云计算 （Cloud Computing） 胡建华 2015-11

内容提纲 云计算 云计算发展历史 云计算的主要特征 云计算的产品介绍

餐饮模式 餐馆 美食城 网上美食城…… 家庭厨房 做饭麻烦（人懒），投资大（房价高），浪费严重（有时不用） 不用做饭，食物相对少，有时不营业… 美食城 不用做饭，食物种类多，随时营业… 网上美食城……

计算模式的变化

云计算的理想 1879, The dynamo 1882, Central power station Corporate DC IDC

什么是云计算? 关于云计算的定义很多（刚出现的新生事物往往都这样） 美国标准化技术机构NIST定义: 云计算是一种资源利用模式，它能以方便、友好、按需访问的方式通过网络访问可配置的计算机资源池（例如网络、服务器、存储、应用程序和服务），在这种模式中，可以快速供应并以最小的管理代价提供服务。 维基百科对云计算的定义也在不断更新，前后版本的差别非常大． 据2011年给出的最新定义: “云计算是一种能够将动态易扩展的虚拟化资源软件和数据通过互联网提供给用户的计算方式，如同电网用电一样，用户不需要知道云内部的细节，也不必具有管理那些支持云计算的基础设施．”。 维基百科当前定义是： 云计算（Cloud Computing），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求提供给计算机和其他设备。（这个定义更通俗）。

什么是云计算? 云计算是一种IT运作的商业模式，因此很多人认为云计算不是一种新的技术，而是一种计算的商业模式。

云计算的起源 “它起源于我们将互联网视为云的时候… 我们不关心消息去往何处… 云为我们屏蔽了复杂性” Kevin Marks, Google “融合的云是对服务器，应用，数据，基础设施的复杂性和异构平台的简化抽象” Amazon’s CEO Jeff Bezos

云计算出现背景 随着世界经济越来越依赖信息技术，无论的什么领域（商业、金融、电信、政府管理等等）都越来越依靠信息技术来提高竞争力，在信息产业的投入十分巨大，而信息产业技术的更新速度也给投资者带来巨大的风险。在这样的环境背景之下，云计算得到了广泛的重视。 IT越来越重要 IT投资越来越大，然而浪费越来越大  

Google数据中心 Google数据中心以集装箱为单位，每个集装箱有1160台服务器，每个数据 中心有众多集装箱。 比利时的圣吉兰（Saint Ghislain）数据中心完全依靠数据中心外面的空气来冷却系统。 Dalles数据中心位于俄勒冈州的哥伦比亚河旁，河上的Dalles大坝为数据中心提供电力。数据中心有2座4层楼高的冷却塔。 Google数据中心以集装箱为单位，每个集装箱有1160台服务器，每个数据 中心有众多集装箱。 Google一次搜索查询的能耗能点亮100瓦的灯泡11秒钟。

Microsoft数据中心 微软在美国芝加哥的数据中心.总面积为70万平方英尺。即使只启用半数服务器,能耗也达到30兆瓦。 美国华盛顿州Grand Coulee水坝是世界第三大混合电力水坝，供电量是650万千瓦。 Microsoft在水坝边上建一个有10个沃尔玛商店那么大的数据中心。

IT部门借助云应对IT挑战 传统模式 云计算 技术标准化 能力服务化 提供快速化 资源弹性化 管理自动化 管控集中化 按峰值规模建设，资源平均利用率低 缺乏弹性的系统设计，应对业务突发情况差 建设周期漫长，无法快速提供与部署 业务需求的快速增长，设备更替快，不利投资保护 集中资源池的共享 虚拟化、分时/区共享 动态调配、弹性伸缩 自动化、自服务 下一代IT数据中心 技术标准化 能力服务化 提供快速化 资源弹性化 管理自动化 管控集中化 低成本、标准化硬件

