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管理信息系统云计算

郑州大学升达经贸管理学院电子商务专业

 

电子商务信息管理技术

课程考核报告

题 目:

云计算技术及应用研究  

学  号:

  2008047144   

姓名:

   范衍 

2010年12月 31日

一、云计算概述—-风起“云"涌

  1.1云计算的产生及其发展

 1。

2云计算的概念

 1。

3 云计算的分类

二、云计算的核心技术——“云”里乾坤

  2。

1编程模型

 2.2海量数据分布存储技术

 2.3海量数据管理技术

 2.4.虚拟化技术

2。

5云计算平台管理技术

三、云计算技术的应用—-“云”中漫步

3.1云计算的优势

3.2谷歌的云计算平台

3。

3IBM“蓝云”计算平台

3.4Amazon的弹性计算云

四、云计算技术的影响——不是“浮云”

4。

1云计算对技术的影响

4。

2云计算对各产业的影响

五、展望云计算——祥“云”再现

5。

1中国何去何从

5。

2制约因素与未来

正文

  谈起云计算,很多人都会认为这么新的一个技术名词离我们还很遥远,跟我们的生活没有太大的联系,但事实是这样的吗?

 实际上,当你打开谷歌并进行搜索或用瑞星杀毒并提交病毒信息时,你便已经使用了这些企业提供的云计算服务,这种技术已经悄无声息的潜入了你的生活。

那么,云计算是什么时候进入到我们的生活中的呢?

云计算到底是什么?

云计算到底能给我们的生活带来什么改变?

带着如此多的疑问,请跟随我一起进入“云世界”,深入的去探究一下云计算技术,一起感受一下云计算技术对我们的生活和工作所带来的影响吧!

一、云计算概述——风起“云”涌

 云计算自诞生之日起便深受行业内的关注,各大企业纷纷踏入“云”中,一时间,整个行业风起“云”涌。

1。

1 云计算的产生及其发展

谷歌的创始者因为买不起昂贵的商用服务器来设计搜索引擎,而采用了众多廉价的PC来提供搜索服务。

他们成功的把这种PC集群做到比商用服务器更强大,而成本却远远低于商用的硬件和软件。

谷歌在自身的发展过程中,通过创造新的技术,并结合IT行业内已有的技术,逐步形成了所谓的云计算技术.2006年谷歌推出了“Google101计划”,并在2007年正式提出“云计算”的概念和理论,至此,云计算就诞生了,并很快引发了产业界对这一新概念的极大关注.随后亚马逊、微软、惠普、雅虎、英特尔、IBM等公司都宣布了自己的“云计划”,渐渐的各种衍生出来的新名词:

云安全、云存储、内部云、外部云、公共云、私有云等等,一堆让人眼花缭乱的概念在不断冲击人们的神经。

到底是一个什么想法导致了云计算的产生和迅速发展呢?

传统模式下,企业建立一套IT系统不仅仅需要购买硬件等基础设施,还有买软件的许可证,需要专门的人员维护。

当企业的规模扩大时还要继续升级各种软硬件设施以满足需要.对于企业来说,计算机等硬件和软件本身并非他们真正需要的,它们仅仅是完成工作、提供效率的工具而已.对个人来说,我们想正常使用电脑需要安装许多软件,而许多软件是收费的,对不经常使用该软件的用户来说购买是非常不划算的.可不可以有这样的服务,能够提供我们需要的所有软件供我们租用?

这样我们只需要在用时付少量“租金”即可“租用”到这些软件服务,为我们节省许多购买软硬件的资金。

我们每天都要用电,但我们不是每家自备发电机,它由电厂集中提供;我们每天都要用自来水,但我们不是每家都有井,它由自来水厂集中提供.这种模式极大得节约了资源,方便了我们的生活。

面对计算机给我们带来的困扰,我们可不可以像使用水和电一样使用计算机资源?

就是这些想法最终导致了云计算的产生。

   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.

