【文档说明】操作系统总结课件.ppt，共(52)页，1.965 MB，由小橙橙上传

转载请保留链接：https://www.ichengzhen.cn/view-55012.html

以下为本文档部分文字说明：

内容云计算概念云计算特点云计算分类云计算架构云计算关键技术云计算举例云计算“云计算”，当前IT业“热话”，Google、IBM、Amazon、Sun、Microsoft…IT业世界级公司力捧的新计算模式案例一2008年3月19日上午10点，美国国家档案馆公开了希拉里.克林顿在1993~

2001年作为第一夫人期间的白宫日程档案。华盛顿邮报希望将这些档案在第一时间上传到互联网，以便公众查询。具有极高的社会关注度和新闻时效性。这些档案是不可检索的低质量PDF文件，若想将其转换为可以检索并便于浏览的文件格式，需要进行再处理。据估

算，仅每一页的操作，以报社现有的计算能力就需要30分钟。华盛顿邮报将档案的转换工程交给AmazonEC2(ElasticComputeCloud)。AmazonEC2同时使用200个虚拟服务器实例，每个服务器的单页平均处理时间都缩短为1分钟

，并在9小时内将所有档案转换完毕，以最快的速度将这些第一手资料呈现给读者。案例二Giftag是一款Web2.0应用，它能被以插件的形式安装在IE浏览器上。互联网用户在浏览网页，尤其在浏览购物网站的时候，可利用这个插件将心仪的商品加入到由Giftag维护的商品清单中，并将这

个清单与好友分享。这个应用一经推出，便广泛流行起来，注册用户数量激增，每天Giftag的服务器都要响应百万计的请求，并存储用户提交的海量信息，没过多久服务器就不堪重负。Giftag将应用迁移到GoogleAppEngine(GAE)平台，基于GAE的开放API，Giftag

可利用Google具有伸缩性的计算处理性能来响应高峰期的用户请求，利用Google的分布式数据库来存储用户数据，甚至可以使用Gmail邮箱和Google的搜索功能来增强用户体验。Giftag实现了一个初创的Web2.0应用向一个稳定的、持续增长的网络服务的平稳过渡。案例三IBM作为全球整合的大型

跨国企业，在全球共拥有8所研究院，汇聚了3000多位顶尖级的科学家和研究员。在他们之中共有6位诺贝尔奖获得者和6位图灵奖获得者，其中仅2008年一年就有4186项专利从这8所研究院里诞生。在这里，每天都

有不计其数的科学实验在进行着，其中有些实验需要有海量的计算和存储资源作为支撑。虽然每所研究院都配备了先进的IT设备，但仍然满足不了某些实验的需求；研究院分布在世界各地，处于不同的时区和大陆，为合作科研提出了挑战。为了给研究部门的创新提供源源不断地支持，也为提高各研究院间的沟通协作效率，IBM公

司构建了IBMResearchComputeCloud(RC2)将分散在各研究院的资源系统（服务器、存储等）整合，为公司内部所使用。该系统为科研人员提供了共享计算和存储资源的平台，通过任务调度和安排，为每一项

科学实验提供了有保障的动态资源供给，不需科研人员管理这些资源，为IBM公司不断深入的创新提供了强大的推动力。云计算概念——Wikipedia.com云计算是一种能够将动态伸缩的虚拟化资源通过互联网以服务的方式提供给用户的计算模式

，用户不需要知道如何管理那些支持云计算的基础设施。云计算概念——Whatis.com云计算是一种通过网络连接来获取软件和服务的计算模式，云计算使得用户可以获得使用超级计算机的体验，用户通过笔记本电脑与手机上的瘦客户端接入云中获得需要的资源。云

计算概念——商业周刊Google的云就是由网络连接起来的几十万甚至上百万台的廉价计算机，这些大规模的计算机集群每天都处理着来自互联网上的海量检索数据和搜索业务请求。云计算概念——IBM云计算是一种共享的网络交付信息服务的模式，云服务的使用者看到的只有服务本身，而不用关心相关基础