云计算发展过程 1983年，太阳电脑提出“网络是电脑”（“The Network is the computer”）。网络的普及给整个IT应用模式带来个新的变革。 2006年3月，亚马逊推出弹性计算云服务（ElasticComputeCloud，EC2) 2006年8月9日，Google首席执行官埃里克·施密特在搜索引擎大会（SES San Jose 2006）首次提出“云计算”的概念。Google“云端计算”源于Google工程师克里斯托弗·比希利亚所做的“Google 101”项目。 2007年10月，Google与IBM开始在美国大学校园，包括卡内基美隆大学、麻省理工学院、斯坦福大学、加州大学柏克莱分校及马里兰大学等，推广云计算的项目，这项计划希望能降低分散式计算技术在学术研究方面的成本，并为这些大学提供相关的软硬件设备及技术支持（包括数百台个人电脑及BladeCenter与System x服务器，这些计算平台将提供1600个处理器，支持包括Linux、Xen、Hadoop等开放源代码平台）。而学生则可以通过网络开发各项以大规模计算为基础的研究项目。

云计算发展过程 2008年7月29日，雅虎、惠普和英特尔宣布一项涵盖美国、德国和新加坡的联合研究计划，推出云计算研究测试床，推进云计算。该计划要与合作伙伴创建6个数据中心作为研究试验平台，每个数据中心配置1400个至4000个处理器。这些合作伙伴包括新加坡资讯通信发展管理局、德国卡尔斯鲁厄大学Steinbuch计算中心、美国伊利诺伊大学香宾分校、英特尔研究院、惠普实验室和雅虎。

云计算发展过程 2008年8月3日，戴尔开始申请“云计算”（Cloud Computing）商标，此举旨在加强对这一未来可能重塑技术架构的术语的控制权。戴尔在申请文件中称，云计算是“在数据中心和巨型规模的计算环境中，为他人提供计算机硬件定制制造”。 2010年3月5日，Novell与云安全联盟（CSA）共同宣布一项供应商中立项目，名为“可信任云计算项目”。 2010年7月，美国国家航空航天局和包括Rackspace、AMD、Intel、戴尔等支持厂商共同宣布“OpenStack”开放源代码项目， 微软在2010年10月表示支持OpenStack与Windows Server 2008 R2的集成；而Ubuntu已把OpenStack加至11.04版本中。 2011年2月，思科系统正式加入OpenStack，重点研制OpenStack的网络服务。

技术背景 云计算是并行计算( parallel computing) 、分布式计算( distributed computing) 和网格计算( grid computing) 等技术的发展。 云计算又是虚拟化( virtualization) 、效用计算( utility computing)的商业计算模型 集群计算 并行计算 网格计算 云计算

云计算发展的推动力 云计算 挑战旧体系的创新动力 互联网经济的形成 IT成本控制的要求 IT服务质量与服务交付速度的要求 专业化分工的趋势 带宽不再是障碍 分布式计算、集群技术、虚拟化技术等关键技术的逐渐成熟

云计算机的3种服务模式 软件即服务(SaaS) 平台即服务(PaaS) 基础设施即服务(PaaS) 提供给客户的能力是服务商运行在云计算基础设施上的应用程序，可以在各种客户端设备上通过瘦客户端界面访问，比如浏览器。消费者不需要管理或控制的底层云计算基础设施、网络、服务器、操作系统、存储，甚至单个应用程序的功能，可能的例外就是一些有限的客户可定制的应用软件配置设置。 软件即服务(SaaS) 提供给消费者的能力是把客户利用供应商提供的开发语言和工具（例如Java，python, .Net）创建的应用程序部署到云计算基础设施上去。客户不需要管理或控制底层的云基础设施、网络、服务器、操作系统、存储，但消费者能控制部署的应用程序，也可能控制应用的托管环境配置。 平台即服务(PaaS) 提供给消费者的能力是出租处理能力、存储、网络和其它基本的计算资源，用户能够依此部署和运行任意软件，包括操作系统和应用程序。消费者不管理或控制底层的云计算基础设施，但能控制操作系统、储存、部署的应用，也有可能选择网络组件（例如，防火墙，负载均衡器）。 基础设施即服务(PaaS)

云计算机的3种服务模式

云计算服务模式的构建架构

云计算服务模式实现的系统架构 Application Middleware Management Database OS SaaS PaaS Virtualization IaaS H/W Network

