
2. VMware Data Recovery
vSphere新提供的数据备份功能，与VCB共存，不替代VCB，是一种基 于磁盘的数据备份方式，不支持以磁带为目标的备份
5）VLAN
VLAN支持将虚拟网络与物理网络VLAN 集成
存储虚拟化
vSphere支持多种不同的本地存储和网络存储，包括SCSI、 SAS和SATA磁盘及基于网络的iSCSI、NFS协议的存储设备和光 纤通道（FC）数据存储 vSphere提出的高性能集群文件系统，叫做虚拟机文件系统 （Virtual Machine File System，VMFS），允许来自多个不 同主机服务器的并发访问，即允许多个物理主机同时读写同一 存储器。功能主要包括
VMotion可以在不停机、不中断业务的情况下自动维护硬件，并行 地将多个任意操作系统的虚拟机从运行不正常的服务器中迁出，实 时提供迁移向导 虚拟机迁移过程三项技术：①将虚拟机状态信息压缩存储在共享 存储器的文件中；②将虚拟机的动态内存和执行状态通过高速网络 在源ESX服务器和目标ESX服务器之间快速传输；③虚拟化网络以确 保在迁移后虚拟机的网络身份和连接能保留
虚拟机数据备份恢复工具
1. VMware Consolidated Backup (VCB)
备份代理，本身没有备份功能，需要第三方备份软件来配合
2. VMware Data Recovery
vSphere新提供的数据备份功能，与VCB共存，不替代VCB，是一种基 于磁盘的数据备份方式，不支持以磁带为目标的备份
5）VLAN
VLAN支持将虚拟网络与物理网络VLAN 集成
存储虚拟化
vSphere支持多种不同的本地存储和网络存储，包括SCSI、 SAS和SATA磁盘及基于网络的iSCSI、NFS协议的存储设备和光 纤通道（FC）数据存储 vSphere提出的高性能集群文件系统，叫做虚拟机文件系统 （Virtual Machine File System，VMFS），允许来自多个不 同主机服务器的并发访问，即允许多个物理主机同时读写同一 存储器。功能主要包括
VMotion可以在不停机、不中断业务的情况下自动维护硬件，并行 地将多个任意操作系统的虚拟机从运行不正常的服务器中迁出，实 时提供迁移向导 虚拟机迁移过程三项技术：①将虚拟机状态信息压缩存储在共享 存储器的文件中；②将虚拟机的动态内存和执行状态通过高速网络 在源ESX服务器和目标ESX服务器之间快速传输；③虚拟化网络以确 保在迁移后虚拟机的网络身份和连接能保留
《云计算(第二版)》教材配套课件20—第十一章_总结与展望
任意可在Windows Server 2008上运行的程序
任意程序
核心业务
系统结构 可扩展性 数据交互方式 存储限制 容量扩展方式 容错技术
商业 GFS 文件分块存储
可通过增加数据块 服务器数量扩展存 储容量
用户和数据块服务 器进行数据交互
无特殊限制
自动扩容
Amazon S3
桶、对象两级模式
可通过增加桶中对 象数量扩展存储容 量
用户可以从获得授 权的对象中取得数 据
易用性 灵活性
Google自身提供的环境， 用户无法自行调配
用户自行提供运行程序所 需的AMI
系统自动为用户生成的装 有 Windows Server 2008的虚拟机
用户在虚拟机、虚拟设备 和vApp三种模式中选 择一种
最好
稍差
较好
较好
稍差
最好
较好
较好
适用的应用程 序
适合可以并行处理的应用 程序
任意程序
核心业务
商业云计算方案的计算服务比较
Google MapReduce
Amazon EC2
微软Azure计算服务
VMware vCloud计算服务
服务类型
PaaS
虚拟机的使用 未使用
IaaS
PaaS
用户可以根据需要设置运 行虚拟机的硬件配置
系统自动分配
IaaS vCenter自动进行资源优化
运行环境
（5）停止使用，根据实际使用量支付相关费用
4. VMware vCloud的使用流程
