依托庞大服务器/设备集群组成的“中心架构”云计算系统,实现超大规模的计算和存储能力,全面提升安全系统的服务效能. 中心云. 利用海量终端的分布式处理能力.

注脚

1.云计算基本概念、关键技术、应用领域及发展趋势 计算机科学与技 术 学院 熊焰

2. 近年来,云计算已成为 IT 业界最热门的研究方向之一。几乎所有的主流 IT 厂商都在谈论云计算,既包括硬件厂商( IBM 、英特尔等)、软件开发商(微软等),也包括互联网服务提供商( Google 、 Amazon 等)和电信运营商( AT&T 、中国移动等)。这些企业覆盖了整个 IT 产业链,构建了一个完整的云计算生态系统。 引言 2

3. 引言 什么是云计算 ? 3

4. 云计算的最终目标是将 计算 、 服务 和 应用 作为一种 公共设施 提供给公众,使人们能够像使用水、电、煤气和电话那样使用计算机资源。 引言 4

5.目录 基本概述 关键技术 研究现状 应用领域 发展趋势

6.2006 年 3 月,亚马逊推出弹性计算云服务。 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首次提出“云计算”的概念。 2007 年 10 月, Google 与 IBM 开始在美国大学校园,推广云计算的计划,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。 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。 2008 年 8 月 3 日, 戴尔申请 “云计算” 商标。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”。 云 计算起源 6

7.2010 年 3 月 5 日, Novell 与云安全联盟( CSA )共同宣布一项供应商中立计划,名为“可信任云计算计划”。 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 ” 开放源代码计划。 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。 云计算起源 7

8.云计算起源(续) 计算资源的演进:从集中到 分 布 再 到集中 集中式时代 网络时代 云时代 8 分布式时代

9.云计算发展路线 9 分布式计算 网络 计算

10.云计算的优点 10 硬件为中心 软件为中心 服务为中心 PC C/S 云计算 数据在云端: 不怕丢失,不必备份; 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、任何地点、任何设备登录即可进行计算服务; 强大的计算: 空间大,快速度。

11.云计算的优点(续) 11 电:从购买发电设备到购买电力服务 信息:从购买软硬件到购买信息服务 发电机 现代发电厂 计算 软件 存储 信息服务提供商 有了云计算,广大用户无需 自购软、硬件,甚至无需知道是谁提供的服务 ,只关注自己真正需要什么样的资源或者得到什么样的服务。

12.云计算定义 维基百科 : 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提供给计算机和其他设备。 Google : 将 所有的计算和应用放置在“云”中 ,设备终端不需要安装任何东西,通过互联网络来分享程序和服务。 微软: 认为云计算的应是 “云 + 端” 的计算,将计算资源分散分布,部分资源放在云上,部分资源放在用户终端,部分资源放在合作伙伴处,最终由用户选择合理的计算资源分布。 美国国家标准与技术实验室: 云计算是一个提供便捷的 通过互联网访问 一个可定制的 IT 资源共享池能力的 按使用量付费模式 ( IT 资源包括网络,服务器,存储,应用,服务),这些资源能够 快速部署 ,并只需要很少的管理工作或很少的与服务供应商的交互; 到目前为止, 云计算还没有一个统一的定义。云计算领先者如 Google 、 Microsoft 等 IT 厂商,依据各自的利益和各自不同的研究视角都给出了对云计算的定义和理解。 12

13.云计算基本特征 13

14.云计算优势 14 按需服务 快速服务 通用性 高可靠性 极其廉价 超大规模 虚拟化 高扩展性

15.云计算层次模型 15 软件即服务( SaaS ) ——Software as a Service 平台即服务( PaaS ) —— Platform as a Service 基础设施既服务( IaaS ) —— Infrastructure as a Service