云化的计算环境 基于硬件及软件池构建各个应用系统 整合的共享资源池 标准化的技术 快速提供能力 资源弹性能力 管理的自动化 管控的集中化

云计算四种部署模式 企业独立拥有或独立承租的云系统 私有云 在特定社区内共享的云系统，如：由某公司及其合作伙伴共同承建并分享使用的云系统 面向公众开放租售的大规模云系统 由以上三种云系统中的两种以上的云系统共同配合而提供IT能力的混合型云系统 私有云 社区云 公有云 （1）私有云。云基础设施被某单一组织拥有或租用，该基础设施只为该组织运行。 （2）社区云。基础设施被一些组织共享，并为一个有共同关注点的社区服务（例如，任务，安全要求，政策和准则等等）。 （3）公共云。基础设施是被一个销售云计算服务的组织所拥有，该组织将云计算服务销售给一般大众或广泛的工业群体。 （4）混合云。基础设施是由两种或两种以上的云（内部云，社区云或公共云）组成，每种云仍然保持独立，但用标准的或专有的技术将它们组合起来，具有数据和应用程序的可移植性（例如，可以用来处理突发负载）。 每种服务模型实例有两种类型：内部或外部。内部云存在于组织的网络安全边界（指防火墙）之内，外部云存在于网络安全边界之外。 混合云

私有云 vs 公有云 私有云: 效率和可扩展性+灵活性和可控 SaaS SaaS PaaS PaaS IaaS IaaS 互联网 内网 私有云: 效率和可扩展性+灵活性和可控  SaaS SaaS PaaS PaaS IaaS IaaS 互联网 内网 公有云: 不用对基础设施进行设置 更少的管理开销 更少的初期费用 只有运营费用 同样提供: 高效 高可用性 弹性能力 私有云: 高可控 易整合 减低总开销 固定和运营费用

云计算五个主要基本特征 云计算 基本特征 按需的 自服务 普遍网 络访问 可度量 的服务 共享的 资源池 快速弹 性能力 （1）按需自助服务。消费者可以单方面按需部署处理能力，如服务器时间和网络存储，而不需要与每个服务供应商进行人工交互。 （2）通过网络访问。可以通过互联网获取各种能力, 并可以通过标准方式访问，以通过众多瘦客户端或富客户端推广使用（例如移动电话，笔记本电脑，PDA等）。 （3）与地点无关的资源池。供应商的计算资源被集中，以便以多用户租用模式服务所有客户，同时不同的物理和虚拟资源可根据客户需求动态分配和重新分配。客户一般无法控制或知道资源的确切位置。这些资源包括存储、处理器、内存、网络带宽和虚拟机器。 （4）快速伸缩性。可以迅速、弹性地提供能力，能快速扩展，也可以快速释放实现快速缩小。对客户来说，可以租用的资源看起来似乎是无限的，并且可在任何时间购买任何数量的资源。 （5）按使用付费。能力的收费是基于计量的一次一付，或基于广告的收费模式，以促进资源的优化利用。比如计量存储，带宽和计算资源的消耗，按月根据用户实际使用收费。在一个组织内的云可以在部门之间计算费用，但不一定使用真实货币。