（1）加入VMware技术联盟计划，填写基本信息，获取账号和信息支持，登录 （2）选择编程语言（支持Java、C、C++）编写在不同操作系统（包括Linux、 Windows、Solaris）上运行的软件应用程序，并可根据vCloud API来利用基于 VMware的云计算基础架构 （3）在VMware认证服务提供商列表中选择合适的服务提供商，或选择使用企业自 身的支持vCloud的云计算环境 （4）在虚拟机、虚拟设备和vApp三种模式中选择一种，将应用程序部署到云平台 中运行 （5）停止使用，如果使用了服务提供商的服务，根据实际使用量支付相关费用
《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。
云计算概述ppt课件[1]
![云计算概述ppt课件[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/546d15926e1aff00bed5b9f3f90f76c661374c99.png)
云计算概述ppt课件
目录
• 云计算基本概念 • 云计算服务类型 • 云计算关键技术 • 云计算应用场景与案例 • 云计算发展趋势与挑战 • 总结与展望
01
云计算基本概念
云计算定义与特点
定义
云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这 种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提
供给计算机和其他设备。
01
存储虚拟化
将多个物理存储设备整合 为一个逻辑存储池，提供 统一的存储服务。
网络虚拟化
构建虚拟网络，实现网络 资源的动态分配和管理。
分布式计算技术
MapReduce编程模型
01
用于大规模数据处理的编程模型，实现数据的分布式计算和存
储。
分布式文件系统
02
如Google的GFS和Hadoop的HDFS，提供高可用、高吞吐量的
CRM系统
提供客户关系管理、销售管理和市场 营销等功能的CRM系统。
ERP系统
提供企业资源计划、供应链管理和财 务管理等功能的ERP系统。
垂直行业应用
针对特定行业提供定制化的SaaS应 用，如在线教育、电子商务等。
03
云计算关键技术
虚拟化技术
01
02
03
服务器虚拟化
将物理服务器划分为多个 虚拟服务器，提高服务器 利用率。
企业级应用场景
私有云建设
大型企业通过构建私有云，实现计算 资源的集中管理和高效利用，提升内 部IT服务质量和响应速度。
云桌面服务
通过云计算提供虚拟桌面服务，实现 终端设备的统一管理，降低维护成本 ，提升用户体验。
混合云部署
结合公有云和私有云的优势，满足企 业灵活扩展、安全可控的需求，实现 业务连续性和灾备。
目录
• 云计算基本概念 • 云计算服务类型 • 云计算关键技术 • 云计算应用场景与案例 • 云计算发展趋势与挑战 • 总结与展望
01
云计算基本概念
云计算定义与特点
定义
云计算是一种基于互联网的计算方式，通过这 种方式，共享的软硬件资源和信息可以按需提
供给计算机和其他设备。
01
存储虚拟化
将多个物理存储设备整合 为一个逻辑存储池，提供 统一的存储服务。
网络虚拟化
构建虚拟网络，实现网络 资源的动态分配和管理。
分布式计算技术
MapReduce编程模型
01
用于大规模数据处理的编程模型，实现数据的分布式计算和存
储。
分布式文件系统
02
如Google的GFS和Hadoop的HDFS，提供高可用、高吞吐量的
CRM系统
提供客户关系管理、销售管理和市场 营销等功能的CRM系统。
ERP系统
提供企业资源计划、供应链管理和财 务管理等功能的ERP系统。
垂直行业应用
针对特定行业提供定制化的SaaS应 用，如在线教育、电子商务等。
03
云计算关键技术
虚拟化技术
01
02
03
服务器虚拟化
将物理服务器划分为多个 虚拟服务器，提高服务器 利用率。
企业级应用场景
私有云建设
大型企业通过构建私有云，实现计算 资源的集中管理和高效利用，提升内 部IT服务质量和响应速度。
云桌面服务
通过云计算提供虚拟桌面服务，实现 终端设备的统一管理，降低维护成本 ，提升用户体验。
