云计算和大数据基础知识.docx

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云计算和大数据基础知识

云计算与大数据基础知识

一、云计算是什么?

云计算就是统一部署的程序、统一存储并由相关程序统一管理着的数据！

云计算 cloud computing 是一种基于因特网的超级计算模式，在远程的数据中心里，成千上万台电脑和

服务器连接成一片电脑云。

因此，云计算甚至可以让你体验每秒超过 10 万亿次的运算能力，拥有这么强大

的计算能力可以模拟核爆炸、预测气候变化和市场发展趋势。

用户通过电脑、笔记本、手机等方式接入数

据中心，按自己的需求进行运算。

云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的

计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入

很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。

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），所有的处理都在云计算提供商所提供

的计算机群来完成。

用户可以动态申请部分资源，支持各种应用程序的运转，无需为繁琐的细节而烦恼，能够更加专注于

自己的业务，有利于提高效率、降低成本和技术创新。

云计算的核心理念是资源池。

二、云计算的基本原理

云计算的基本原理是，在大量的分布式计算机集群上，对这些硬件基础设施通过虚拟化技术构建不同

的资源池。

如存储资源池、网络资源池、计算机资源池、数据资源池和软件资源池，对这些资源实现自动

管理，部署不同的服务供用户应用，这使得企业能够将资源切换成所需要的应用，根据需求访问计算机和

存储系统。

打个比方，这就好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式。

它意味着计算能力也可

以作为一种商品进行流通，就像煤气、水电一样，取用方便，费用低廉。

最大的不同在于，它是通过互联

网进行传输的。

三、云计算的特点

1、支持异构基础资源

　　云计算可以构建在不同的基础平台之上，即可以有效兼容各种不同种类的硬件和软件基础资源。

硬件

基础资源，主要包括网络环境下的三大类设备，即：

计算（服务器）、存储（存储设备）和网络（交换机、路由器

等设备）;软件基础资源，则包括单机操作系统、中间件、数据库等。

2、支持资源动态扩展

　　支持资源动态伸缩，实现基础资源的网络冗余，意味着添加、删除、修改云计算环境的任一资源节点，

或者任一资源节点异常宕机，都不会导致云环境中的各类业务的中断，也不会导致用户数据的丢失。

这里

的资源节点可以是计算节点、存储节点和网络节点。

而资源动态流转，则意味着在云计算平台下实现资源

调度机制，资源可以流转到需要的地方。

如在系统业务整体升高情况下，可以启动闲置资源，纳入系统中，

提高整个云平台的承载能力。

而在整个系统业务负载低的情况下，则可以将业务集中起来，而将其他闲置

的资源转入节能模式，从而在提高部分资源利用率的情况下，达到其他资源绿色、低碳的应用效果。

3、支持异构多业务体系

　　在云计算平台上，可以同时运行多个不同类型的业务。

异构，表示该业务不是同一的，不是已有的或

事先定义好的，而应该是用户可以自己创建并定义的服务。

这也是云计算与网格计算的一个重要差异。

4、支持海量信息处理

　　云计算，在底层，需要面对各类众多的基础软硬件资源;在上层，需要能够同时支持各类众多的异构的

业务;而具体到某一业务，往往也需要面对大量的用户。

由此，云计算必然需要面对海量信息交互，需要有

高效、稳定的海量数据通信/存储系统作支撑。

5、按需分配，按量计费

按需分配，是云计算平台支持资源动态流转的外部特征表现。

云计算平台通过虚拟分拆技术，可以实

现计算资源的同构化和可度量化，可以提供小到一台计算机，多到千台计算机的计算能力。

按量计费起源

于效用计算，在云计算平台实现按需分配后，按量计费也成为云计算平台向外提供服务时的有效收费形式。

四、云计算按运营模式分类

1、公有云

公有云通常指第三方提供商为用户提供的能够使用的云，公有云一般可通过 Internet 使用，可能是免

费或成本低廉的。

优点：

A、安全。

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。

B、方便。

云计算对用户端的设备要求最低，使用起来也最方便。

C、数据共享。

云计算可以轻松

实现不同设备间的数据与应用共享。

D、无限可能。

云计算为我们使用网络提供了几乎无限多的可能。

2、私有云

私有云（Private Clouds）是为一个客户单独使用而构建的，因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效

