網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)實(shí)訓(xùn),云技術(shù)

網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)實(shí)訓(xùn)報(bào)告實(shí)訓(xùn)題目：網(wǎng)絡(luò)新技術(shù)云計(jì)算實(shí)訓(xùn)班級：姓名：學(xué)號：指導(dǎo)教師：日期：目錄TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"摘要2\o"CurrentDocument"一、認(rèn)識云計(jì)算3二、云計(jì)算的發(fā)展3\o"CurrentDocument"三、云計(jì)算的特點(diǎn)5\o"CurrentDocument"四、云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)6\o"CurrentDocument"（一）云計(jì)算實(shí)現(xiàn)機(jī)制6\o"CurrentDocument"（二）云計(jì)算服務(wù)層次8\o"CurrentDocument"（三）云計(jì)算技術(shù)層次9\o"CurrentDocument"五、典型云計(jì)算平臺10\o"CurrentDocument"（一）GoogleFileSystem文件系統(tǒng)11\o"CurrentDocument"（二）Google的云應(yīng)用13\o"CurrentDocument"致謝14\o"CurrentDocument"參考文獻(xiàn)15摘要本實(shí)訓(xùn)的特點(diǎn)是云計(jì)算系統(tǒng)的介紹。企業(yè)的計(jì)算中心或數(shù)據(jù)中心可以將防火墻內(nèi)的IT資源以云計(jì)算的形式為企業(yè)內(nèi)部提供服務(wù)，這就是企業(yè)內(nèi)部私有云，并且根據(jù)運(yùn)行狀況，可以考慮將企業(yè)的剩余資源運(yùn)行在外部云上提供給外部的客戶，從而取得收益。本設(shè)計(jì)通過將服務(wù)器集中，使數(shù)據(jù)中心幾百上千的服務(wù)器，可以并行計(jì)算分布存儲。本實(shí)訓(xùn)設(shè)系統(tǒng)的搭建對企業(yè)IT系統(tǒng)的升級換代、合理利用企業(yè)IT設(shè)備、降低企業(yè)IT成本具有重要的作用。關(guān)鍵詞：云計(jì)算、搭建企業(yè)內(nèi)部私有云、云平臺系統(tǒng)、認(rèn)識云計(jì)算什么是云計(jì)算(CloudComputing)?云計(jì)算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的超級計(jì)算模式，在遠(yuǎn)程的數(shù)據(jù)中心里，成千上萬臺電腦和服務(wù)器連接成一片電腦云。因此，云計(jì)算可以讓你體驗(yàn)每秒10萬億次的運(yùn)算能力，擁有這么強(qiáng)大的計(jì)算能力，可以模擬核爆炸、預(yù)測天氣變化和市場發(fā)展趨勢。用戶通過電腦、筆記本、手機(jī)等方式接入數(shù)據(jù)中心，按自己的需求進(jìn)行運(yùn)算。云計(jì)算是一種商業(yè)計(jì)算模型。它將計(jì)算任務(wù)分布在大量計(jì)算機(jī)構(gòu)成的資源池上，使各種應(yīng)用系統(tǒng)能夠根據(jù)需要獲取計(jì)算力、存儲空間和信息服務(wù)。云計(jì)算是對分布式處理(DistributedComputing)、并行處理(ParallelComputing)和網(wǎng)格計(jì)算(GridComputing)及分布式數(shù)據(jù)庫的改進(jìn)處理，其前身是利用并行計(jì)算解決大型文體的網(wǎng)格計(jì)算和將計(jì)算資源作為計(jì)量的服務(wù)提供的公共計(jì)算，在互聯(lián)網(wǎng)寬帶計(jì)算和虛擬化技術(shù)發(fā)展后萌生出云計(jì)算。