分布式与云计算系统分析.ppt

Computer School, NUDT. Spring, 2013 第二部分: 云平台、面向服务的体系结构和云编程 本部分三章主要介绍云计算，包括IaaS（基础设施即服务）、PaaS（平台即服务）和SaaS（软件即服务）应用的不同云平台。 描述了近几年面向服务的体系结构的发展，并且介绍不同云计算服务的并行和分布式计算范式及其软件支持、语言工具和编程环境 (Courtesy of Luiz Andre Barroso and Urs Holzle, Google Inc., 2009) 数据中心互连网络 数据中心关键的核心设计是数据中心集群中所有服务器之间的互连网络，其中的网络设计必须满足5个特殊要求：低延迟、高带宽、低成本、消息传递接口 （MPI） 通信支持和容错。服务器间网络的设计必须满足所有服务器节点之间的点对点和群通信模式。 应用程序的网络通信支持 网络的可扩展性 容错与降级 以交换机为中心的数据中心设计 图4-10 用于可伸缩数据中心的胖树互连拓扑结构 运送集装器的模块化数据中心 图4-11构建在拖车ICE Cube集装器中的模块化的数据中心，可使用冷水换热空气循环制冷 图4-12 BCube——用于构建模块化数据中心的高性能、以服务器为中心的网络 模块化数据中心的互连 图4-13从9个BCube集装器构造出的一个二维MDCube 数据中心管理问题 使普通用户满意。 可控的信息流。 多用户管理。 适应数据库增长的可扩展性。 虚拟化基础设施的可靠性。 用户和提供商的低成本。 安全防范和数据保护。 绿色信息技术。 4.3 计算与存储云的体系结构设计 通用的云体系结构设计 云平台设计目标: 可扩展性、虚拟化、有效性和可靠性 云支持Web 2.0应用。云管理器接收用户请求，找到正确的资源，然后调用配置服务并启用云资源。云管理器软件需要同时支持物理机器和虚拟机。共享资源的安全性和数据中心的共享访问为设计提出了另一个挑战。 云的关键技术 通用的云体系结构 互联网云被想象为大量的服务器集群。这些服务器按需配置，使用数据中心资源执行集体Web服务或分布式应用。云平台根据配置或移除服务器、软件和数据库资源动态形成。云服务器可以是物理机器或虚拟机。用户接口被用于请求服务，配置工具对云系统进行了拓展，以发布请求的服务。 云平台还需要分布式存储及相关服务。在云中，软件成为一种服务。云需要对从数据中心获取的大量数据给予高度信任。我们需要构建一个框架来处理存储在存储系统中的大量数据，这需要一个在数据库系统之上的分布式文件系统。 图4-14在提供商提供的数据中心服务器上使用大量虚拟机集群、存储和网络资源构建的安全感知云平台 层次化的云体系结构开发 云体系结构的开发有如下三层：基础设施层、平台层和应用程序层。这三个开发层使用云中分配的经虚拟化和标准化的硬件与软件资源实现。 首先部署基础设施层来支持IaaS服务。基础设施层是为支持PaaS服务构建云平台层的基础。平台层是为SaaS应用而实现应用层的基础。 Cloud Computing as A Service 虚拟化支持和灾难恢复 在云计算中，虚拟化也意味着资源和基本的基础设施是虚拟化的。 虚拟化软件用来虚拟化硬件。系统虚拟化软件是一种特殊类型的软件，它模拟硬件的执行并在其上运行未经修改的操作系统。云计算系统使用虚拟化软件作为遗产软件（如旧操作系统或罕见应用）的运行环境。虚拟化软件也被用作开发新的云应用的平台 系统虚拟化软件可被看做是一种硬件模拟机制，可以在系统虚拟化软件上不经修改地直接运行之前运行在裸机上的操作系统。 * * 第4章构建在虚拟化数据中心上的云平台体系结构。包括云体系结构和数据中心设计的原则和关键技术。 第5章用于分布式计算的面向服务体系结构。包括了网格系统中两种主要的分布式服务形式：表述性状态转移（Representational State Transfer，REST）和Web服务以及后者的扩展。 第6章云编程和软件环境。介绍了主要的云编程范式：MapReduce、BigTable、Twister、Dryad、DryadLINQ、Hadoop、Sawzall和Pig Latin。通过具体的云例子来说明云中的实现和应用要求。 Chapter 4: Cloud Platform Architecture over Virtualized Datacenters构建在虚拟化数据中心上的云平台体系结构 4.1 云计算和服务模型 用户可以在全球任意位置以极具竞争力的成本访问和部署云应用。 虚拟化的云平