云計算相關(guān)與實施計劃書

1、項目的背景，相當于前言，你們?yōu)槭裁磳椖扛信d趣當今世界，在經(jīng)濟全球化不斷發(fā)展的同時，氣候變化、能源安全、糧食安全等全球性問題更加突出，以知識技術(shù)密集、綠色低碳增長為主要特征的新興產(chǎn)業(yè)蓬勃興起，日益成為引領(lǐng)新一輪產(chǎn)業(yè)革命的主導力量。為應(yīng)對新挑戰(zhàn)、構(gòu)建新優(yōu)勢，世界主要國家緊緊抓住新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇，競相出臺發(fā)展戰(zhàn)略，加大政府扶持力度，搶占經(jīng)濟科技發(fā)展制高點。從2009年起，各國都在加快部署、紛紛出臺戰(zhàn)略規(guī)劃和相關(guān)政策措施、積極推動云計 算產(chǎn)業(yè)發(fā)展和應(yīng)用，以期在全球經(jīng)濟與競爭格局深刻變革之中占據(jù)最大優(yōu)勢。21世紀10年代云計算作為一個新的技術(shù)趨勢已經(jīng)得到了快速的發(fā)展。云計算已經(jīng)徹底改變了一個前所未有的

2、工作方式，也改變了傳統(tǒng)軟件工程企業(yè)。2014中國國際云計算技術(shù)和應(yīng)用展覽會3月4日在開幕，工信部軟件服務(wù)業(yè)司司長偉在會上透露，云計算綜合標準化技術(shù)體系已形成草案。近期18大會議在未來的十三五計劃中明確提出重點發(fā)展云存儲和云計算，物聯(lián)網(wǎng)等新 興技術(shù)?；ヂ?lián)網(wǎng)的飛速發(fā)展， 網(wǎng)絡(luò)信息的爆炸式增長， 現(xiàn)實世界中企業(yè)對數(shù)據(jù)的處理，人們對數(shù)據(jù)的需求發(fā)生了巨大的變化。隨著互聯(lián)網(wǎng)信息量以幾何倍增長的今天，普通的計算機信息處理和計算方式已經(jīng)越來越不能滿足現(xiàn)代企業(yè)及機構(gòu)對信息的處理和分析要求，同時人門的生活方式也發(fā)生了很大的變化，云計算云存儲等能滿足未來需求的新技術(shù)必然成為應(yīng)用和探索的熱點。因此我們組決定以云計算等

3、作為本學期學習的重點，完成云計算云存儲等實踐項目。相關(guān)技術(shù)及原理或技術(shù)的特點云計算是一種將可伸縮、彈性、共享的物理和虛擬資源池以按需自服務(wù)的方式供應(yīng)和 管理，并提供網(wǎng)絡(luò)訪問的模式。云計算模式由關(guān)鍵特征、云計算角色和活動、云能力類型和 云服務(wù)分類、云部署模型、云計算共同關(guān)注點組成。云計算是一種以數(shù)據(jù)和處理能力為中心的密集型計算模式，它融合了多項ICT技術(shù)，是傳統(tǒng)技術(shù)“平滑演進”的產(chǎn)物。其中以虛擬化技術(shù)、分布式數(shù)據(jù)存儲技術(shù)、編程模型、大 規(guī)模數(shù)據(jù)管理技術(shù)、 分布式資源管理、信息安全、云計算平臺管理技術(shù)、綠色節(jié)能技術(shù)最為關(guān)鍵。1、虛擬化技術(shù)虛擬化是云計算最重要的核心技術(shù)之一，它為云計算服務(wù)提供基礎(chǔ)架

4、構(gòu)層面的支 撐，是ICT服務(wù)快速走向云計算的最主要驅(qū)動 力。可以說，沒有虛擬化技術(shù)也 就沒有云計算服務(wù)的落地與成功。 隨著云計算應(yīng)用的持續(xù)升溫，業(yè)對虛擬化技術(shù) 的重視也提到了一個新的高度。與此同時，我們的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，很多人對云計算和虛擬化的認識都存在誤區(qū)，認為云計算就是虛擬化。事實上并非如此，虛擬化 是云計算的重要組成部分但不是全部。從技術(shù)上講，虛擬化是一種在軟件中仿真計算機硬件，以虛擬資源為用戶提供服 務(wù)的計算形式。旨在合理調(diào)配計算機資源，使其 更高效地提供服務(wù)。它把應(yīng)用 系統(tǒng)各硬件間的物理劃分打破，從而實現(xiàn)架構(gòu)的動態(tài)化，實現(xiàn)物理資源的集中管理和使用。虛擬化的最大好處是增強系統(tǒng)的彈性和靈活性，