设施的具体实现。软件和硬件都是资源并被封装为服务，用户可以通过互联网按需地访问和使用。云计算概念云计算(CloudComputing)是在极大规模上可扩展的信息技术能力向外部客户作为服务来提供的一种计算方式，是分布式处理(D

istributedComputing)、并行处理(ParallelComputing)和网格计算(GridComputing)的发展，或者说是这些计算机科学概念的商业实现。基于互联网的超级计算模式--即把存储于个人

电脑、移动电话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。云计算也是“普适计算”的一个具体的应用云计算概念“云”就是计算机群，每一群包括了几十万台、甚至上百万台计算机。“云”会替我们做存储和计算的工作。“云”中的计算机可以随时更新，保证“云”长生不老。我们只需要一台能上

网的电脑，不需关心存储或计算发生在哪朵“云”上，但一旦有需要，可以在任何地点用任何设备，如电脑、手机等，快速地计算和找到这些资料。再也不用担心资料丢失。云计算概念云计算是一项企业和消费者可以随时通过网络访问到的应用服务。云计算的迅速崛起要求高性能计算和“超级”存储。云

计算概念李开复(现任Google全球副总裁、中国区总裁)打了一个形象的比喻：钱庄。最早人们只是把钱放在枕头底下，后来有了钱庄，很安全，不过兑现起来比较麻烦。现在发展到银行可以到任何一个网点取钱，甚至通过ATM，或者国外的渠道。比尔·盖茨1

989年在谈论“计算机科学的过去现在与未来时”时说：“用户只需要640K的内存就足够了。”那时，所有的程序都很省很小，100MB的硬盘简直用不完。云计算概念“云”是一种隐喻，指代基于Internet的系统平台。在云的背后隐藏着大量的计算资源，包

括软件和硬件。例如，分布式计算软件、计算机集群、存储设备、网络基础设施等。“云”的来源：在计算机网络拓扑图中，一般用一朵云来表示Internet网。云计算概念推动云计算的发展?日益膨胀的能耗、人员和硬件的费用成本，数据中心空间的日益匮乏以及用户对加速和简化网络配置和管理的迫切愿望

。云计算成为可能?几乎无限的带宽，日益成熟的虚拟化技术和多用途体系架构，以及服务器无比强大的实用性。当用户需要完成一项资源消耗巨大的项目却不想额外购买硬件或者为此增加人员成本时，云计算无疑是个不错的选择。云计算概念目前大多数的数据中心都是10多年前创建起来的，运作成本很高，而且

不能有效利用能源。IT经理们期望升级到一种敏捷的、可扩展的、性能更高、成本效率更高的服务器和存储系统，而且这些服务器和存储系统采用了更多的自动化技术、共享资源、更少的能源，并且可以在通用服务器上运行。而且这种新系统必须可以全天候提供稳定的Web服务，这是高性能计算的最大好处。云计算概念硬件为

中心软件为中心服务为中心PCC/S云计算云计算的特点云计算提供了最可靠、最安全的数据存储中心，用户不用再担心数据丢失、病毒入侵等麻烦。很多人觉得数据只有保存在自己看得见、摸得着的电脑里才最安全，其实不然。你的电脑可能

会因为自己不小心而被损坏，或者被病毒攻击，导致硬盘上的数据无法恢复，而有机会接触你的电脑的不法之徒则可能利用各种机会窃取你的数据。当你的文档保存在类似GoogleDocs的网络服务上，当你把自己的照片上传到类似Google

PicasaWeb的网络相册里，你就再也不用担心数据的丢失或损坏。因为在“云”的另一端，有全世界最专业的团队来帮你管理信息，有全世界最先进的数据中心来帮你保存数据。同时，严格的权限管理策略可以帮助你放心地与你指定的人共享数据。云计算的特点云计算对用户端的设备要求最