如圖1所示為云計(jì)算的概念模型私打公備類川戶:企業(yè)政府,學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)『個(gè)人常備種終端圖1云計(jì)算的概念模型私打公備類川戶:企業(yè)政府,學(xué)術(shù)機(jī)構(gòu)『個(gè)人常備種終端圖1云計(jì)算的概念模型二、云計(jì)算的發(fā)展E5技I卻費(fèi)的商業(yè)模型云計(jì)算是一種全新的領(lǐng)先信息技術(shù)，結(jié)合IT技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)超級技術(shù)和存儲能力，而推動云計(jì)算興起的動力是高速互聯(lián)網(wǎng)和虛擬化技術(shù)的發(fā)展、更加廉價(jià)的且功能強(qiáng)勁的芯片及硬盤、數(shù)據(jù)中心的發(fā)展。云計(jì)算作為下一代企業(yè)數(shù)據(jù)中心，基本形式為大量鏈接在一起的共享IT基礎(chǔ)設(shè)施，不受本地和遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)資源的限制，可以很方便地訪問云中的“虛擬”資源，使用戶和云服務(wù)提供商之間可以像訪問網(wǎng)絡(luò)一樣進(jìn)行交互操作。具體來講，云計(jì)算的興起有以下的因素。（1）高速互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展網(wǎng)絡(luò)用于信息交換、信息發(fā)布、信息收集、信息處理。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容不再向早些年那樣是靜態(tài)的，門戶網(wǎng)站隨時(shí)在更新著網(wǎng)站中的內(nèi)容，網(wǎng)絡(luò)的功能、網(wǎng)絡(luò)速度也起著非常大的變化，網(wǎng)絡(luò)成為人們學(xué)習(xí)、工作和生活的一部分。不過網(wǎng)站只是云計(jì)算應(yīng)用和服務(wù)的縮影，云計(jì)算強(qiáng)大的功能在高速互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代正嶄露頭角。云計(jì)算能夠利用現(xiàn)有的IT基礎(chǔ)設(shè)施在極短的時(shí)間內(nèi)處理大量的信息以滿足動態(tài)網(wǎng)絡(luò)的高性能需求。（2）資源利用率需求能源問題是眾多企業(yè)特別是IT企業(yè)重點(diǎn)關(guān)注的。企業(yè)數(shù)據(jù)中心降溫及用電等能耗問題，計(jì)算能力利用率過低，通常的企業(yè)多數(shù)計(jì)算服務(wù)器運(yùn)行中只有少量的工作負(fù)荷得到利用。引入云計(jì)算模式后可以通過整合資源或采用租用存儲空間、租用計(jì)算能力等服務(wù)來降低企業(yè)運(yùn)行成本和節(jié)省能源。同時(shí)利用云計(jì)算將資源集中，統(tǒng)一提供可靠服務(wù)，并能減少企業(yè)成本，提升企業(yè)靈活性，企業(yè)可以把更多的時(shí)間用于服務(wù)客戶和進(jìn)一步研發(fā)新的產(chǎn)品上。（3）簡單與創(chuàng)新要求在實(shí)際的業(yè)務(wù)需求中，越來越多的企業(yè)用戶都在期待著使用計(jì)算機(jī)操作能簡單化，能直接通過購買軟件或硬件服務(wù)而不是軟件或硬件實(shí)體，為自己的學(xué)習(xí)、生活和工作帶來更多的便利，能在學(xué)習(xí)場所、工作場所、住所直接建立便利的文件或資料共享的紐帶，則是多數(shù)用戶希望的。而對資源的利用可以簡化到通過接入網(wǎng)絡(luò)就可以實(shí)現(xiàn)自己想要實(shí)現(xiàn)的一切，就需要在技術(shù)上有所創(chuàng)新，利用云計(jì)算來提供這一切，將我們需要的資料、數(shù)據(jù)、文檔、程序等全部放在云端實(shí)現(xiàn)同步。（4）其他需求連接設(shè)備、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)流、SOA的采用以及搜索、開放協(xié)作、社會網(wǎng)絡(luò)和移動商務(wù)等這樣的Web2.0應(yīng)用急劇增長，數(shù)字元器件性能的提升也使IT環(huán)境的規(guī)模大幅度提高，從而進(jìn)一步加強(qiáng)了對一個(gè)由統(tǒng)一的云進(jìn)行管理的需求。三、云計(jì)算的特點(diǎn)云計(jì)算平臺與傳統(tǒng)應(yīng)用模式相比，具有如下特點(diǎn)。