16.云计算层次模型 ( 续 ) 16 服务租赁化 平台可伸缩化 资源虚拟化 云计算的服务体系

17.软件即服务( SaaS ) 17 提供给客户的服务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。客户不需要管理或控制的底层的云计算基础设施,包括网络、服务器、操作系统、存储,甚至单个应用程序的功能 . 如: Google APPS 、 SoftWare+Services ;

18.平台即服务( PaaS ) 18 提供给客户的是将客户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的底层的云基础设施,包括网络、服务器、操作系统、存储,但客户能控制部署的应用程序,也可能控制应用的托管环境配置。 如: IBM IT Factory 、 Google APPEngine 、 Force.com

19.SaaS & PaaS 示例 19 定制化硬件,集装箱式数据中心 云计算 IT 平台 Google 应用 托管的第三方应用 Google 云计算 IT 架构 搜索 广告 VoIP/IM 地图服务 照片分享 邮件 视频分享 办公套件 日历 GFS BigTable MapReduce 集群管理 - SaaS & PaaS

20.基础设施即服务( IaaS ) 20 提供给客户的是出租处理能力、存储、网络和其它基本的计算资源,用户能够部署和运行任意软件,包括操作系统和应用程序。客户不管理或控制的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)。 如: Amazo Ec2 、 IBM Blue Cloud 、 Sun Grid ;

21.云计算类型 21 类型 特征 公共云 ( 1 )一般由大型 IT 服务商利用自己的云基础架构,向所有用户提供云计算服务; ( 2 )用户可以通过互联网访问公共云中的服务,但不能长期独占; ( 3 )云端提供的服务具有通用性; 私有云 ( 1 )组织机构自己搭建云基础架构,面向组织机构内部或特定客户; ( 2 )组织机构对自己的云计算平台具有自主权,可以根据自己的需求进行自主创新; ( 3 )云端提供的服务具有针对性; 混合云 ( 1 )组织机构同时混合使用公共云和私有云; ( 2 )组织机构对私有云具有自主权,但对公共云没有自主权; ( 3 )组织机构可以在公共云提供的通用服务基础上,运用自己的私有云,开发具有针对自己需求的混合云。

22.云计算推动力量 22 虚拟化技术 宽带的普及 互联网应用增加 服务器浏览器开发技术的进步 IT 基础设施利用率低下 数据中心能耗问题突出 IT 管理与维护成本提高 ….

23.云计算和下一代 IT 架构 23 商业流程 协作消息 服务 / 资源管理 & 安全 集成 & 开发 用户界面 & 接口 虚拟应用 虚拟信息 虚拟存储 虚拟进程 底层结构虚拟 强化 : 减少费用 & 提高质量 虚拟化 : 简单接入 , 提高终端用户管理 & 使用最大化 自动化 : 提高速度和预言性 & 减少劳动力

24.24 协作消息 商业流程 服务 / 资源管理 & 安全 集成 & 开发 虚拟信息 虚拟存储 虚拟进程 底层结构虚拟 虚拟应用 云计算应用 (“Software-as-a-Service”) 用户界面 & 接口 云计算和下一代 IT 架构 ( 续 )

25.25 Integration, Event & Deployment 协作消息 服务 / 资源管理 & 安全 集成 & 开发 云平台 (“Platform-as-a-Service”) 商业流程 用户界面 & 接口 虚拟应用 虚拟信息 底层结构虚拟 虚拟存储 虚拟进程 云计算和下一代 IT 架构 ( 续 )

26.26 协作 / 消息 商业流程 服务 / 资源管理 & 安全 用户界面 & 接口 虚拟应用 虚拟信息 虚拟存储 虚拟进程 底层结构虚拟 集成 & 开发 云协作 云计算和下一代 IT 架构 ( 续 )

27.27 商业流程 协作 / 消息 服务 / 资源管理 & 安全 集成 & 开发 用户界面 & 接口 虚拟应用 虚拟信息 虚拟 存储 云存储 云服务器 / 处理 虚拟 进程 底层结构虚拟 云计算和下一代 IT 架构 ( 续 )