5、降低成本、改進服務(wù)、提高資源利用效率。從表現(xiàn)形式上看，虛擬化又分兩種應(yīng)用模式。一是將一臺性能強大的服務(wù)器虛擬 成多個獨立的小服務(wù)器，服務(wù)不同的用戶。二是將多個服務(wù)器虛擬成一個強大的服務(wù)器，完成特定的功能。這兩種模式的核心都是統(tǒng)一管理，動態(tài)分配資源， 提高資源利用率。在云計算中，這兩種模式都有比較多的應(yīng)用。2、分布式數(shù)據(jù)存儲技術(shù)云計算的另一大優(yōu)勢就是能夠快速、高效地處理海量數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)爆炸的今天， 這一點至關(guān)重要。為了保證數(shù)據(jù)的高可靠性，云計算通常會采用分布式存儲技術(shù)， 將數(shù)據(jù)存儲在不同的物理設(shè)備中。 這種模式不僅擺脫了硬件設(shè)備的限制，同時擴展性更好，能夠快速響應(yīng)用戶需求的變化。分布式存儲與傳統(tǒng)

6、的網(wǎng)絡(luò)存儲并不完全一樣，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)采用集中的存 儲服務(wù)器存放所有數(shù)據(jù)，存儲服務(wù)器成為系統(tǒng)性 能的瓶頸，不能滿足大規(guī)模存 儲應(yīng)用的需要。分布式網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)采用可擴展的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)， 利用多臺存儲服務(wù) 器分擔存儲負荷，利用位置服務(wù)器定位存儲信息，它不 但提高了系統(tǒng)的可靠性、 可用性和存取效率，還易于擴展。在當前的云計算領(lǐng)域，Google的GFS和Hadoop開發(fā)的開源系統(tǒng)HDFS是比較流 行的兩種云計算分布式存儲系統(tǒng)。GFS( Google File System )技術(shù)：谷歌的非開源的 GFS( GoogleFile System ) 云計算平臺滿足大量用戶的需求，并行地為大量用戶提供服務(wù)。

7、使得云計算的數(shù) 據(jù)存儲技術(shù)具有了高吞吐率和高傳輸率的特點。HDFS( HadoopDistributed File System)技術(shù)：大部分 ICT 廠商，包括 Yahoo In tel的“云”計劃采用的都是 HDFS勺數(shù)據(jù)存儲技術(shù)。未來的發(fā)展將集中在超 大規(guī)模的數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)加密和安全性保證、以及繼續(xù)提高I/O速率等方面。Ama* mi dj'iit w m puling douJ UC2)3、編程模式從本質(zhì)上講，云計算是一個多用戶、多任務(wù)、支持并發(fā)處理的系統(tǒng)。高效、簡捷、 快速是其核心理念，它旨在通過網(wǎng)絡(luò)把強大的服務(wù)器計算資源方便地分發(fā)到終端用戶手中，同時保證低成本和良好的用戶體

8、驗。 在這個過程中，編程模式的選 擇至關(guān)重要。云計算項目中分布式并行編程模式將被廣泛采用。分布式并行編程模式創(chuàng)立的初衷是更高效地利用軟、硬件資源，讓用戶更快速、 更簡單地使用應(yīng)用或服務(wù)。在分布式并行編程模式中，后臺復(fù)雜的任務(wù)處理和資源調(diào)度對于用戶來說是透明的，這樣用戶體驗?zāi)軌虼蟠筇嵘?。MapReduce是當前云計算主流并行編程模式之一。MapReduce模式將任務(wù)自動分成多個子任務(wù)，通過Map和Reduce兩步實現(xiàn)任務(wù)在大規(guī)模計算節(jié)點中的高度與分配。Map Reduce是 Google開發(fā)的java、Python、C+®程模型，主要用于大規(guī)模數(shù)據(jù) 集（大于1TB）的并行運算。MapR

9、educe莫式的思想是將要執(zhí)行的問題分解成 Map（映射）和Reduce （化簡）的方式，先通過 Map程序?qū)?shù)據(jù)切割成不相關(guān)的 區(qū) 塊，分配（調(diào)度）給大量計算機處理，達到分布式運算的效果，再通過Reduce 程序?qū)⒔Y(jié)果匯整輸出。4、大規(guī)模數(shù)據(jù)管理處理海量數(shù)據(jù)是云計算的一大優(yōu)勢。那么如何處理則涉及到很多層面的東西，因 此高效的數(shù)據(jù)處理技術(shù)也是云計算不可或缺的核心技術(shù)之一。對于云計算來說，數(shù)據(jù)管理面臨巨大的挑戰(zhàn)。云計算不僅要保證數(shù)據(jù)的存儲和訪問，還要能夠?qū)Ａ繑?shù)據(jù)進行特定的檢索和分析。由于云計算需要對海 量的分布式數(shù)據(jù)進行處理、 分析，因此，數(shù)據(jù)管理技術(shù)必需能夠高效的管理大量的數(shù)據(jù)。Google