（1）虛擬化技術(shù)。現(xiàn)有的云計(jì)算平臺的最大的特點(diǎn)是利用軟件來實(shí)現(xiàn)硬件資源的虛擬化管理、調(diào)度及應(yīng)用。通過虛擬平臺用戶使用網(wǎng)絡(luò)資源、技術(shù)資源、數(shù)據(jù)庫資源、硬件資源、存儲資源等，與在自己的本地計(jì)算機(jī)上使用的感覺是一樣的，相當(dāng)于是在操作自己的計(jì)算機(jī)，而在云計(jì)算中利用虛擬化技術(shù)可大大降低維護(hù)成本和提高資源的利用率。（2）靈活定制在云計(jì)算時(shí)代，用戶可以根據(jù)自己的需要或喜好定制相應(yīng)的服務(wù)、應(yīng)用及資源，云計(jì)算平臺可以按照用戶的需求來部署相應(yīng)的資源、技術(shù)能力、服務(wù)及應(yīng)用。用戶不必關(guān)心資源在哪里、如何部署，只需要把自己的需求告訴云，剩下的工作就交給云了，云將返回用戶定制的結(jié)果，當(dāng)然用戶也可以對定制的服務(wù)進(jìn)行管理，如退訂或刪除一些服務(wù)等（3）動態(tài)可擴(kuò)展性在云計(jì)算體系中，可以將服務(wù)器實(shí)時(shí)加入到現(xiàn)有服務(wù)器群中，提高“云”處理能力，如果某計(jì)算節(jié)點(diǎn)出現(xiàn)故障，則通過相應(yīng)策略拋棄掉該節(jié)點(diǎn)，并將任務(wù)交給別的節(jié)點(diǎn)，而在節(jié)點(diǎn)故障排除后可實(shí)時(shí)加入現(xiàn)有集群中。（4）高可靠性和安全性用戶數(shù)據(jù)存儲在服務(wù)器端，而應(yīng)用程序在服務(wù)器端運(yùn)行，計(jì)算由服務(wù)器端來處理。所有的服務(wù)分別在不同的服務(wù)器上，如果什么地方出問題就終止它，另外再啟動一個(gè)程序或節(jié)點(diǎn)，即自動處理失敗節(jié)點(diǎn)，保證了應(yīng)用和計(jì)算的正常進(jìn)行，而用戶端不必備份，可以任意節(jié)點(diǎn)恢復(fù)。在云計(jì)算服務(wù)器端提高了最可靠、最安全的數(shù)據(jù)存儲中心，有全世界最專業(yè)的團(tuán)隊(duì)管理信息，有全世界最先進(jìn)的數(shù)據(jù)中心保存數(shù)據(jù)，嚴(yán)格的權(quán)限管理策略可以幫助用戶放心地與指定的人共享數(shù)據(jù)。另一方面，數(shù)據(jù)被復(fù)制到多個(gè)服務(wù)器節(jié)點(diǎn)上有多個(gè)副本，存車處在云里的數(shù)據(jù)即使意外刪除或硬件崩潰都不會受到影響。（5）高性價(jià)比云計(jì)算對用戶端的硬件設(shè)備要求最低，使用起來也最方便，軟件不要購買和升級至需要定制就可以了，而服務(wù)器端也可以用價(jià)格低廉的PC組成云，而計(jì)算能力卻可以超過大型主機(jī)，而用戶在軟硬件維護(hù)和升級上的投入大大減少。（6）數(shù)據(jù)、軟件在服務(wù)器端云計(jì)算模式下，用戶的所有數(shù)據(jù)直接存儲在云端，在需要的時(shí)候直接從云端下載使用；用戶使用的軟件由服務(wù)商統(tǒng)一部署在云端運(yùn)行，軟件維護(hù)有服務(wù)商來完成，當(dāng)個(gè)人計(jì)算出現(xiàn)故障或崩潰，也不會影響該用戶對其軟件的試用，用戶只需要換個(gè)PC就可以繼續(xù)自己的動作，包括文檔實(shí)時(shí)編輯和協(xié)作開發(fā)等。（7）超前大的計(jì)算和存儲能力用戶可以在任何時(shí)間、任何地點(diǎn)，采用任何設(shè)備登錄云計(jì)算系統(tǒng)后就可以進(jìn)行計(jì)算服務(wù)；云計(jì)算云端由成千上萬臺甚至更多服務(wù)器組成的集群具有無限空間、無限速度。四、云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)云計(jì)算充分利用網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)計(jì)算實(shí)現(xiàn)資源的共享和服務(wù)，解決云進(jìn)化、云控制、云推理和軟計(jì)算等負(fù)責(zé)問題，其基礎(chǔ)架構(gòu)可以用云計(jì)算體系結(jié)構(gòu)來描述，而云計(jì)算的服務(wù)層次則從提高服務(wù)類型角度描述云計(jì)算對應(yīng)提高的功能或服務(wù)，云計(jì)算技術(shù)層次從云計(jì)算軟硬件結(jié)合角度說明云計(jì)算平臺的構(gòu)成。