低，使用起来也最方便。大家都有过维护个人电脑上种类繁多的应用软件的经历。为了使用某个最新的操作系统，或使用某个软件的最新版本，我们必须不断升级自己的电脑硬件。为了打开朋友发来的某种格式的文档，我们不得不疯狂寻找并下载某个应用软件。为了防止在下载时引入病毒，我们不

得不反复安装杀毒和防火墙软件。所有这些麻烦事加在一起，对于一个刚刚接触计算机，刚刚接触网络的新手来说不啻一场噩梦！如果你再也无法忍受这样的电脑使用体验，云计算也许是你的最好选择。你只要有一台可以上网的电脑，有一个你喜欢的浏览器，你要做的就是在浏览器中

键入URL，然后尽情享受云计算带给你的无限乐趣。你可以在浏览器中直接编辑存储在“云”的另一端的文档，你可以随时与朋友分享信息，再也不用担心你的软件是否是最新版本，再也不用为软件或文档染上病毒而发愁。因为在“云”的另一端，有专业的IT人员帮你维护硬

件，帮你安装和升级软件，帮你防范病毒和各类网络攻击，帮你做你以前在个人电脑上所做的一切。云计算的特点云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。回想一下，你自己的联系人信息是如何保存的。一个最常见的情形是，你的手机里存储了几百个联系人的电话号码，你的个人电脑或笔记本电脑里则存储了几百个电

子邮件地址。为了方便在出差时发邮件，你不得不在个人电脑和笔记本电脑之间定期同步联系人信息。买了新的手机后，你不得不在旧手机和新手机之间同步电话号码。还有你的PDA以及你办公室里的电脑。考虑到不同设备的数据同步方法种类繁多，操作复杂，要在这许多不同的设备

之间保存和维护最新的一份联系人信息，你必须为此付出难以计数的时间和精力。这时，你需要用云计算来让一切都变得更简单。在云计算的网络应用模式中，数据只有一份，保存在“云”的另一端，你的所有电子设备只需要连接互联网，

就可以同时访问和使用同一份数据。当然，这一切都是在严格的安全管理机制下进行的，只有对数据拥有访问权限的人，才可以使用或与他人分享这份数据。云计算的特点云计算为我们使用网络提供了几乎无限多的可能。为存储和管理数据提供了几

乎无限多的空间。为我们完成各类应用提供了几乎无限强大的计算能力。想像一下，当你驾车出游的时候，只要用手机连入网络，就可以直接看到自己所在地区的卫星地图和实时的交通状况，可以快速查询自己预设的行车路线，可以请网络上的好友推荐附近最好的景区和餐馆，可以快速预订目的地的宾馆，还

可以把自己刚刚拍摄的照片或视频剪辑分享给远方的亲友……离开了云计算，单单使用个人电脑或手机上的客户端应用，我们是无法享受这些便捷的。个人电脑或其他电子设备不可能提供无限量的存储空间和计算能力，但在“云”的另一端，由数千台、数万台甚至更多服务器组成的庞大的集群却可以轻易地做到

这一点。个人和单个设备的能力是有限的，但云计算的潜力却几乎是无限的。当你把最常用的数据和最重要的功能都放在“云”上时，相信你对电脑、应用软件乃至网络的认识会有翻天覆地的变化，你的生活也会因此而改变。云计算的特点数据在云端：不怕丢失,不必备份,可以任意点的恢复；软件在云端：不必下载自动升级；无所不

在的计算：在任何时间，任意地点，任何设备登录后就可以进行计算服务；无限强大的云计算：具有无限空间的，无限速度。云计算的分类按服务类型分类基础设施云：为用户提供底层的、接近于直接操作硬件资源的服务接口。通过调用这些接口，用户可直接获得计算和存储能力。但用户需进行大量的工作来设计和实现自己的应用。A

mazonEC2平台云：为用户提供托管平台，用户可将开发和运营的应用托管到云平台中。但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，应用类型也会受到限制。GoogleAppEngine应用云：为用户提供可为其直接所用的应用。一般针对某一项特定