混合云部署
结合公有云和私有云的优势，满足企 业灵活扩展、安全可控的需求，实现 业务连续性和灾备。
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》教材
《云计算》教材《云计算》教材第一章云计算概述1.1 云计算的定义1.2 云计算的发展历程1.3 云计算的特点1.4 云计算的分类1.4.1 公有云1.4.2 私有云1.4.3 混合云1.4.4 社交云1.5 云计算的应用领域第二章云计算架构2.1 云计算的基本架构2.2 云计算的关键技术2.2.1 虚拟化技术2.2.2 分布式计算技术2.2.3 大数据技术2.3 云计算的核心组件2.3.1 虚拟机管理器2.3.2 资源池2.3.3 服务编排和自动化管理2.4 云计算的安全性和可靠性第三章云计算服务模型3.1 基础设施即服务（IaaS）3.1.1 IaaS的定义3.1.2 IaaS的特点和优势3.1.3 IaaS的实现技术3.1.4 IaaS的应用案例3.2 平台即服务（PaaS）3.2.1 PaaS的定义3.2.2 PaaS的特点和优势3.2.3 PaaS的实现技术3.2.4 PaaS的应用案例3.3 软件即服务（SaaS）3.3.1 SaaS的定义3.3.2 SaaS的特点和优势3.3.3 SaaS的实现技术3.3.4 SaaS的应用案例第四章云计算的优势和挑战4.1 云计算的优势4.1.1 灵活性和可伸缩性4.1.2 资源池共享4.1.3 成本效益4.2 云计算的挑战4.2.1 安全和隐私问题4.2.2 管理和监控问题4.2.3 依赖供应商问题第五章云计算的法律和合规性5.1 云计算的法律法规5.2 云计算的隐私保护5.3 云计算数据的合规性要求5.4 云计算的合同和服务级别协议附件：附件1：云计算架构图附件2：云计算应用案例法律名词及注释：1、个人信息保护法：是指保护和管理个人信息，促进网络信息安全和高效运行的法律。
2、数据隐私：是指个人或组织拥有的、与个人身份相关的、非公开的信息。
3、服务级别协议：是一份协议，规定了云服务提供商与客户之间的服务质量承诺和责任。
云计算讲义PPT
云计算的服务类型
云计算的服务类型：是指为用户提供什么样的服务;通过这样的服务， 用户可以获得什么样的资源，以及用户该如何去使用这样的服 务。云计算的服务类型可分为以下三类。
基础设施云(Infrastructure Cloud)。这种云为用户提供的是底层的、接近于直接操作硬 件资源的服务接口。通过调用这些接口，用户可以直接获得计算资源、存储资源和网 络资源，而且非常自由灵活，几乎不受逻辑上的限制。但是，用户需要进行大量的工 作来设计和实现自己的应用，因为基础设施云除了为用户提供计算和存储等基础功能 外，不做进一步任何应用类型的假设。 平台云(Platform Cloud)。这种云为用户提供一个托管平台，用户可以将他们所开发和运 营的应用托管到云平台中。但是，这个应用的开发和部署必须遵守该平台特定的规则 和限制，如语言、编程框架、数据存储模型等。通常，能够在该平台上运行的应用类 型也会受到一定的限制，但是，一旦客户的应用被开发和部署完成，所涉及的其他管 理工作，如动态资源调整等，都将由该平台层负责。 应用云(Application Cloud)。这种云为用户提供可以为其直接所用的应用，这些应用一 般是基于浏览器的，针对某一项特定的功能。应用云最容易被用户使用，因为它们都 是开发完成的软件，只需要进行一些定制就可以交付。但是，它们也是灵活性最低的 ，因为一种应用云只针对一种特定的功能，无法提供其他功能的应用。
云计算产业的发展演变
中国云计算产业分为市场准备期、起飞期和成 熟期三个阶段。当前，中国云计算产业尚处于导 入和准备阶段，处于大规模爆发的前夜。