 云计算模式即为电厂集中供电模式。

在云计算模式下,用户的计算机会变的十分简单,或许不大的内存、不需要硬盘和各种应用软件,就可以满足我们的需求,因为用户的计算机除了通过浏览器给“云”发送指令和接受数据外基本上什么都不用做便可以使用云服务提供商的计算资源、存储空间和各种应用软件。

这就像连接“显示器”和“主机”的电线无限长,从而可以把显示器放在使用者的面前,而主机放在远到甚至计算机使用者本人也不知道的地方。

云计算把连接“显示器”和“主机"的电线变成了网络,把“主机"变成云服务提供商的服务器集群.

  在云计算环境下,用户的使用观念也会发生彻底的变化:

从“购买产品”到“购买服务”转变,因为他们直接面对的将不再是复杂的硬件和软件,而是最终的服务。

用户不需要拥有看得见、摸得着的硬件设施,也不需要为机房支付设备供电、空调制冷、专人维护等等费用,并且不需要等待漫长的供货周期、项目实施等冗长的时间,只需要把钱汇给云计算服务提供商,我们将会马上得到需要的服务。

 由此,云计算就产生并迅速发展开来了。

1。

2 云计算的概念

 云计算(Cloud Computing)是由分布式计算(DistributedComputing)、并行处理(ParallelComputing)、网格计算(GridComputing)发展来的,是一种新兴的商业计算模型。

目前,对于云计算的认识在不断的发展变化,云计算没仍没有普遍一致的定义.

中国网格计算、云计算专家刘鹏给出如下定义:

“云计算将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上,使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和各种软件服务"。

 狭义的云计算指的是厂商通过分布式计算和虚拟化技术搭建数据中心或超级计算机,以免费或按需租用方式向技术开发者或者企业客户提供数据存储、分析以及科学计算等服务,比如亚马逊数据仓库出租生意。

 广义的云计算指厂商通过建立网络服务器集群,向各种不同类型客户提供在线软件服务、硬件租借、数据存储、计算分析等不同类型的服务.广义的云计算包括了更多的厂商和服务类型,例如国内用友、金蝶等管理软件厂商推出的在线财务软件,谷歌发布的Google应用程序套装等。

 通俗的理解是,云计算的“云“就是存在于互联网上的服务器集群上的资源,它包括硬件资源(服务器、存储器、CPU等)和软件资源(如应用软件、集成开发环境等),本地计算机只需要通过互联网发送一个需求信息,远端就会有成千上万的计算机为你提供需要的资源并将结果返回到本地计算机,这样,本地计算机几乎不需要做什么,所有的处理都在云计算提供商所提供的计算机群来完成。

1.3 云计算的分类

 云计算按照服务类型大致可以分为三类:

将基础设施作为服务IaaS、将平台作为服务PaaS和将软件作为服务SaaS,

ﻩIaaS将硬件设备等基础资源封装成服务供用户使用,如Amazon云计算AWS(Amazon Web Services)的弹性计算云EC2和简单存储服务S3。

在IaaS环境中,用户相当于在使用裸机和磁盘,既可以让它运行Windows,也可以让它运行Linux,因而几乎可以做任何想做的事情,但用户必须考虑如何才能让多台机器协同工作起来。

AWS提供了在节点之间互通消息的接口简单队列服务SQS(SimpleQueueService)。

IaaS最大优势在于它允许用户动态申请或释放节点,按使用量计费。

运行IaaS的服务器规模达到几十万台之多,用户因而可以认为能够申请的资源几乎是无限的.而IaaS是由公众共享的,因而具有更高的资源使用效率。

PaaS对资源的抽象层次更进一层,它提供用户应用程序的运行环境,典型的如GoogleApp Engine。

微软的云计算操作系统MicrosoftWindows Azure也可大致归入这一类.PaaS自身负责资源的动态扩展和容错管理,用户应用程序不必过多考虑节点间的配合问题。

但与此同时,用户的自主权降低,必须使用特定的编程环境并遵照特定的编程模型。

这有点像在高性能集群计算机里进行MPI编程,只适用于解决某些特定的计算问题。

例如,GoogleAppEngine只允许使用Python和Java语言、基于称作Django的Web应用框架、调用GoogleAppEngineSDK来开发在线应用服务.