的功能。云计算的分类分类服务类型运用的灵活性运用的难易程度基础设施云接近原始的计算存储能力高难平台云应用的托管环境中中应用云特定功能的应用低易云计算的分类按服务范围分类公有云私有云混合云云计算的架构云计算的架构云计算的架构并不是所有云都必须在这三个层次上分

别提供服务。对于云提供商，交付的层次越高，其内部需要实现的功能越多。位于云架构上层的云提供商在为用户提供该层的服务时，同时要实现该架构下层所必须具备的功能。云计算的架构——Iaas(Infrastruct

ureasaService)Iaas(InfrastructureasaService)基础设施即服务由数据中心中大规模的服务器集群组成。可跨数据中心。是经过虚拟化的硬件资源（计算、存储、网络等）和相关管理功能的集合。Iaas交付给用户的是

基本的基础设施资源。可根据用户的需求进行动态分配。用户无需购买、维护硬件设备和相关软件系统，可直接在Iaas层上构建自己的平台和应用。AmazonEC2提供了典型的基础设施服务。Iaas的基本功能资源抽象屏蔽掉硬件产品上的差异。对每种硬

件资源提供统一的管理逻辑和接口。抽象往往具有多个层次，如虚拟机、集群、虚拟数据中心、云等若干层次分明的资源抽象，为上层资源管理逻辑定义了操作的对象和粒度。存储虚拟化方面主流的技术包括：GoogleFileSystem、HadoopDistributedFileS

ystemIaas的基本功能资源监控是负载平衡的前提。对不同类型的资源监控方法不同。•CPU：监控使用率；•内存和存储：除了监控使用率，还会根据需要监控读写操作；•网络：需对网络实时的输入、输出及路由状态进行监控。Iaas的基本功能负载管理将负载进行转移，即从负载过

高节点转移到负载过低节点，使所有资源在整体负载和整体利用率上趋于平衡。Iaas的基本功能数据管理实现各种类型数据的完整性、可靠性和可管理性。完整性要求数据状态在任何时间都是确定的，要求任何时候数据都能被正确地读取并在写操作上进行适当的同步；可靠性

要求将数据的损坏和丢失几率降到最低（冗余备份）可管理性要求数据能够被管理员及上层服务提供者以一种粗粒度和逻辑简单的方式管理。Iaas的基本功能资源部署通过自动化部署流程将资源交付给上层应用，使基础设施变得可用。初始化部署+动态部署动态部署典型场景实现基础设施的动态

可伸缩性：在极短时间内根据具体用户需求和服务状态的变化而调整。当问题规模增大时，将服务实例从数个扩展到数千个，并使用户自动获得所需资源。故障恢复和硬件维护：能够复制故障服务器的数据和运行环境，并通过动态资

源部署在另外一个节点上建立起相同的环境，保证服务从故障中快速恢复。Iaas的基本功能安全管理保证基础设施资源被合法地访问和使用。提供可靠的防护机制来保证云中的数据是安全的，并提供安全审查机制保证对云数据的操作都是经过授权、是可追踪的。如何在云环境中控制代码的行为，识别恶意代码和病毒代码成为新的挑

战。如何通过安全策略阻止管理人员泄露数据也需考虑。Iaas的基本功能计费管理云计算倡导按量计费的计费模式。通过监控上层的使用情况，可计算出在某个时间段内应用所消耗的存储、网络、内存等资源，并根据计算结果向用户收费。采用适当的替代方式保证用户业务的顺利完成，同时降低用户需要支付的费用（海量数据传