28.27 商业流程 协作 / 消息 服务 / 资源管理 & 安全 集成 & 开发 用户界面 & 接口 虚拟应用 虚拟信息 虚拟 存储 云存储 云服务器 / 处理 虚拟 进程 底层结构虚拟 云计算和下一代 IT 架构 ( 续 )

29.虚拟化技术 分布式技术 数据中心构建技术 云计算安全技术 云计算编程模型 ……. 云计算关键技术 29 云计算的目标是以低成本的方式提供高可靠、高可用、规模可伸缩的个性化服务。为了达到这个目标,需要 数据中心管理 、 虚拟化 、 海量数据处理 、 资源管理与调度 、 QoS 保证 、 安全与隐私保护 等若干关键技术加以支持。

30.云计算与相关技术的联系 30

31. IaaS 层是云计算的基础。通过建立大规模数据中心, IaaS 层为上层云计算服务提供海量硬件资源。同时,在虚拟化技术的支持下, IaaS 层可以实现硬件资源的按需配置,并提供个性化的基础设施服务。 主要研究问题: 如何建设低成本、高效能的数据中心; 如何拓展虚拟化技术,实现弹性、可靠的基础设施服务。 IaaS 层关键技术 31

32.虚拟化技术 32 虚拟化( Virtualization ) 是将计算机物理资源如服务器、网络、内存及存储等予以抽象、转换后呈现出来,使用户可以采用比原本的组态更好的方式来应用这些资源。这些资源的新虚拟部份是不受现有资源的架设方式,地域或物理组态所限制。 包括: 软件虚拟化 硬件辅助虚拟化 操作系统级虚拟化

33. PaaS 层作为 3 层核心服务的中间层,既为上层应用 提供简单、可靠的分布式编程框架 ,又需要基于 底层的资源信息调度作业、管理数据,屏蔽底层系统的复杂性 。随着数据密集型应用的普及和数据规模的日益庞大, PaaS 层需要具备 存储与处理海量数据的能力 。 主要技术包括: 海量数据存储与处理技术 资源管理与调度技术 PaaS 层关键技术 33

34. 为了使云计算核心服务高效、安全地运行,需要服务管理技术加以支持。服务管理技术包括 : QoS 保证机制 安全与隐私保护技术 资源监控技术 服务计费模型 …. 服务管理 34

35. 为了使云计算核心服务高效、安全地运行,需要服务管理技术加以支持。服务管理技术包括 : QoS 保证机制 安全与隐私保护技术 资源监控技术 服务计费模型 …. 服务管理 34

36.云计算研究现状 36 IBM :蓝云计划 谷歌 : Google App Engine 亚马逊 :弹性计算云 Elastic Compute Cloud (EC2) 微软 : Windows Azure platform 惠普、英特尔、雅虎 : Open Cirrus 云计算测试平台 Salesforce :软件服务提供商 …

37.云计算研究现状 37 Google 101 计划 : 卡耐基梅隆大学, MIT ,斯坦福大学,加利福尼亚大学伯克利分校,马里兰大学和华盛顿大学。 学生们学习如何调整自己的程序来适应 Google 计算机,并雄心勃勃地设计开发网络规模的项目 这些数据可能用于开发新药品和疗法、制造新的清洁能源、甚至预测地震

38.云计算研究现状 38 Google

39.国内云计算企业 39

40.国内云计算企业 39

41.2. 云计算应用 41 云计算 云安全 云物联 云存储 云 政务

42.云安全技术 42 云计算安全 安全 云

43.安全云技术机制 43 利用“云端”的海量计算能力 依托庞大服务器 / 设备集群组成的“中心架构”云计算系统,实现超大规模的计算和存储能力,全面提升安全系统的服务效能 中心云 利用海量终端的分布式处理能力 由分布在互联网各处的海量终端采集安全事件,进行本地处理后,并上传到云安全云中心系统进行协同分析 分布式终端 安全云 技术路线 两种技术路线均是云计算技术及理念在安全领域的具体应用 可根据安全系统机制及需求,综合采用“云 + 端”技术,实现安全系统的“云化”