云计算的8个常见特征 云计算8个常见特征 大规模 虚拟化 高级安全技术 永不停机 自动化管控 免费软件 面向服务的软件 地理分布 云计算 基本特征 普遍网 络访问 共享的 资源池 快速弹 性能力 可度量 的服务 按需的 自服务 Massive Scale. Cloud implementations, regardless of the deployment model, tend to be as large as possible in order to take advantage of economies of scale. Large cloud deployments can often be located next to cheap power and real estate to lower costs. They often take advantage of bulk commodity hardware purchases and streamlined datacenter technologies (e.g., contain based data centers). To improve effectiveness, large cloud deployments may be located near high speed Internet hubs. Virtualization. Virtualization is a critical element of most cloud implementations and is used to provide the essential cloud characteristics of location independent resource pooling and rapid elasticity. Virtualization, when used in the cloud paradigm, enables data centers to increase their server utilization from a typical 10% to an ideal 80% thereby producing significant cost savings. This said, other techniques (such as software sandboxing in a PaaS model) can provide similar benefits although they are less used. Non-stop computing. Cloud implementation (especially SaaS and PaaS) often enable a characteristic of non-stop computing. This means that cloud applications can take advantage of the abstraction of the cloud distributed software layer from the hardware to enable an application to remain active at all times even through upgrades. In this model there are no scheduled maintenance downtimes for applications. Free Software. The massive scale of many clouds combined with the need for many software licenses encourages the use of free software in the development of cloud architectures. By free software we mean software that is one of the following: open source, a product that is free to the cloud developer (e.g., a software company usually includes its own products in its cloud offerings), or very cheaply licensed (possibly due to open source competition). Geographic Distribution. Cloud systems that are built on the concept of resource pooling may not have separate backup sites. Instead, cloud providers often rely on unused cloud capacity to provide disaster recovery capabilities. To make this work cloud providers not only need significant unused capacity but must have their resource pool geographically distributed so that a single data center disaster will not cause an outage or overcapacity situation (this is discussed more in chapter 4). Service Oriented Software. As noted in the cloud definition, “cloud software takes full advantage of the cloud paradigm by being service oriented with a focus on statelessness, low coupling, modularity, and semantic interoperability.” This is an important characteristic for cloud applications in order for them to fully leverage the location independent resource pool and rapid elasticity capabilities. Clouds can run applications that do not have this characteristic, but such applications will be isolated workload instances for which the cloud cannot provide the same reliability and scalability that service oriented application are provided. Autonomic Computing. Cloud implementations often have automated systems to enable their management and security. This characteristic enables them to be massive and complex and yet still be cost effective. According to IBM [see auto slide] autonomic computing has four properties: self-healing, self-configuration, self-optimization, and self-protection. Clouds may exhibit all of these properties. Self-healing may happen when a physical server or storage device fails and the cloud automatically replicates the associated processes or data to other devices. Self-configuration happens when a customer provisions a process instance or a virtual machine and the management and security configurations are set up automatically. Self-optimization may happen when a cloud dynamically relocates processes and/or storage to optimize cloud usage and service delivery. Lastly, the self-protection property may exist in clouds and leverage the overall automation and homogeneity. However, this property does not commonly exist in advanced forms that aren’t available using traditional computing models. Advanced Security Technologies. Cloud implementations often contain advanced security technologies. The homogenous resource pooled nature of the cloud enables cloud providers to focus all their security resources on securing the cloud architecture. At the same time, the automation capabilities within a cloud combined with the large focused security resources usually result in advanced security capabilities. These capabilities are often necessary because the multi-tenant nature of clouds increased the threat exposure compared to traditional computing models.

Gartner的云计算特征总结 采集模式 服务 Cloud Computing: “重要的是结果. 我不关心它是如何做的." 采集模式 服务 Cloud Computing: “这是一种计算方式，它能将大量灵活弹性的IT相关能力打包成服务提供给使用互联网技术的外部客户" “我不想支付固定投入成本，我更愿意支付弹性使用费，就像用电一样." 商业模式 按需计费 访问模式 互联网 “ 我想随时随地访问." 技术模式 可扩展的，弹性的，可共享的 “这带来了规模经济性，效率和动态共享." EC2 & S3

云计算核心业务能力 SaaS PaaS IaaS SaaS 平台即服务 数据中心即服务 弹性计算 弹性数据中心 云存储 DaaS API On-Demand SaaS SaaS营运支撑平台 平台即服务 PaaS 数据库即服务 平台软件即服务 数据中心即服务 弹性计算 弹性软件租用 弹性数据中心 云存储 免灾备份 DaaS API IaaS 平台API 负载均衡 防火墙 基础设施即服务 虚拟化网络 虚拟化存储 虚拟化服务器 支撑网络

云计算关键技术需求 易伸缩 高可用 易管理 关键技术需求 On-Demand （提供与计费） 灵活性 面向服务 安全性 虚拟化

云计算竞争格局 通过网络访问计算资源 软件作为服务 E.g. Siebel on Demand, Salesforce.com 平台作为服务 E.g. Google Apps, Force.com 基础设置作为服务 E.g. Amazon EC2, Rackspace 按需求/自服务 按远近快速安装 弹性能力 随收随付 SaaS PaaS IaaS 互联网

SaaS的竞争格局 特点 应用场景 Internet 市场代表 SaaS PaaS IaaS 多客户共享单一应用 多用户或单用户 只需通过浏览器/手持设备即可享受服务 应用场景 CRM Financial Planning Human Resources Word Processing, etc. 市场代表 SalesForce Oracle CRM OnDemand Google Apps,i.e.,Gmail.Google Doc Zoho Office Workday(ERP) SaaS PaaS IaaS Internet