控制。

该公司拥有基础设施，并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式。

私有云可部署在企业数据

中心的防火墙内，也可以将它们部署在一个安全的主机托管场所。

优点：

A.数据安全；B.服务质量稳定；C.充分利用现有硬件资源和软件资源 ；D. 不影响现有 IT 管理的

流程——假如使用公有云的话，将会对 IT 部门流程有很多的冲击，比如在数据管理方面和安全规定等方面。

3、混合云

混合云融合了公有云和私有云，是近年来云计算的主要模式和发展方向。

私有云主要是面向企业用户，

出于安全考虑，企业更愿意将数据存放在私有云中，但是同时又希望可以获得公有云的计算资源，在这种

情况下混合云被越来越多的采用，它将公有云和私有云进行混合和匹配，以获得最佳的效果，这种个性化

的解决方案，达到了既省钱又安全的目的。

五、云计算按服务模式分类

一般来讲，云计算平台服务模式为如下的架构，如图 1 所示。

图 1 云计算平台架构

最下的一层是 IaaS（Infrastructure-as-a- Service）：

基础设施即服务，提供 CPU，网络，存储等基础硬件的云

服务。

再上一层是 PaaS（Platform-as-a- Service）：

平台即服务，提供类似于操作系统层次的服务与管理。

最后一层是 SaaS（Software-as-a- Service）：

软件即服务，就是我们所熟悉的软件即服务。

事实上 SaaS 的概

念的出现要早于云计算，只不过云计算的出现让原来的 SaaS 找到了自己更加合理的位置。

本质上，SaaS

的理念是：

有别的传统的许可证付费方式 （ 比如购买 Windows Office），SaaS 强调按需使用付费。

六、云计算基础架构

1、传统的 IT 部署架构是“烟囱式”的，或者叫做“专机专用”系统。

图 2 传统 IT 基础架构

这种部署模式主要存在的问题有以下两点：

　　硬件高配低用。

考虑到应用系统未来 3～5 年的业务发展，以及业务突发的需求，为满足应用系统的性

能、容量承载需求，往往在选择计算、存储和网络等硬件设备的配置时会留有一定比例的余量。

但硬件资

源上线后，应用系统在一定时间内的负载并不会太高，使得较高配置的硬件设备利用率不高。

　　整合困难。

用户在实际使用中也注意到了资源利用率不高的情形，当需要上线新的应用系统时，会优

先考虑部署在既有的基础架构上。

但因为不同的应用系统所需的运行环境、对资源的抢占会有很大的差异，

更重要的是考虑到可靠性、稳定性、运维管理问题，将新、旧应用系统整合在一套基础架构上的难度非常

大，更多的用户往往选择新增与应用系统配套的计算、存储和网络等硬件设备。

这种部署模式，造成了每套硬件与所承载应用系统的“专机专用”，多套硬件和应用系统构成了“烟囱

式”部署架构，使得整体资源利用率不高，占用过多的机房空间和能源，随着应用系统的增多，IT 资源的

效率、扩展性、可管理性都面临很大的挑战。

2、云计算基础架构

图 3 云计算基础架构

云基础架构在传统基础架构计算、存储、网络硬件层的基础上，增加了虚拟化层、云层：

　　虚拟化层：

大多数云基础架构都广泛采用虚拟化技术，包括计算虚拟化、存储虚拟化、网络虚拟化等。

通过虚拟化层，屏蔽了硬件层自身的差异和复杂度，向上呈现为标准化、可灵活扩展和收缩、弹性的虚拟

化资源池;