（一）云計(jì)算實(shí)現(xiàn)機(jī)制云計(jì)算平臺是一個(gè)強(qiáng)大的“云”網(wǎng)絡(luò)，連接了大量并發(fā)的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和服務(wù)，可利用虛擬化技術(shù)擴(kuò)展每一個(gè)服務(wù)器的能力，將各自的資源通過云計(jì)算平臺結(jié)合起來，提供超級計(jì)算機(jī)和存儲能力。通用的云計(jì)算體系結(jié)構(gòu)如圖2所示：圖2云計(jì)算實(shí)現(xiàn)機(jī)制云用戶端：提供云用戶請求服務(wù)的交互界面，也是用戶使用云的入口，用戶通過Web瀏覽器可以注冊、登錄及定制服務(wù)、配置和管理用戶。打開應(yīng)用實(shí)例與本地操作桌面系統(tǒng)一樣。服務(wù)目錄：云用戶在取得相應(yīng)權(quán)限（付費(fèi)或其他限制）后可以選擇或定制的服務(wù)列表，也可以對已有服務(wù)進(jìn)行退訂的操作，在云用戶端解密那生成相應(yīng)的圖標(biāo)或列表的形式展示相關(guān)的服務(wù)。系統(tǒng)管理和配置工具：提供管理和服務(wù)，能管理云用戶，能對用戶授權(quán)、認(rèn)證、登錄進(jìn)行管理，并可以管理可用計(jì)算資源和服務(wù)，接收用戶發(fā)送的請求，根據(jù)用戶請求并轉(zhuǎn)發(fā)到相應(yīng)的應(yīng)用程序，調(diào)度資源智能地部署資源和應(yīng)用，動態(tài)地部署、配置和回收資源。監(jiān)控統(tǒng)計(jì)：監(jiān)控和計(jì)量云系統(tǒng)資源的使用情況，以便做出迅速反應(yīng)，完成節(jié)點(diǎn)同步配置、負(fù)載均衡和資源監(jiān)控，確保資源能順利分配給合適的用戶。計(jì)算/存儲資源：虛擬的或物理的服務(wù)器，由系統(tǒng)管理，負(fù)責(zé)高并發(fā)量的用戶請求處理、大運(yùn)算量計(jì)算處理、用戶Web應(yīng)用服務(wù)，云數(shù)據(jù)存儲時(shí)采用相應(yīng)數(shù)據(jù)切割算法采用并行方式上傳和下載大容量數(shù)據(jù)。用戶可通過云用戶端從列表中選擇所需的服務(wù)，其請求通過管理系統(tǒng)調(diào)度相應(yīng)的資源，并通過部署工具分發(fā)請求、配置Web應(yīng)用。

云計(jì)算服務(wù)層次在云計(jì)算中，根據(jù)其服務(wù)集合所提供的服務(wù)類型，整個(gè)云計(jì)算服務(wù)集合被劃分成4個(gè)層次：應(yīng)用層、平臺層、基礎(chǔ)設(shè)施層和虛擬化層。這4個(gè)層次每一層都對應(yīng)著一個(gè)子服務(wù)集合，如圖3所示為云計(jì)算服務(wù)層次。圖3云計(jì)算服務(wù)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層平臺層圖3云計(jì)算服務(wù)體系結(jié)構(gòu)應(yīng)用層平臺層基礎(chǔ)設(shè)施層虛擬化層云計(jì)算四層模型軟件即服務(wù)平臺即服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)硬件即服務(wù)云服務(wù)集合中的子服務(wù)云計(jì)算的服務(wù)層次是根據(jù)服務(wù)類型即服務(wù)來劃分，與計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)中層次的劃分不同。在計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)中每個(gè)層次都實(shí)現(xiàn)一定的功能，層與層之間有一定關(guān)聯(lián)。而云計(jì)算體系結(jié)構(gòu)中的層次是可以分割的，即某一層次可以單獨(dú)完成一項(xiàng)用戶的請求而不需要其他層次為其提供必要的服務(wù)和支持。