SaaS的针对性更强,它将某些特定应用软件功能封装成服务,如Salesforce公司提供的在线客户关系管理CRM(ClientRelationship Management)服务.SaaS既不像PaaS一样提供计算或存储资源类型的服务,也不像IaaS一样提供运行用户自定义应用程序的环境,它只提供某些专门用途的服务供应用调用。

需要指出的是,随着云计算的深化发展,不同云计算解决方案之间相互渗透融合,同一种产品往往横跨两种以上类型。

例如,Amazon WebServices是以PaaS起家的,但新提供的弹性MapReduce服务模仿了Google的MapReduce,简单数据库服务SimpleDB模仿了Google的BigTable,这二者属于PaaS的范畴,而它新提供的电子商务服务FPE和DevPay以及网站访问统计服务AlexaWeb服务,则属于SaaS的范畴。

二、云计算的核心技术—-“云”里乾坤

云计算是以数据为中心的一种数据密集型的超级计算,在数据存储、数据管理、编程模式、并发控制、系统管理等方面具有自身独特的技术。

随着云计算的应用,它逐渐的确立了几个核心的技术。

2.1编程模型

MapReduce是Google开发的java、Python、C++编程模型,它是一种简化的分布式编程模型和高效的任务调度模型,用于大规模数据集(大于1TB)的并行运算。

严格的编程模型使云计算环境下的编程十分简单.MapReduce模式的思想是将要执行的问题分解成Map(映射)和Reduce(化简)的方式,先通过Map程序将数据切割成不相关的区块,分配(调度)给大量计算机处理,达到分布式运算的效果,再通过Reduce程序将结果汇整输出。

2。

2海量数据分布存储技术

  云计算系统由大量服务器组成,同时为大量用户服务,因此云计算系统采用分布式存储的方式存储数据,用冗余存储的方式保证数据的可靠性。

云计算系统中广泛使用的数据存储系统是Google的GFS和Hadoop团队开发的GFS的开源实现HDFS。

  GFS即Google文件系统(GoogleFileSystem),是一个可扩展的分布式文件系统,用于大型的、分布式的、对大量数据进行访问的应用.GFS的设计思想不同于传统的文件系统,是针对大规模数据处理和Google应用特性而设计的。

它运行于廉价的普通硬件上,但可以提供容错功能。

它可以给大量的用户提供总体性能较高的服务.

 一个GFS集群由一个主服务器(master)和大量的块服务器(chunkserver)构成,并被许多客户(Client)访问。

主服务器存储文件系统所以的元数据,包括名字空间、访问控制信息、从文件到块的映射以及块的当前位置.它也控制系统范围的活动,如块租约(lease)管理,孤儿块的垃圾收集,块服务器间的块迁移。

主服务器定期通过HeartBeat消息与每一个块服务器通信,给块服务器传递指令并收集它的状态.GFS中的文件被切分为64MB的块并以冗余存储,每份数据在系统中保存3个以上备份。

客户与主服务器的交换只限于对元数据的操作,所有数据方面的通信都直接和块服务器联系,这大大提高了系统的效率,防止主服务器负载过重.

2。

3海量数据管理技术

  云计算需要对分布的、海量的数据进行处理、分析,因此,数据管理技术必需能够高效的管理大量的数据。

云计算系统中的数据管理技术主要是Google的BT(BigTable)数据管理技术和Hadoop团队开发的开源数据管理模块HBase。

 BT是建立在GFS, Scheduler,LockService和MapReduce之上的一个大型的分布式数据库,与传统的关系数据库不同,它把所有数据都作为对象来处理,形成一个巨大的表格,用来分布存储大规模结构化数据。

Google的很多项目使用BT来存储数据,包括网页查询,Googleearth和Google金融。

这些应用程序对BT的要求各不相同:

数据大小(从URL到网页到卫星图象)不同,反应速度不同(从后端的大批处理到实时数据服务).对于不同的要求,BT都成功的提供了灵活高效的服务。

2.4虚拟化技术

 通过虚拟化技术可实现软件应用与底层硬件相隔离,它包括将单个资源划分成多个虚拟资源的裂分模式,也包括将多个资源整合成一个虚拟资源的聚合模式.