输，网络传输、移动存储设备）云计算的架构——Paas(PlatformasaService)Paas（PlatformasaService）平台即服务软件生命周期相对于动态变化的业务求求格外漫长，云计算的出现有望加速产品、服务和解决方案的交付速度。平台层为用户的应用提供

开发、运行和运营环境，同时满足应用的业务动态需求，按需提供底层资源的伸缩。Paas交付给用户的是丰富的“云中间件”资源，包括应用容器、数据库和消息处理等。Paas面向的并不是普通的终端用户，而是软件开发人员，他们可以充分利用这些开放的资源开发定制化的服

务。GoogleAppEngine是典型的Paas实例。云计算的架构——Paas(PlatformasaService)在Paas上开发应用和传统模式相比的优势应用的开发和运行都是基于同样的平台，兼容性问题较少。开发者无需考

虑应用的可伸缩性、服务容量等问题，因为Paas都已提供。Paas提供的运营管理功能还能帮助开发人员对应用进行监控和计费。Paas的基本功能提供开发测试环境定义应用模型，包括编程语言、应用的元数据模型、应用的打包发布格式。提供代码库（SDK）和API，包括界面绘制

、消息机制等。在线和离线的测试环境。Paas的基本功能提供运行时环境完成开发测试工作后，开发人员需要做的就是对应用进行部署上线，将打好包的应用上传到远程的云平台上。平台层与传统的应用运行环境相比，必须具备三个重要特性：隔离性、可伸缩性和资源的可复用性。隔离性应用间隔离：不同应

用之间在运行时不会相互干扰（业务和数据处理）；用户间隔离：同一解决方案的不同用户之间相互隔离。可伸缩性平台层分配给应用的处理、存储和带宽能根据工作负载或业务规模的变化而变化。资源可复用性是伸缩性的保证。Paas的基本功能运营环境提供升级流

程的自动化向导，简化开发人员对应用的升级；应用运行过程中，平台层需要对应用进行监控（当前的工作负载、错误、异常、所消耗的资源）；程序卸载与相应数据的处理；统计计费：根据资源使用和应用访问情况进行计费（细粒度）云

计算的架构——SaaS(SoftwareasaService)SaaS(SoftwareasaService)软件即服务是运行在云平台层上的应用的集合，每个应用对应一个业务需求。不同于基础设施和平台层，应用层上运行的软件

千变万化，新应用层出不穷，想要定义应用层的基本功能十分困难。标准应用：是常用软件的云上版本，提供的服务是标准的、一致的，用户除了界面上的个性化设定，不具有更深入的自定义功能。如：Google的文档服务GoogleDocs；客户应用：开发好标准的功能模块，允许用户进行不限于界面的深度定制，一般

针对企业级用户，需要用户进行相对复杂的自定义和二次开发。其提供商是传统的企业IT解决方案提供商的云上版本。（客户管理系统CRM、企业资源计划系统ERP）；多元应用：满足特定用户的多元化需求。GoogleAppEngine平台上已出现了数量众多的多元应用。Mutiny为身处旧金山的用户提供地铁

和公交的时刻表服务；TheOptionLab为投资者提供期权交易策略制定、风险分析、收益预期等方案；FitnessChart帮助正在进行健身练习的用户记录体重、脂肪率等数据，可跟踪自己的健身计划，对效果进行评估云计算关键技术快速部署

（资源和虚拟机）按需部署云计算环境中资源和应用不但规模变化范围大且动态性高。并行部署协同部署资源调度：在特定的资源环境下，根据一定的资源使用规则，在不同的资源使用者之间进行资源调整。在计算任务所在的机器上调整它的资源使用量将计算任务转移到其他机器上——进程的动态

迁移技术云计算关键技术多租户技术使大量用户能够共享软硬件资源，每个用户能按需使用资源，能够对软件服务进行客户化配置，不影响其他用户的使用海量处理技术对大规模数据进行计算和分析，通常数据规模可达TB甚至PB级别。当今最流行的海量数据处理的编程模型是Google公