准备阶段（2007—2010）：主要是技术储备和概念推广阶段，解决方案和商业 模式尚在尝试中。用户对云计算认知度仍然较低，成功案例较 少。初期以政府公共云建设为主。 起飞阶段（2010—2015）：产业高速发展，生态环境建设和商业模式构建成为 这一时期的关键词，进入云计算产业的“黄金机遇期”。此时期，成 功案例逐渐丰富，用户了解和认可程度不断提高。越来越多的厂商开 始介入，出现大量的应用解决方案，用户主动考虑将自身业务融入云 。公有云、私有云、混合云建设齐头并进。 成熟阶段（2015—）：云计算产业链、行业生态环境基本稳定；各厂商解决 方案更加成熟稳定，提供丰富的产品。用户云计算应用取得良好的绩 效，并成为IT系统不可或缺的组成部分，云(Public Cloud)。公有云是由若干企业和用户共同使用的云环境，IT业务和功能以 服务的方式，通过互联网来为广泛的外部用户提供;用户无需具备针对该服务在技术层 面的知识，无需雇佣相关的技术专家，无需拥有或管理所需的IT基础设施。在公有云 中，用户所需的服务由一个独立的、第三方云提供商提供。该云提供商也同时为其他 用户服务，这些用户共享这个云提供商所拥有的资源。 私有云(Private Cloud)。私有云是由某个企业独立构建和使用的云环境，IT能力通过企 业内部网，在防火墙内以服务的形式为企业内部用户提供；私有云的所有者不与其他 企业或组织共享任何资源，私有云是企业或组织所专有的云计算环境。在其中，用户 是这个企业或组织的内部成员，他们共享着该云计算环境所提供的所有资源，公司或 组织以外的用户无法访问这个云计算环境提供的服务。 混合云(Hybrid Cloud)。混合云是整合了公有云与私有云所提供服务的云环境。用户根据 自身因素和业务需求选择合适的整合方式，制订其使用混合云的规则和策略。自身因 素是指用户本身所面临的限制与约束，如信息安全的要求、任务的关键程度和现有基 础设施的情况等，而业务需求是指用户期望从云环境中所获得的服务类型。 有研究表明，例如网络会议、帮助与培训系统这样的服务适于从公有云中获得；例如 数据仓库、分析与决策系统这样的服务适于从私有云中获得。
- 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)。
源自GridBatch编程模型
2. GridBatch --编程模型，其中包含相关的并行编程库。使用户能够完全控制 数据的分发和计算力的分配，这样应用程序将获得很高的性能 --基本数据类型 -表 -索引表 --软件组件 -DFS（分布式文件系统） -作业调度器 --控制器：Map控制器、分发控制器、递归控制器、合并控制器、 笛卡儿控制器和Neighbor控制器 --基于Hadoop的一个实现
电子工业出版社《云计算(第二版)》配套课件
第10章 云计算研究热点
提 纲
云计算体系结构研究
云计算关键技术研究
编程模型研究 支撑平台研究 应用研究 云安全研究
Youseff划分方法
可视化最好的一层，用户通过该层提供的Web门户访问服 务 云应用的开发者，他们实现应用并在云上部署服务 为高层提供功能性资源，可以组成新的云软件环境或应 用。所提供的云服务可以分为三类：计算资源、数据存 储和通信 负责管理组成云的物理服务器的基础软件管理 形成云的基础骨架的硬件和交换机等
--从监控虚拟机事件的范围和干预具体事件的能力、对被监控虚拟机影 响的程度、健壮性三个方面对基于主机代理、陷阱和检查、检测点和回 滚、体系结构监控四种内部监测方法进行了对比分析 --云计算提供商如何选择内部监测方法的判断原则
内部监测方法 能 力 影响程度 健 壮 性
主机代理
主机代理 w/driver 陷阱与检查
云监测技术
1．大规模监测系统Chukwa（Jerome Boulon等 ）
建立在Hadoop上的数据收集系统，用以监测和分析大规模分布式系统。 同时它还包括一个可扩展的功能强大的工具集，用于显示监测和分析的 结果 --适配器 --代理 --存储子系统 --Hadoop基础服务中心
云监测技术
2．虚拟机内部监测方法 （Lionel Litty等 ）
数据存储技术
特点
（1）在工作量可并行计算的提前下，计算能力是弹性的 （2）数据存储在不信任的主机上 （3）数据通常是进行远程复制
方案