在云計(jì)算服務(wù)體系結(jié)構(gòu)中各層次與相關(guān)云產(chǎn)品對應(yīng)。如圖4所示：till：SalesforceonlineCRM如：GoogleAppEngineMicrosoftWindowsAzuretill：AmazonEC2/S3將軟till：SalesforceonlineCRM如：GoogleAppEngineMicrosoftWindowsAzuretill：AmazonEC2/S3將軟件作為服務(wù)(Softw壯uhxhService)將平臺作為服務(wù)PaaS(Phittorn]ashService)圖4將基礎(chǔ)設(shè)施作為服務(wù)]flflS(Iri「r'&HtrueIure；jsaService)云計(jì)算技術(shù)層次和云計(jì)算服務(wù)層次不是一個(gè)概念，后者從服務(wù)的角度來劃分云的層次，主要突出了云服務(wù)能我們帶來什么。而云計(jì)算的技術(shù)層次主要從系統(tǒng)屬性和設(shè)計(jì)思想角度來說明云，是對軟硬件資源在云計(jì)算技術(shù)中所充當(dāng)角色的說明。從云計(jì)算技術(shù)角度來分，云計(jì)算大約有4部分構(gòu)成：物理資源、虛擬化資源、中間件資源、和服務(wù)接口，如圖5所示：SOA構(gòu)建度△服務(wù)接口服務(wù)注冊JJJ」服務(wù)查找|服務(wù)訪問SOA構(gòu)建度△服務(wù)接口服務(wù)注冊JJJ」服務(wù)查找|服務(wù)訪問服務(wù)工作流管理中間件用尸環(huán)境配置用戶管理帳號管理■JVAAJ任務(wù)管理映像部署和管理］任務(wù)調(diào)度任務(wù)執(zhí)行生命期管理］用戶文互管理|使用計(jì)費(fèi)1仇載均衡故障橙測故障恢復(fù)監(jiān)視統(tǒng)計(jì)］資源管理廠、1t資源池計(jì)算資源池存儲資源池網(wǎng)絡(luò)資源池?cái)?shù)據(jù)資源池軟件資源池JJ物理資源計(jì)算機(jī)存儲器網(wǎng)絡(luò)設(shè)施教據(jù)庫軟件1圖5云計(jì)算技術(shù)體系結(jié)構(gòu)服務(wù)接口：統(tǒng)一規(guī)定了在云計(jì)算時(shí)代使用計(jì)算機(jī)的各種規(guī)范、云計(jì)算服務(wù)的各種標(biāo)準(zhǔn)等，用戶端與云端交互操作的入口，可以完成有用戶或服務(wù)注冊，對服務(wù)的定制和使用。服務(wù)管理中間件：在云計(jì)算技術(shù)中，中間件位于服務(wù)和服務(wù)器集群之間，提供管理和服務(wù)即云計(jì)算體系結(jié)構(gòu)中的管理系統(tǒng)。對標(biāo)識、認(rèn)證、授權(quán)、目錄、安全性等服務(wù)進(jìn)行標(biāo)識化化操作，為應(yīng)用提供統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)化程序接口和協(xié)議，隱藏底層硬件、操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡(luò)的異構(gòu)性，統(tǒng)一管理網(wǎng)絡(luò)資源。虛擬化資源：指一些可以實(shí)現(xiàn)一定操作具有一定功能，但其本身是虛擬而本身真是的資源，如計(jì)算池、存儲池和網(wǎng)絡(luò)池、數(shù)據(jù)庫資源等，通過軟件技術(shù)來實(shí)現(xiàn)相關(guān)的虛擬化功能，包括虛擬環(huán)境、虛擬系統(tǒng)、虛擬平臺。物理資源：主要指能支持計(jì)算機(jī)正常運(yùn)行的一些硬件設(shè)備及技術(shù)，可以是價(jià)格低廉的PC,也可以是價(jià)格昂貴的服務(wù)器及磁盤陣列等設(shè)備，可以通過現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)計(jì)算和并行技術(shù)、分布式技術(shù)將分散的計(jì)算機(jī)組成一個(gè)可以提供超強(qiáng)功能的集群用于計(jì)算和存儲等云計(jì)算操作。在云計(jì)算時(shí)代，本地計(jì)算機(jī)可能不再像傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)那樣需要空間足夠的硬盤、大功率的處理器和大容量的內(nèi)存，指需要一些必要的硬件設(shè)備如網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和基本的輸入輸出設(shè)備等。