10、的BT( BigTable )數(shù)據(jù)管理技術(shù)和Hadoop團隊開發(fā)的開源數(shù)據(jù)管理模塊 HBase是業(yè)界比較典型的大規(guī)模數(shù)據(jù)管理技術(shù)。BT (BigTable )數(shù)據(jù)管理技術(shù)：BigTable是非關(guān)系的數(shù)據(jù)庫，是一個分布式的、 持久化存儲的多維度排序 Map.BigTable建立在GFS, Scheduler, Lock Service 和Map Reduce之上,與傳統(tǒng)的關(guān)系數(shù)據(jù)庫不同，它把所有數(shù)據(jù)都作為對象來處理， 形成一個巨大的表格，用來分布存儲大規(guī)模結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)。Bigtable的設(shè)計目的是可靠的處理PB級別的數(shù)據(jù)，并且能夠部署到上千臺機器上。開源數(shù)據(jù)管理模塊HBase:HBase是Apac

11、he的Hadoop項目的子項目，定位于分布 式、面向列的開源數(shù)據(jù) 庫。HBase不同于一般的關(guān)系數(shù)據(jù)庫，它是一個適合于 非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)存儲的數(shù)據(jù)庫。另一個不同的是HBase基于列的而不是基于行的模 式。作為高可靠性分布式存儲系統(tǒng)，HBase在性能和可伸縮方面都有比較好的 表現(xiàn)。利用HBase技術(shù)可在廉價PC Server上搭建起大規(guī)模結(jié)構(gòu)化存儲集群。5、分布式資源管理云計算采用了分布式存儲技術(shù)存儲數(shù)據(jù)，那么自然要引入分布式資源管理技術(shù)。 在多節(jié)點的并發(fā)執(zhí)行環(huán)境中，各個節(jié)點的狀態(tài)需要同步，并且在單個節(jié)點出現(xiàn)故 障時，系統(tǒng)需要有效的機制保證其它節(jié)點不受影響。而分布式資源管理系統(tǒng)恰是 這樣的技術(shù)，它是

12、保證系統(tǒng)狀態(tài)的關(guān)鍵。另外，云計算系統(tǒng)所處理的資源往往非常龐大， 少則幾百臺服務(wù)器，多則上萬臺， 同時可能跨躍多個地域。且云平臺中運行的應(yīng)用也是數(shù)以千計，如何有效地管理 這批資源，保證它們正常提供服務(wù)，需要強大的技術(shù)支撐。因此，分布式資源管 理技術(shù)的重要性可想而知。全球各大云計算方案/服務(wù)提供商們都在積極開展相關(guān)技術(shù)的研發(fā)工作。其中Google部使用的Borg技術(shù)很受業(yè)稱道。另外，微軟、IBM、Oracle/Sun等云計 算巨頭都有相應(yīng)解決方案提出。6信息安全調(diào)查數(shù)據(jù)表明，安全已經(jīng)成為阻礙云計算發(fā)展的最主要原因之一。數(shù)據(jù)顯示，32% 已經(jīng)使用云計算的組織和45嘶未使用云計算的組織的ICT管理將云

13、安全作為進 一步部署云的最大障礙。因此，要想保證云計算能夠長期穩(wěn)定、快速發(fā)展，安全 是首要需要解決的問題。事實上，云計算安全也不是新問題，傳統(tǒng)互聯(lián)網(wǎng)存在同樣的問題。只是云計算出 現(xiàn)以后，安全問題變得更加突出。在云計算體系中，安全涉及到很多層面，包括網(wǎng)絡(luò)安全、服務(wù)器安全、軟件安全、系統(tǒng)安全等等。因此，有分析師認為，云 安全產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，將把傳統(tǒng)安全技術(shù)提到一個新的階段?，F(xiàn)在，不管是軟件安全廠商還是硬件安全廠商都在積極研發(fā)云計算安全產(chǎn)品和方 案。包括傳統(tǒng)殺毒軟件廠商、軟硬防火墻廠商、IDS/IPS廠商在的各個層面的安全供應(yīng)商都已加入到云安全領(lǐng)域。相信在不久的將來，云安全問題將得到很好的 解決。7、云