--和事务处理相关的数据管理系统 --和分析相关的数据管理系统
基于分析的云数据库管理系统应该具有以下性质和特点
（1）效率 （2）容忍错误 （3）能够在异构的环境中运行 （4）能够操作加密的数据 （5）能够与商业化的智能产品进行交互
其他编程模型
3. Map-Reduce-Merge框架 Yahoo公司扩展了Map-Reduce框架，在Map-Reduce步骤之后加入一 个Merge的步骤
资源管理技术
通用的云系统索引框架 （Sai Wu 等）
--框架中，处理节点以结构化覆盖网络的形式组织在一起，每个节点 建立本体索引以加速数据访问 最上层为用户应用提供了一个数据访问接口 中间一层包含数千个处理节点，用来为用户提供计算资源 最底层，处理节点的连接组织是松耦合的
资源管理技术
网络资源管理（Network Resource Management，NRM）系统
引入一个不断变化的基于CHAMELEON的软件模块及一个带有虚拟节点的多 结点网络拓扑结构。这种基于软件架构的资源管理系统NRM能够通过接入 相应的库来管理不同种网络设备
--大部分传统的NRM仅能控制一种特定的网络设备 --持续的NRM（Sustainable NRM），通过导入对应的控制库实现不同种类的网 络设备的管理
--研究了云计算中能源消耗、资源利用率及整合后的工作性能之间的内 在关系 --实验步骤 --测试结果 -计算机性能变化曲线 -计算机能源消耗变化曲线 --降低能源消耗的资源整合算法
Σδ 实际CPU利用率 实际磁盘利用率 目标CPU利用率 目标磁盘利用率 欧几里得距离δ --为满足更多网络服务需求，降低能耗，减少数字媒体下载量，可采用 如下几种措施 30 30 80 50 53.8 A（初始） （1）减少数字垃圾 97.8 （2）进行策略性的界面设计 40 40 80 50 41.2 A（分配后） （3）提高使用意识 40 10 80 50 56.6 B（初始） （4）避开使用高峰期 96.2 B（分配后） 50 20 80 50 42.4
Lenk划分方法
提 纲
云计算体系结构研究
云计算关键技术研究
编程模型研究 支撑平台研究 应用研究 云安全研究
虚拟化技术
目前普遍使用三种虚拟机技术：VMware Infrastructure、Xen和KVM --VMware作为虚拟化技术中的龙头，开发设计的VMware Infrastructure能创建自我优化的IT基础架构，其优点如下： （1）通过服务器整合降低IT成本并提高灵活性 （2）减少计划内和计划外停机以改进业务连续性 （3）运行较少的服务器并动态关闭不使用的服务器
网络资源管理系统组合机制
控件库 Sustainable NRM
CPE网络资源 管理系统 核心路由 网络资源管理 系统 核心交换机 网络资源管理 系统 集合交换机 网络资源管理 系统 ToR交换机 网络资源管理 系统 虚拟交换机 网络资源管理 系统
APP APP VM VM
办公区
WAN
数据中心
资源管理技术
数据存储技术
基于树的一致性模型
--目的：保证数据的一致性 --解决方案:基于树的一致性模型
-控制器（Controler） -数据服务器副本（Database Replication）
一致性树的建立过程
①建立加权图（Weighted Connection Graph）G（V，E） ②选择根节点 ③在指定了根节点后，将树的根节点作为单一源点，利用单源点最短路 径Dijkstra算法，找出根节点到各副本节点的最可靠的路径，并建立一 致性树
图（b）所示，类似于星型的拓 扑结构，虚拟网络节点作为云 网络的中心节点；添加新的虚 拟机时，只需在虚拟机与虚拟 网络节点之间开辟新的网络路 径即可 图（a）所示，这种完全网格结 构需要虚拟机之间的完全连通， 且这种带宽的分配不可扩展
能耗管理技术
云平台中能源优化问题（Shekhar Srikantaiah等 ）
较好
好 好
较差
差 较好
好
较差 差
检测点与回滚
体系结构监控
好
较差
较好
较好
差
好
提 纲
云计算体系结构研究
云计算关键技术研究