44.1. 用户收到黑客的垃圾邮件 2. 点击链接 4. 发送信息 / 下载病毒 Web Web Web Web Web 对客户所访问的网页进行安全评估 – 阻止对高风险网页的访问 3. 下载恶意软件 云安全 44

45.45 云安全优势 45

46.46 云安全改变信息安全行业 1 2 研究方向更加明确 分析“云安全”的数据,可以全面精确的掌握“安全威胁”动向。 分析模式的改变 “云安全”的出现,使原始的传统病毒分析处理方式,转变为“云安全”模式下的互联网分析模式。 3 防御模式的改变 “云安全”使得网络安全防御模式由被动式向主动式转变。 46

47.什么是云存储 47

48.云存储与传统存储的不同 48

49.云存储技术与结构模型 用户访问层 49

50.云存储优点 50

51.云存储的挑战 存储设备,服务器之多,技术的复杂,进而把这些整合在一起更是一项艰巨的工程。从客户的桌面虚拟化到云端的服务器虚拟化,存储虚拟化,云存储的发展还有很长的路要走。 云服务提供商 安全 保密 数据 管理 存储 部署 51

52.物联网与云计算 物 联网 云 计算 中国 物联网应用基础 已形成 。 物联网产业联盟迅速出现, 从业人员 大幅 增加 。 物联网标准制定 工作已 开展 。 物联网核心 技术乙突破。 物联网 发展已处于应用阶段 。 云计算为用户提供最可靠,最安全的数据存储中心。 云计算对用户端设备要求最低,使用方便。 云计算可以实现不同用户设备间都数据与应用共享。 云计算为用户使用网络提供来无限多都可能 。 52

53.物联网与云计算结合方式 单中心,多终端 单一云中心做为数据 / 处理 中心 , 各物联网终端(传感器、摄像头 或 3G 手机等 )所 获得信息、 数据统一 由云中心处理及存储 ,云 中心提供统一界面给使用者操作或者 查看 。   53

54.物联网与云计算结合方式 多 中心,大量终端 对于很多区域 跨度加大的企业、单位而言,多中心、大量终端的模式较适合 。各区域都有一个云中心,终端所获得信息传送到该区域云中心来处理。   54

55.物联网与云计算结合方式 信息和应用的处理 分层 化 针对 用户范围 广、信息及数据种类多、安全性要求 高等 情况 。 对需要大量数据传送,但是安全性要求不高的,如视频数据 、 游戏数据等 ,可以 采取本地云计算中心处理或存储。对于 计算 要求高,数据量不大的,可以放在专门负责高端运算的云计算中心。而对于数据安全要求非常高的信息和数据,我们可以放在 具有 高安全性 的 云计算中心 。 55

56.56 政 府部门 已 信息化 网络服务 已 普及 重大电子政务工程已完成 电子政务总体架构已构筑 电子 政务 现状

57.存在的问题 57 57 社会结构变化更加需要政府协同工作 这些缺陷制约了电子政务的发展 复 杂的协同关系 -> 亟需新的管理模式

58.电子政务云解决方案的思 路 云政务实施方案 58 建立私有云 统一使用云服务

59.让“信息孤岛”变成 IT 平 台整体 架构 云政务实施方案 59 * 共享的基础服务 共享的用户界面服务 统一安全服务 统一管理服务 标准、规范、法规体系 专网 专网 专网 专网 专网 专网 电子政务基础网络设施

60.60 电子政务新模式 有助于节能 IT 使 用能耗 IT 节能贡献 IT 能 耗最 小化 IT 节能贡献最大化 绿色 IT 的采用 2025 年全球 IT 电量消耗将达到 2006 年的 9.4 倍,占总用电量的 15% 。 到 2025 年,绿色 IT 将减少全球 15% 的能量消耗。 方案优势 电 子政务 绿色 IT