五、典型云計(jì)算平臺Google的云計(jì)算技術(shù)實(shí)際上是針對Google特定的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序而定制的。針對內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)規(guī)模超大的特點(diǎn)，Google提出了一整套基于分布式并行集群方式的基礎(chǔ)架構(gòu)，利用軟件的能力來處理集群中經(jīng)常發(fā)生的節(jié)點(diǎn)失效問題。從2003年開始，Google連續(xù)幾年在計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研究領(lǐng)域的最頂級會議與雜志上發(fā)表論文，揭示其內(nèi)部的分布式數(shù)據(jù)處理方法，向外界展示其使用的云計(jì)算核心技術(shù)。從其近幾年發(fā)表的論文來看，Google使用的云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)模式包括四個(gè)相互獨(dú)立又緊密結(jié)合在一起的系統(tǒng)。包括Google建立在集群之上的文件系統(tǒng)GoogleFileSystem，針對Google應(yīng)用程序的特點(diǎn)提出的Map/Reduce編程模式，分布式的鎖機(jī)制Chubby以及Google開發(fā)的模型簡化的大規(guī)模分布式數(shù)據(jù)庫BigTable。MapReduceBigTable?ChubbyGFSGoogIe文件系統(tǒng)GFS(GoogIeFileSystem)并行數(shù)據(jù)處理MapReduce結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)表BigTable分布式鎖管理Chubby（一）GoogleFileSystem文件系統(tǒng)為了滿足Google迅速增長的數(shù)據(jù)處理需求，Google設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了Google文件系統(tǒng)(GFS，GoogleFileSystem)。GFS與過去的分布式文件系統(tǒng)擁有許多相同的目標(biāo)，例如性能、可伸縮性、可靠性以及可用性。然而，它的設(shè)計(jì)還受到Google應(yīng)用負(fù)載和技術(shù)環(huán)境的影響。主要體現(xiàn)在以下四個(gè)方面：集群中的節(jié)點(diǎn)失效是一種常態(tài)，而不是一種異常。由于參與運(yùn)算與處理的節(jié)點(diǎn)數(shù)目非常龐大，通常會使用上千個(gè)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行共同計(jì)算，因此，每時(shí)每刻總會有節(jié)點(diǎn)處在失效狀態(tài)。需要通過軟件程序模塊，監(jiān)視系統(tǒng)的動態(tài)運(yùn)行狀況，偵測錯(cuò)誤，并且將容錯(cuò)以及自動恢復(fù)系統(tǒng)集成在系統(tǒng)中。Google系統(tǒng)中的文件大小與通常文件系統(tǒng)中的文件大小概念不一樣，文件大小通常以G字節(jié)計(jì)。另外文件系統(tǒng)中的文件含義與通常文件不同，一個(gè)大文件可能包含大量數(shù)目的通常意義上的小文件。所以，設(shè)計(jì)預(yù)期和參數(shù)，例如I/O操作和塊尺寸都要重新考慮。Google文件系統(tǒng)中的文件讀寫模式和傳統(tǒng)的文件系統(tǒng)不同。在Google應(yīng)用(如搜索)中對大部分文件的修改，不是覆蓋原有數(shù)據(jù)，而是在文件尾追加新數(shù)據(jù)。對文件的隨機(jī)寫是幾乎不存在的。對于這類巨大文件的訪問模式，客戶端對數(shù)據(jù)塊緩存失去了意義，追加操作成為性能優(yōu)化和原子性(把一個(gè)事務(wù)看做是一個(gè)程序。它要么被完整地執(zhí)行，要么完全不執(zhí)行)保證的焦點(diǎn)。