编程模型研究 支撑平台研究 应用研究 云安全研究
All-Pairs编程模型
1．All-Pairs
--问题简单定义： 编程模型All-Pairs 输入参数：集合A，集合B，函数F 功能：使用函数F将集合A中的所有元素与集合B中的所有元素进行比较 返回值：矩阵M，M[i,j] = F（A[i],B[j]） --困难 （1）调度延迟 （2）失效概率 （3）计算节点的数量 （4）数据分发 （5）隐藏的资源限制 （6）失败 --模型步骤 （1）建立模型系统 （2）分发数据 （3）调度批处理作业 （4）收集结果和清理
--Xen是由XenSource所管理的一个开源GPL项目。Xen是openSUSE和 Novell主要支持的虚拟化技术，它能够创建更多的虚拟机，每一个虚 拟机都是运行在同一个操作系统上的实例 --KVM是指基于Linux内核（Kernel-based）的虚拟机（Virtual Machine），是以色列的一个开源组织提出的一种新的虚拟机实现方 案，也称为内核虚拟机
2. GridBatch --编程模型，其中包含相关的并行编程库。使用户能够完全控制 数据的分发和计算力的分配，这样应用程序将获得很高的性能 --基本数据类型 -表 -索引表 --软件组件 -DFS（分布式文件系统） -作业调度器 --控制器：Map控制器、分发控制器、递归控制器、合并控制器、 笛卡儿控制器和Neighbor控制器 --基于Hadoop的一个实现
电子工业出版社《云计算(第二版)》配套课件
第10章 云计算研究热点
提 纲
云计算体系结构研究
云计算关键技术研究
编程模型研究 支撑平台研究 应用研究 云安全研究
Youseff划分方法
可视化最好的一层，用户通过该层提供的Web门户访问服 务 云应用的开发者，他们实现应用并在云上部署服务 为高层提供功能性资源，可以组成新的云软件环境或应 用。所提供的云服务可以分为三类：计算资源、数据存 储和通信 负责管理组成云的物理服务器的基础软件管理 形成云的基础骨架的硬件和交换机等
--从监控虚拟机事件的范围和干预具体事件的能力、对被监控虚拟机影 响的程度、健壮性三个方面对基于主机代理、陷阱和检查、检测点和回 滚、体系结构监控四种内部监测方法进行了对比分析 --云计算提供商如何选择内部监测方法的判断原则
内部监测方法 能 力 影响程度 健 壮 性
主机代理
主机代理 w/driver 陷阱与检查
云监测技术
1．大规模监测系统Chukwa（Jerome Boulon等 ）
建立在Hadoop上的数据收集系统，用以监测和分析大规模分布式系统。 同时它还包括一个可扩展的功能强大的工具集，用于显示监测和分析的 结果 --适配器 --代理 --存储子系统 --Hadoop基础服务中心
云监测技术
2．虚拟机内部监测方法 （Lionel Litty等 ）
数据存储技术
特点
（1）在工作量可并行计算的提前下，计算能力是弹性的 （2）数据存储在不信任的主机上 （3）数据通常是进行远程复制
方案
--和事务处理相关的数据管理系统 --和分析相关的数据管理系统
基于分析的云数据库管理系统应该具有以下性质和特点
（1）效率 （2）容忍错误 （3）能够在异构的环境中运行 （4）能够操作加密的数据 （5）能够与商业化的智能产品进行交互
其他编程模型
3. Map-Reduce-Merge框架 Yahoo公司扩展了Map-Reduce框架，在Map-Reduce步骤之后加入一 个Merge的步骤
资源管理技术
通用的云系统索引框架 （Sai Wu 等）
--框架中，处理节点以结构化覆盖网络的形式组织在一起，每个节点 建立本体索引以加速数据访问 最上层为用户应用提供了一个数据访问接口 中间一层包含数千个处理节点，用来为用户提供计算资源 最底层，处理节点的连接组织是松耦合的
资源管理技术
网络资源管理（Network Resource Management，NRM）系统
引入一个不断变化的基于CHAMELEON的软件模块及一个带有虚拟节点的多 结点网络拓扑结构。这种基于软件架构的资源管理系统NRM能够通过接入 相应的库来管理不同种网络设备