Oracle SaaS 应用程序--现有的 CRM SCM Collaboration 办公Office (Oracle CRM On Demand) SCM (Oracle Sourcing On Demand) Collaboration (Oracle Beehive On Demand) 办公Office (Oracle Cloud Office)

PaaS的竞争格局 特点 强化客户的黏度，为客户或第三方提供开放的API或开发平台，通常包括数据库、中间件、开发工具等。用户必须在指定的平台上开发 通常基于虚拟化和网格的计算架构 通常包括服务管理功能 计费 自我配置 多租户 可使供应商变为多应用提供者（如：SalesForce籍此跨出单纯的CRM服务） 市场代表 Google App Engine: Python Java Amazon web services SalesForce的Force.com: Apex Microsoft Azure:.Net CogHead(为SAP收购): Flex NS-BOS

IaaS的竞争格局 特点 市场代表 硬件及相关的软件作为服务 机器/存储/网络/防火墙/路由器/负载均衡 操作系统，虚拟机，文件系统均衡 基于网格计算 虚拟化 集群 动态资源提供 用于虚拟的数据中心 市场代表 Amazon EC2 & S3: The New York Times 使用成百上千台 Amazon EC2(Amazon Elastic Compute Cloud) 实例在 36 小时内处理 TB 级的文档数据。如果没有 EC2，The New York Times 处理这些数据将要花费数天或者数月的时间 AWS S3(Simple Storage Service)提供存储资源 AT&T Synaptic Hosting

典型云计算服务提供商分析  Cloud Provider IaaS PaaS SaaS Why Cloud Computing AT&T  将原来的IDC服务转型成为客户提供按使用付费的租赁服务，由原来的资源出租转型为集成服务，除了提供资源租赁外，还提供SaaS业务（应用托管包括MS Exchange, Oracle, SAP等） Amazon 将过剩的闲散IT资源整合起来为客户提供服务，提高资源利用率，增长新的利润增长点 Google 为搜索等互联网业务建立的低成本、高可扩展的数据处理平台。为了打击竞争对手Microsoft，推出了Google Doc等SaaS服务，为了与Amazon抗衡，同时提高资源利用率，将剩余资源开放出来提供PaaS服务.同时Google也是云计算技术的领导者 Microsoft 为了增强竞争力，从单纯的设备提供专项为提供互联网服务的综合服务提供商。Azure 万里无云计划＋微软 Go-Grid 由原来IDC服务转型而来，为客户提供弹性的部署和管理网络基础架构。 Sales Force.com 由原来卖软件license转型为出租软件的SaaS服务，进一步扩展到PaaS服务领域（Force.com） Facebook 为用户提供社交网络服务，支撑系统采用低成本PC构建云计算平台进行照片存储、后台日志分析及智能推荐等，降低系统成本，增强竞争力。基于开源Hadoop开发了Hive系统，支持海量数据仓库应用。

典型云计算平台提供商分析 Cloud Provider IaaS PaaS SaaS 提供什么云？ Oracle/SUN  基于Oracle的基础DB、中间件软件和ERP/CRM软件提供按需使用的SaaS方式，通过收购SUN，基于sun服务器、Solaris以及虚拟化技术提供更加全面的弹性解决方案 RedHat 基于开源Linux和虚拟化软件kvm提供云计算管理解决方案 Microsoft 提供Azure解决方案，包括基于Windows的虚拟计算环境和存储、以及在此基础上提供的Live、.Net、SQL服务能力 IBM 基于IBM小型机、x系列PC服务器、数据库、中间件软件以及Tivoli系统管理软件提供按需计费的资源管理解决方案，提供Lotus Live等在线应用解决方案 CISCO 将产品线由原来的网络设备扩展到PC服务器领域，进而提供统一的数据中心解决方案。同时提供WebEX在线应用解决方案。 VmWare 提供x86虚拟化管理解决方案 CITRIX 主导推动开源软件Xen，并基于Xen提供虚拟化管理解决方案 Huawei 计划推出刀片服务器、（基于开源的）虚拟化产品、网络设备和存储，为云计算提供基础设施 GreenPlum 提供海量并行处理技术的超大型数据库处理特殊优化的数据库引擎 HADOOP 基于PC构建低成本高扩展的海量数据存储和处理平台的开源软件，Hadoop社区由Yahoo、Facebook、微软、Cloudera等公司推动

Thank you!