61.电子政务新模式 有助于“省钱” 方案优势 61

62.电子政务新模式 有助于“省钱” 方案优势 61

63.云计算发展趋势 63 在推进 信息化的过程 中 , “ 水井越来越多,烟囱越来越密 ” , 也就是 出现了 一 个又一个孤岛 式 IT 系统。 而 云计算 可 消除 这些 孤岛,因为 它能 让 IT 资源变得弹性、可调度、可按需 使用 。 我国 云 计算发展正在从 第 一 次 浪潮走向 第 二 次浪潮 : 第一次 浪潮是在 2006 年到 2010 年 : 云 计算概念的探索期,这个阶段全球云计算主要以公有云为主,业界主要研究和探索的是计算资源的虚拟化 ; 第二 次浪潮是 2011 年 至今 : 云 计算技术的拓展期,私有云开始兴起,传统 IT 系统逐渐向云服务迁移,云计算呈现出快速发展的势头 。

64.云计算发展趋势 64 我国 云计算产业生态系统已经初步建立,形成了开源和软件共同发展的 格局 。 但是 仍然缺乏标准,同时企业使用云服务的积极性还不够高 。 判断 云计算市场是否成熟主要看企业,只有越来越多的企业愿意使用云服务,同时云计算企业的实力不断增强,在开源社区的影响和贡献不断增大,才代表云计算市场具备了成熟度 。 我国 目前和美国等发达市场还具有一定的差距,在看到不足的同时,我们还需要看到未来的发展 空间 。

65.云计算发展趋势 65 在 未来 5~10 年 , 我国 云计算发展呈现三 大趋势 : 信息处理的集中化、云化、网随云动 。 大数据的发展对云计算提出了更高的要求 ,云计算需要具备扩展性、弹性、资源池化、自助服务、可度量、低成本、按需支付和故障容错等 能力 。 云端融合 的混合 云 已 成为 一种必然的 趋势 ,在 技术 上不仅 需要一个深度软件定义的云计算管理平台 , 而且 还 需要云和端的良好感知, 同时 , 要 适应各行各业的应用开发需要,大众可以通过不同的终端使用丰富的云端 应用 。

66.云计算发展趋势 66 中国 未来 云计算 的 发展 体现在下面 4 个方面: 一 、 快速增长 : 从市场 上 看 ,云计算 在未来 几年内在中国仍是一门新兴产业,其未来的 发展 仍 有赖于 云计算知识的普及以及相关使用者对其的评价和反馈 。 而 目前,各省市政府对云计算的政策支持和相关的示范性工程将给云计算的市场推广带来正面作用 。 根据 《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》中提及的战略新兴产业的未来预期,中国云计算市场未来 5 年内将会达到至少 30% 以上的增长水平。

67.云计算发展趋势 67 二 、 产业升级 : 从产业上 看 ,计算 市场的发展将全面改变由 CPU 、存储、服务器、网络、运营商、终端、操作系统、应用软件及各种应用所构成的整 条 传统 IT 产业链,并深远地影响从生产到生活的信息化应用 。 未来 云计算将推动传统设备提供商进入服务领域,带动软件企业向服务化转型,催生跨行业融合的新型服务业态及新的商业模式,支撑物联网、智能电网等新兴产业 发展, 加速制造业、服务业的转型和 提升 。

68.云计算发展趋势 68 三、 产品 和 服务 : 从 产品和服务 上 看,目前部分云计算平台已开始向企业和社会提供服务,具体表现为 :

69.云计算发展趋势 69 四、 企业 转型 : 结合 政策导向,预计未来各类企业的转型方向将集中于以 下方面:

70.云计算的真缔 —— “古老”预言成真 Thomas Watson “ 我认为全球大概只需要五台计算机就够了。 ” Bill Gates “640KB内存应该对任何人都够用了。” IBM 创始人 微软创始人

71.谢谢 大 家 !

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