--大部分传统的NRM仅能控制一种特定的网络设备 --持续的NRM（Sustainable NRM），通过导入对应的控制库实现不同种类的网 络设备的管理
--研究了云计算中能源消耗、资源利用率及整合后的工作性能之间的内 在关系 --实验步骤 --测试结果 -计算机性能变化曲线 -计算机能源消耗变化曲线 --降低能源消耗的资源整合算法
Σδ 实际CPU利用率 实际磁盘利用率 目标CPU利用率 目标磁盘利用率 欧几里得距离δ --为满足更多网络服务需求，降低能耗，减少数字媒体下载量，可采用 如下几种措施 30 30 80 50 53.8 A（初始） （1）减少数字垃圾 97.8 （2）进行策略性的界面设计 40 40 80 50 41.2 A（分配后） （3）提高使用意识 40 10 80 50 56.6 B（初始） （4）避开使用高峰期 96.2 B（分配后） 50 20 80 50 42.4
Lenk划分方法
提 纲
云计算体系结构研究
云计算关键技术研究
编程模型研究 支撑平台研究 应用研究 云安全研究
虚拟化技术
目前普遍使用三种虚拟机技术：VMware Infrastructure、Xen和KVM --VMware作为虚拟化技术中的龙头，开发设计的VMware Infrastructure能创建自我优化的IT基础架构，其优点如下： （1）通过服务器整合降低IT成本并提高灵活性 （2）减少计划内和计划外停机以改进业务连续性 （3）运行较少的服务器并动态关闭不使用的服务器
网络资源管理系统组合机制
控件库 Sustainable NRM
CPE网络资源 管理系统 核心路由 网络资源管理 系统 核心交换机 网络资源管理 系统 集合交换机 网络资源管理 系统 ToR交换机 网络资源管理 系统 虚拟交换机 网络资源管理 系统
APP APP VM VM
办公区
WAN
数据中心
资源管理技术
数据存储技术
基于树的一致性模型
--目的：保证数据的一致性 --解决方案:基于树的一致性模型
-控制器（Controler） -数据服务器副本（Database Replication）
一致性树的建立过程
①建立加权图（Weighted Connection Graph）G（V，E） ②选择根节点 ③在指定了根节点后，将树的根节点作为单一源点，利用单源点最短路 径Dijkstra算法，找出根节点到各副本节点的最可靠的路径，并建立一 致性树
图（b）所示，类似于星型的拓 扑结构，虚拟网络节点作为云 网络的中心节点；添加新的虚 拟机时，只需在虚拟机与虚拟 网络节点之间开辟新的网络路 径即可 图（a）所示，这种完全网格结 构需要虚拟机之间的完全连通， 且这种带宽的分配不可扩展
能耗管理技术
云平台中能源优化问题（Shekhar Srikantaiah等 ）
较好
好 好
较差
差 较好
好
较差 差
检测点与回滚
体系结构监控
好
较差
较好
较好
差
好
提 纲
云计算体系结构研究
云计算关键技术研究
编程模型研究 支撑平台研究 应用研究 云安全研究
All-Pairs编程模型
1．All-Pairs
--问题简单定义： 编程模型All-Pairs 输入参数：集合A，集合B，函数F 功能：使用函数F将集合A中的所有元素与集合B中的所有元素进行比较 返回值：矩阵M，M[i,j] = F（A[i],B[j]） --困难 （1）调度延迟 （2）失效概率 （3）计算节点的数量 （4）数据分发 （5）隐藏的资源限制 （6）失败 --模型步骤 （1）建立模型系统 （2）分发数据 （3）调度批处理作业 （4）收集结果和清理
--Xen是由XenSource所管理的一个开源GPL项目。Xen是openSUSE和 Novell主要支持的虚拟化技术，它能够创建更多的虚拟机，每一个虚 拟机都是运行在同一个操作系统上的实例 --KVM是指基于Linux内核（Kernel-based）的虚拟机（Virtual Machine），是以色列的一个开源组织提出的一种新的虚拟机实现方 案，也称为内核虚拟机