 虚拟化技术根据对象可分成存储虚拟化、计算虚拟化、网络虚拟化等,计算虚拟化又分为系统级虚拟化、应用级虚拟化和桌面虚拟化。

 

2。

5云计算平台管理技术

 云计算资源规模庞大,服务器数量众多并分布在不同的地点,同时运行着数百种应用,如何有效的管理这些服务器,保证整个系统提供不间断的服务是巨大的挑战。

   云计算系统的平台管理技术能够使大量的服务器协同工作,方便的进行业务部署和开通,快速发现和恢复系统故障,通过自动化、智能化的手段实现大规模系统的可靠运营。

三、云计算技术的应用—-不是“浮云”

  究竟有那些领域适合云计算?

丰富多彩的云计算应用又都有哪些呢?

下面我们会探究谁才适合使用云计算技术。

3。

1云计算技术的优势

(1)数据安全可靠

首先,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。

此前轰动一时的“艳照门"事件据报道不也是因为电脑送修而造成个人数据外泄的吗?

反之,当你的文档保存在类似 Google Docs的网络服务上,当你把自己的照片上传到类似 GooglePicasa Web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。

这样,你不用花钱就可以享受到最好、最安全的服务,甚至比在银行里存钱还方便。

(2)客户端需求低

其次,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。

(3)轻松共享数据

此外,云计算可以轻松实现不同设备间的数据与应用共享。

 

大家不妨回想一下,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。

 对了,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。

 

仍然以联系人信息的管理为例,当你使用网络服务来管理所有联系人的信息后,你可以在任何地方用任何一台电脑找到某个朋友的电子邮件地址,可以在任何一部手机上直接拨通朋友的电话号码,也可以把某个联系人的电子名片快速分享给好几个朋友.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。

(4)可能无限多

最后,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,也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,我们相信,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。

互联网的精神实质是自由、平等和分享.作为一种最能体现互联网精神的计算模型,云计算必将在不远的将来展示出强大的生命力,并将从多个方面改变我们的工作和生活。

无论是普通网络用户,还是企业员工,无论是IT管理者,还是软件开发人员,他们都能亲身体验到这种改变。

3。

2谷歌的云计算平台

 谷歌的硬件条件优势,大型的数据中心、搜索引擎的支柱应用,促进Google云计算迅速发展。

Google的云计算主要由MapReduce、Google文件系统(GFS)、BigTable组成。

它们是Google内部云计算基础平台的3个主要部分.Google还构建其他云计算组件,包括一个领域描述语言以及分布式锁服务机制等。

Sawzall是一种建立在MapReduce基础上的领域语言,专门用于大规模的信息处理。

Chubby是一个高可用、分布式数据锁服务,当有机器失效时,Chubby使用Paxos算法来保证备份。

3.3IBM“蓝云”计算平台

  “蓝云"解决方案是由IBM云计算中心开发的企业级云计算解决方案。

该解决方案可以对企业现有的基础架构进行整合,通过虚拟化技术和自动化技术,构建企业自己拥有的云计算中心,实现企业硬件资源和软件资源的统一管理、统一分配、统一部署、统一监控和统一备份,打破应用对资源的独占,从而帮助企业实现云计算理念.

IBM 的“蓝云”计算平台是一套软、硬件平台,将Internet上使用的技术扩展到企业平台上,使得数据中心使用类似于互联网的计算环境。

“蓝云”大量使用了IBM先进的大规模计算技术,结合了IBM自身的软、硬件系统以及服务技术,支持开放标准与开放源代码软件.

