云计算基本概念关键技术应用发展趋势

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。