文件系統(tǒng)的某些具體操作不再透明，而且需要應(yīng)用程序的協(xié)助完成，應(yīng)用程序和文件系統(tǒng)API的協(xié)同設(shè)計(jì)提高了整個(gè)系統(tǒng)的靈活性。例如，放松了對仔FS一致性模型的要求，這樣不用加重應(yīng)用程序的負(fù)擔(dān)，就大大簡化了文件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。還引入了原子性的追加操作，這樣多個(gè)客戶端同時(shí)進(jìn)行追加的時(shí)候，就不需要額外的同步操作了?？傊珿FS是為Google應(yīng)用程序本身而設(shè)計(jì)的。據(jù)稱，Google已經(jīng)部署了許多GFS集群。有的集群擁有超過1000個(gè)存儲節(jié)點(diǎn)，超過300T的硬盤空間，被不同機(jī)器上的數(shù)百個(gè)客戶端連續(xù)不斷地頻繁訪問著。圖7給出了GoogleFileSystem的系統(tǒng)架構(gòu)，一個(gè)GFS集群包含一個(gè)主服務(wù)器和多個(gè)塊服務(wù)器，被多個(gè)客戶端訪問。文件被分割成固定尺寸的塊。在每個(gè)塊創(chuàng)建的時(shí)候，服務(wù)器分配給它一個(gè)不變的、全球惟一的64位塊句柄對它進(jìn)行

標(biāo)識。塊服務(wù)器把塊作為linux文件保存在本地硬盤上，并根據(jù)指定的塊句柄和字節(jié)范圍來讀寫塊數(shù)據(jù)。為了保證可靠性，每個(gè)塊都會復(fù)制到多個(gè)塊服務(wù)器上，缺省保存三個(gè)備份。主服務(wù)器管理文件系統(tǒng)所有的元數(shù)據(jù)，包括名字空間、訪問控制信息和文件到塊的映射信息，以及塊當(dāng)前所在的位置。GFS客戶端代碼被嵌入到每個(gè)程序里，它實(shí)現(xiàn)了Google文件系統(tǒng)API，幫助應(yīng)用程序與主服務(wù)器和塊服務(wù)器通信，對數(shù)據(jù)進(jìn)行讀寫?？蛻舳烁鞣?wù)器交互進(jìn)行元數(shù)據(jù)操作，但是所有的數(shù)據(jù)操作的通信都是直接和塊服務(wù)器進(jìn)行的。客戶端提供的訪問接口類似于POSIX接口，但有一定的修改，并不完全兼容POSIX標(biāo)準(zhǔn)。通過服務(wù)器端和客戶端的聯(lián)合設(shè)計(jì)，GoogleFileSystem能夠針對它本身的應(yīng)用獲得最大的性能以及可用性效果。GFS主節(jié)點(diǎn)管理節(jié)點(diǎn)C1客戶端客戶端客戶端客戶端客戶端圖7（二）Google的云應(yīng)用GFS主節(jié)點(diǎn)管理節(jié)點(diǎn)C1客戶端客戶端客戶端客戶端客戶端圖7除了上述的云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施之外，Google還在其云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施之上建立了一系列新型網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序。由于借鑒了異步網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)腤eb2.0技術(shù)，這些應(yīng)用程序給予用戶全新的界面感受以及更加強(qiáng)大的多用戶交互能力。其中典型的Google云計(jì)算應(yīng)用程序就是Google推出的與MicrosoftOffice軟件進(jìn)行競爭的Docs網(wǎng)絡(luò)服務(wù)程序（oogleDocs是一個(gè)基于Web的工具，它有跟MicrosoftOffice相近的編輯界面，有一套簡單易用的文檔權(quán)限管理，而且它還記錄下所有用戶對文檔所做的修改。GoogleDocs的這些功能令它非常適用于網(wǎng)上共享與協(xié)作編輯文檔。GoogleDocs甚至可以用于監(jiān)控責(zé)任清晰、目標(biāo)明確的項(xiàng)目進(jìn)度。當(dāng)前，GoogleDocs已經(jīng)推出了文檔編輯、電子表格、幻燈片演示、日程管理等多個(gè)功能的編輯模塊，能夠替代MicrosoftOffice相應(yīng)的一部分功能。值得注意的是，通過