14、計算平臺管理云計算資源規(guī)模龐大，服務(wù)器數(shù)量眾多并分布在不同的地點， 同時運行著數(shù)百種 應(yīng)用，如何有效地管理這些服務(wù)器，保證整個系統(tǒng)提供不間斷的服務(wù)是巨大的挑戰(zhàn)。云計算系統(tǒng)的平臺管理技術(shù)，需要具有高效調(diào)配大量服務(wù)器資源， 使其更 好協(xié)同工作的能力。其中，方便地部署和開通新業(yè)務(wù)、快速發(fā)現(xiàn)并且恢復(fù)系統(tǒng)故障、通過自動化、智能化手段實現(xiàn)大規(guī)模系統(tǒng)可靠的運營是云計算平臺管理技 術(shù)的關(guān)鍵。對于提供者而言，云計算可以有三種部署模式，即公共云、私有云和混合云。三 種模式對平臺管理的要求大不相同。對于用戶而言，由于企業(yè)對于ICT資源共享的控制、對系統(tǒng)效率的要求以及ICT成本投入預(yù)算不盡相同，企業(yè)所需要的云 計算系

15、統(tǒng)規(guī)模及可管理性能也大不相同。因此，云計算平臺管理方案要更多地考慮到定制化需求，能夠滿足不同場景的應(yīng)用需求。包括Google、IBM、微軟、Oracle/Sun等在的許多廠商都有云計算平臺管理方案 推出。這些方案能夠幫助企業(yè)實現(xiàn)基礎(chǔ)架構(gòu)整合、實現(xiàn)企業(yè)硬件資源和軟件資 源的統(tǒng)一管理、統(tǒng)一分配、統(tǒng)一部署、統(tǒng)一監(jiān)控和統(tǒng)一備份，打破應(yīng)用對資源的 獨占，讓企業(yè)云計算平臺價值得以充分發(fā)揮。8、綠色節(jié)能技術(shù)節(jié)能環(huán)保是全球整個時代的大主題。 云計算也以低成本、高效率著稱。云計算具 有巨大的規(guī)模經(jīng)濟效益，在提高資源利用效率的同時，節(jié)省了大量能源。綠色節(jié) 能技術(shù)已經(jīng)成為云計算必不可少的技術(shù)，未來越來越多的節(jié)能技術(shù)

16、還會被引入云 計算中來。Carbon Disclosure Project（碳排放披露項目，簡稱 CDP近日發(fā)布了一項有關(guān)云計算有助于減少碳排放的研究報告。報告指出，遷移至云的美國公司每年就 可以減少碳排放8570萬噸，這相當于2億桶石油所排放出的碳總量。標準相關(guān)信息AARTS: Association for Retail Tech no logy Sta ndards （零售行業(yè)技術(shù)標 準協(xié)會）CCIF: Cloud Computi ng In teroperability Forum （云計算互操作論 壇） CESI: Chi na Electro nicsSta ndardizatio

17、nIn stitute （中國電子技術(shù)標準化研究院）CSA : Cloud Security Allianee （云安全聯(lián)盟）CSRT:Cloud Strategy Research Team （云計算戰(zhàn)略研究小組）DMTF: DistributedManagement Task Force（分布式管理任務(wù)組）ETSIThe Europea n Telecom muni cati onsSta ndards In stitute（歐洲電信標準研究所）EuroCloud:EuroCloud （歐洲云行業(yè)聯(lián)盟）GICTF：GlobalIn ter - Cloud Tech no logy Foru

18、 m （全球跨云技術(shù)論壇）IIEEE: In stitute子工程師學會） ISO/IECof Electrical andJTC1 SC7: In ternatio nalizati on/ln tern atio nalElectrotech nicalElectronicsEngineers （電氣電Orga ni zati onfor Stan dardCommission Joint TechnicalCommittee Sub- technicalCommittee會第一聯(lián)合技術(shù)委員會7分技術(shù)委員會）7（國際標準化組織/國際電工委員ISO/IEC JTC1 SC38: In ter

19、natio nal on/lntern ati onalElectrotech ni calmittee Sub- technical Committee 一聯(lián)合技術(shù)委員會38分技術(shù)委員會）Orga ni zati onforStan dardizatiCommission Joint Technical Com38（國際標準化組織/國際電工委員會第ITU-T:Intern ati onalTelecom mun icatio nUn io n Telecom muni cation Sta ndardizatioSector（國際電信聯(lián)盟電信標準化部）KKCSA Korea Cloud Service Association （國云服務(wù)聯(lián)盟）NNIST: NationalInstituteof Standardsand Technology （美國國家標準與技術(shù)研究院）OASIS: Orga ni zatio nfor the Adva nceme nt of Structured In formationStandards （結(jié)構(gòu)化信息標準促進組織）OCC: The Open Cloud Consortium （開放云計算聯(lián)盟）OCM Open Cloud Manifesto （開放云計算宣言）OGF: Open Grid Forum（開放式網(wǎng)格論壇）OMG: Object