　　云层：

对资源池进行调配、组合，根据应用系统的需要自动生成、扩展所需的硬件资源，将更多的应

用系统通过流程化、自动化部署和管理，提升 IT 效率。

相对于传统基础架构，云基础架构通过虚拟化整合与自动化，应用系统共享基础架构资源池，实现高

利用率、高可用性、低成本、低能耗，并且通过云平台层的自动化管理，实现快速部署、易于扩展、智能

管理，帮助用户构建 IaaS（基础架构即服务）云业务模式。

七、桌面云（桌面虚拟化）

1、桌面虚拟化是指：

支持企业级实现桌面系统的远程动态访问与数据中心统一托管的技术。

一个形象的类

比，就是今天，我们可以通过任何设备、在任何地点，任何时间访问在网络上的我们的邮件系统，或者网

盘；而未来我们可以通过任何设备，在任何地点，任何时间访问在网络上的属于我们个人的桌面系统。

2、桌面虚拟化是在物理服务器上安装虚拟主机系统，由虚拟主机系统模拟出操作系统运行所需要的硬件资

源，如：

CPU、内存、网卡、存储等。

操作系统运行在这些虚拟的硬件资源之上，可以达到多个操作系统

共享物理服务器的硬件资源，从而提高资源利用率。

虚拟桌面的存储和执行（包括操作系统、应用程序和

用户数据）都集中在数据中心，用户使用终端设备通过远程协议（如：

RDP、ICA、PCoIP）进行访问。

桌面

虚拟化将所有桌面虚拟机在数据中心进行托管并统一管理；同时用户能够获得完整 PC 的使用体验。

用户可

以通过瘦客户端，或者类似的设备在局域网或者远程访问获得与传统 PC 一致的用户体验。

是一种仅将操作

系统桌面呈现在用户面前的技术，由服务器端完成运算。

可以结合服务器虚拟化和应用虚拟化进行。

3、特点

（1）快速、灵活部署：

按需申请、快速发放、无需搬运沉重的 PC 主机，统一接入、随时随地访问； 　　

（2）提高资源利用率：

统一管理后台数据中心资源，并统一进行调度管理，将资源的利用率最大化； 　　

（3）数据存放安全可靠：

数据存放在后台数据中心，安全可靠。

并且访问虚拟桌面时在网络上传输的都是

图片信息，不易被他人通过网络窃取信息； 　　

（4）维护便利：

瘦终端无须软件维护；虚拟桌面维护工作可在后台统一进行，非常便利；

（5）节能减排：

采用桌面虚拟化系统，因“瘦终端”功耗很低，同时，数据中心的资源利用率又较高，因

此，可达到节省成本、节能减排的目标。

八、什么是大数据？

“大数据”是一种规模大到在获取、存储、管理、分析方面大大超出了传统数据库软件工具能力范围的数

据集合，具有海量的数据规模、快速的数据流转、多样的数据类型和价值密度低四大特征。

大数据技术的战略意义不在于掌握庞大的数据信息，而在于对这些含有意义的数据进行专业化处理。

从技术上看，大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。

大数据必然无法用单台的计算

机进行处理，必须采用分布式架构。

它的特色在于对海量数据进行分布式数据挖掘。

但它必须依托云计算的分

布式处理、分布式数据库和云存储、虚拟化技术。

大数据需要特殊的技术，以有效地处理大量的数据。

适用于大数据的技术，包括大规模并行处理数据库、

数据挖掘、分布式文件系统、分布式数据库、云计算平台、互联网和可扩展的存储系统。

九、大数据的特征

大数据特征定义为 4V，即规模性（Volume）、高速性（Velocity）、多样性（Variety）和价值性（Value）。

1.规模性（Volume）

数据巨大的数据量以及其规模的完整性，非结构化数据规模比结构化数据增长快，数据的存储量和产生量

巨大，数据具有完整性。

2.高速性（Velocity）

实时分析产生的数据流以及大数据。

现实中对数据的实时性要求较高，能够在第一时间