下图为IBM“蓝云”的架构:

 

 由图可知,“蓝云”计算平台由一个数据中心、IBMTivoli部署管理软件(Tivoliprovisioning manager)、IBMTivoli监控软件(IBMTivolimonitoring)、IBMWebSphere应用服务器、IBM DB2数据库以及一些开源信息处理软件和开源虚拟化软件共同组成。

“蓝云”的硬件平台环境与一般的x86服务器集群类似,使用刀片的方式增加了计算密度.“蓝云”软件平台的特点主要体现在虚拟机以及对于大规模数据处理软件ApacheHadoop的使用上。

 “蓝云”平台的一个重要特点是虚拟化技术的使用.虚拟化的方式在“蓝云"中有两个级别,一个是在硬件级别上实现虚拟化,另一个是通过开源软件实现虚拟化。

硬件级别的虚拟化可以使用IBMp系列的服务器,获得硬件的逻辑分区LPAR(logicpartition)。

逻辑分区的CPU资源能够通过IBM EnterpriseWorkload Manager来管理。

通过这样的方式加上在实际使用过程中的资源分配策略,能够使相应的资源合理地分配到各个逻辑分区.p系列系统的逻辑分区最小粒度是1/10颗CPU。

Xen则是软件级别上的虚拟化,能够在Linux基础上运行另外一个操作系统。

虚拟机是一类特殊的软件,能够完全模拟硬件的执行,运行不经修改的完整的操作系统,保留了一整套运行环境语义.

通过虚拟机的方式,在云计算平台上获得如下一些优点:

1)云计算的管理平台能够动态地将计算平台定位到所需要的物理节点上,而无须停止运行在虚拟机平台上的应用程序,进程迁移方法更加灵活;

2)降低集群电能消耗,将多个负载不是很重的虚拟机计算节点合并到同一个物理节点上,从而能够关闭空闲的物理节点,达到节约电能的目的;

   3)通过虚拟机在不同物理节点上的动态迁移,迁移了整体的虚拟运行环境,能够获得与应用无关的负载平衡性能;

 4)在部署上也更加灵活,即可以将虚拟机直接部署到物理计算平台上,而虚拟机本身就包括了相应的操作系统以及相应的应用软件,直接将大量的虚拟机映像复制到对应的物理节点即可.

 “蓝云”计算平台中的存储体系结构:

“蓝云”计算平台中的存储体系结构对于云计算来说也是非常重要的,无论是操作系统、服务程序还是用户的应用程序的数据都保存在存储体系中。

“蓝云"存储体系结构包含类似于Google FileSystem 的集群文件系统以及基于块设备方式的存储区域网络SAN。

 在设计云计算平台的存储体系结构时,可以通过组合多个磁盘获得很大的磁盘容量。

相对于磁盘的容量,在云计算平台的存储中,磁盘数据的读写速度是一个更重要的问题,因此需要对多个磁盘进行同时读写。

这种方式要求将数据分配到多个节点的多个磁盘当中。

为达到这一目的,存储技术有两个选择,一个是使用类似于GoogleFileSystem的集群文件系统,另一个是基于块设备的存储区域网络SAN系统.

在蓝云计算平台上,SAN系统与分布式文件系统(例如GoogleFile System)并不是相互对立的系统,SAN提供的是块设备接口,需要在此基础上构建文件系统,才能被上层应用程序所使用.而GoogleFileSystem正好是一个分布式的文件系统,能够建立在SAN之上。

两者都能提供可靠性、可扩展性,至于如何使用还需要由建立在云计算平台上的应用程序来决定,这也体现了计算平台与上层应用相互协作的关系。

3.4Amazon的弹性计算云

  Amazon是互联网上最大的在线零售商,为了应付交易高峰,不得不购买了大量的服务器。

而在大多数时间,大部分服务器闲置,造成了很大的浪费,为了合理利用空闲服务器,Amazon建立了自己的云计算平台弹性计算云EC2(elasticcomputecloud),并且是第一家将基础设施作为服务出售的公司。

Amazon将自己的弹性计算云建立在公司内部的大规模集群计算的平台上,而用户可以通过弹性计算云的网络界面去操作在云计算平台上运行的各个实例(instance)。

用户使用实例的付费方式由用户的使用状况决定,即用户只需为自己所使用的计算平台实例付费,运行结束后计费也随之结束。

这里所说的实例即是由用户控制的完整的虚拟机运行实例.通过这种方式,用户不必自己去建立云计算平台,节省了设备与维护费用。

 

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