司的JefferyDean等人设计的MapReduce编程模型，将一个任务分成很多更细粒度的子任务，这些子任务能够在空闲的处理节点之间调度。云计算关键技术大规模消息通信应保证消息在传输过程中不丢失。消息通信服务必须能够伸缩，从而支持大规模节点同时执行高性能的消息读写操作。消息传递的

安全性消息通信效率大规模分布式存储利用多台服务器的存储资源来满足单台服务器所不能满足的存储需求GoogleFileSystem(GFS)是Google设计的可伸缩的分布式文件系统许可证管理和计费云平台举例IBM蓝云计算平台IBM的云计算计划取名为蓝云(BlueCloud)，和其超级计算机蓝色基因的

取名类似，IBM开发蓝云的目的，是帮助用户充分利用云计算，包括云应用的能力，通过基于SOA的Web服务，与现有的IT基础架构集成。蓝云将特别关注IT管理简化方面的突破性需求，以保证安全性、隐私性、可靠性、高使用率和高效率。另外，云计算主要针对现有的和即将出现的大规模数据密集型工作负载。IB

M的蓝云计算平台由数据中心、IBMTivoli配置管理器、IBMTivoliMonitoring、IBMWebsphere应用服务器、IBMDB2和虚拟组件构成。所有的请求都由Web2.0组件来处理。然后转发到Tivoli配置管

理器，进行服务器的分配或解除分配。为了最大化平台的计算能力，通过XEN虚拟平台来扩展蓝云的计算能力。云平台举例云平台举例Google云计算平台Google公司所构建的Google集群系统（ClusterSystem）是目前最为

成功的商用集群系统，它将超过15,000台普通的商用PC机进行组合，通过软件容错，并采用MapReduce技术将WEB搜索引擎并行化，从而实现了目前世界上最大最强的网页搜索引擎系统，其性能价格比能够达到同等性能但由相对处理器个数较少其价格昂贵的高端服务器构建的系统

要高许多。Google公司的云计算平台是在其搜索引擎平台上搭建的，Google通过Google文件系统（GFS）实现存储，然后采用BigTable技术来作为其数据库，实现结构化、半结构化数据存储，通过MapReduce（Google开发的

编程模型）来处理和产生大量数据集的相关实现,用于大规模数据集(大于1TB)的并行运算。使用这种技术实现的编程框架,能够使程序员不需要任何并行以及分布式系统的经验,就能够容易地使用大型分布式系统的资源。通过Chubby技术，来进行云计算的互斥和同步，实现进程锁

控制管理。云平台举例云平台举例Yahoo云计算平台Yahoo公司，一直致力于云计算平台中同Google的竞争，其核心技术是Hadoop技术，是云计算的初级阶段的实现，是一个用于运行应用程序在大型集群的廉

价硬件设备上的框架。Hadoop为应用程序透明的提供了一组稳定/可靠的接口和数据运动。在Hadoop中实现了类似于GoogleMapReduce，它能够把应用程序分割成许多很小的工作单元，每个单元可以在任何

集群节点上执行或重复执行。此外，Hadoop还提供一个分布式文件系统用来在各个计算节点上存储数据，并提供了对数据读写的高吞吐率。由于应用了MapReduce和分布式文件系统使得Hadoop框架具有高容错性，它会自动处理失败节点。已经在具有600个节点的集群测

试过Hadoop框架。这个分布式框架很有创造性，而且有极大的扩展性，微软致力于收购Yahoo的原因之一也是想借助Yahoo当前在云计算同Google的竞争能力来致力于云计算平台的研发。与传统模式的比较买外部服务实现模式技术模式商业模式人机界面传统方式云计算可扩展,有弹性,动态,多用户所用即所付通过

Internet使用IFaPs(IP,HTML,HTTP)买设备开发系统用户单一支付设备和劳动力费用互联网/局域网谢谢！