云資源管理與虛擬化技術 第3章 云計算 平臺及關鍵技術

第3章云計算平臺及關鍵技術3.1主要云計算平臺3.2云計算的關鍵技術 3.1主要云計算平臺

1.Google的云計算基礎設施

由分布式文件系統(tǒng)GoogleFileSystem(GFS)、大規(guī)模分布式數(shù)據(jù)庫BigTable、程序設計模式MapReduce、分布式鎖機制Chubby等幾個既相互獨立又緊密結合的系統(tǒng)組成。圖3－1

GFS的體系結構

2.IBM的“藍云”計算平臺

IBM的“藍云(BlueCloud)”計算平臺由一個數(shù)據(jù)中心、IBMTivoli監(jiān)控軟件、IBMDB2數(shù)據(jù)庫、IBMTivoli部署管理軟件、IBMWebSphere應用服務器以及開源虛擬化軟件和一些開源信息處理軟件共同組成。圖3－2

IBM“藍云”的體系結構

3.Sun的云基礎設施

Sun提出的云基礎設施體系結構包括服務、應用程序、中間件、操作系統(tǒng)、虛擬服務器、物理服務器等6個層次。

4.微軟的WindowsAzure云平臺

?全球基礎服務層(GlobalFoundationService，GFS)，由遍布全球的第四代數(shù)據(jù)中心構成

?云基礎設施服務層(CloudInfrastructureService)以WindowsAzure操作系統(tǒng)為核心，主要從事虛擬化計算資源管理和智能化任務分配

?應用服務平臺，它發(fā)揮著構件(buildingblock)的作用，為用戶提供一系列的服務，如Live服務、NET服務、SQL服務等

?客戶服務層，如WindowsLive、OfficeLive、ExchangeOnline等微軟的WindowsAzure云平臺架構

5.Amazon的彈性計算云

Amazon的彈性計算云(ElasticComputeCloud，EC2)平臺建立在公司內部的大規(guī)模計算機、服務器集群上，為用戶提供網(wǎng)絡界面操作在“云端”運行的各個虛擬機實例(Instance)。用戶只需為自己所使用的計算平臺實例付費，運行結束后，計費也隨之結束。圖3－5

Amazon的彈性計算云

6.學術領域提出的云平臺

LuisM.Vaquero等人從云計算參與者的角度設計了一種云計算平臺的層次結構。該結構中，服務提供商負責為服務消費者提供通過網(wǎng)絡訪問的各種應用服務，基礎架構提供商以服務的形式提供基礎設施給服務提供商，從而降低服務提供商的運行成本，提供了更大靈活性和可伸縮性。

美國伊利諾伊大學(UniversityofIllinois)的RobertL.Grossman等人提出并實現(xiàn)了一種基于高性能廣域網(wǎng)的云計算平臺Sector/Sphere，實驗測試顯示性能方面優(yōu)于Hadoop。

澳大利亞墨爾本大學(UniversityofMelbourne)的RajkumarBuyya等人提出了一種面向市場資源分配的云計算平臺原型，其中包括用戶(User/Broker)、服務等級協(xié)議資源分配(SLAResourceAllocator)、虛擬機(VM)、物理機器(PhysicalMachine)等4個實體(層次)。

7.國內云平臺

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3.2云計算的關鍵技術

快速部署(RapidDeployment)

數(shù)據(jù)中心管理員和用戶一直在追求更快、更高效、更靈活的部署方案。云計算環(huán)境對快速部署的要求將會更高。

首先，在云環(huán)境中資源和應用不僅變化范圍大而且動態(tài)性高。用戶所需的服務主要采用按需部署方式。

其次，不同層次云計算環(huán)境中服務的部署模式是不一樣的。

另外，部署過程所支持的軟件系統(tǒng)形式多樣，系統(tǒng)結構各不相同，部署工具應能適應被部署對象的變化。

2.資源調度(ResourceDispatching)

資源調度是指在特定環(huán)境下，根據(jù)一定的資源使用規(guī)則，在不同資源使用者之間進行資源調整的過程。

虛擬機的出現(xiàn)使得所有的計算任務都被封裝在一個虛擬機內部。虛擬機的核心技術是虛擬機監(jiān)控程序，它在虛擬機和底層硬件之間建立一個抽象層，把操作系統(tǒng)對硬件的調用攔截下來，并為該操作系統(tǒng)提供虛擬的內存和CPU等資源。

3.大規(guī)模數(shù)據(jù)處理(MassiveDataProcessing)

以互聯(lián)網(wǎng)為計算平臺的云計算會廣泛地涉及大規(guī)模數(shù)據(jù)處理任務。當今流行的大規(guī)模數(shù)據(jù)處理的編程模型是ApacheHadoop的MapReduce編程模型。

MapReduce編程模型將一個任務分成很多更細粒度的子任務，這些子任務能夠在空閑的處理節(jié)點之間調度，使得處理速度越快的節(jié)點處理越多的任務，從而避免處理速度慢的節(jié)點延長整個任務的完成時間。

4.大規(guī)模消息通信(MassiveMessageCommunication)

云計算的一個核心理念就是資源和軟件功能都是以服務的形式發(fā)布的，不同服務之間經(jīng)常需要進行消息通信協(xié)作，因此，可靠、安全、高性能的通信基礎設施對于云計算的成功至關重要。

異步消息通信機制可以使得云計算每個層次中的內部組件之間及各個層次之間解耦合，并且保證云計算服務的高可用性。

5.大規(guī)模分布式存儲(MassiveDistributedStorage)

分布式存儲要求存儲資源能夠被抽象表示和統(tǒng)一管理，并且能夠保證數(shù)據(jù)讀/寫操作的安全性、可靠性、性能等各方面要求。

分布式文件系統(tǒng)允許用戶像訪問本地文件系統(tǒng)一樣訪問遠程服務器的文件系統(tǒng)，用戶可以將自己的數(shù)據(jù)存儲在多個遠程服務器上，分布式文件系統(tǒng)基本上都有冗余備份機制和容錯機制，以保證數(shù)據(jù)讀/寫的正確性。

6.虛擬化技術

虛擬化的核心理念是以透明的方式提供抽象的底層資源，這種抽象方法并不受地理位置或底層資源的物理配置所限。虛擬化技術能夠靈活組織多種計算資源，解除上、下層資源的綁定和約束關系，提升資源使用效