物联网软件安装与调试课程报告.docx

1、物联网软件安装与调试课程报告天津电子信息职业技术学院物联网软件安装及调试课程报告论文题目：虚拟化及云计算姓名：陈星宇（02）系别：网络技术系专业：物联网应用技术班级：物联S11-1指导教师：杨洋摘要在传统的网络环境中，管理信息系统基本上是采用客户机/服务器，其中的客户机/服务器就是：C/S（即英文的client/server的首字母）模式开发的，但随着WWW的广泛应用，目前的管理信息系统已经逐渐开始从C/S模式向浏览器/服务器（B/S）模式转变。 B/S结构（Browser/Server结构）结构即浏览器与服务器结构。它是随着Internet技术的兴起，对C/S结构的一种变化或者改进的结构。在

2、这种结构下，用户工作界面是通过WWW浏览器来实现，极少部分事务逻辑在前端（Browser）实现，但是主要事务逻辑在服务器端（Server）实现，形成所谓三层3-tier结构。这样就大大简化了客户端电脑载荷，减轻了系统维护及升级的成本与工作量，降低了用户的总体成本。 而云计算正是在这样的背景下应运而生的。云计算（cloud computing，台湾译作云端运算），是一种基于互联网的计算新方式，通过互联网上异构、自治的服务为个人与企业用户提供按需即取的计算。由于资源是在互联网上，而在计算机流程图中，互联网常以一个云状图案来表示，因此可以形象地类比为云，云同时也是对底层基础设施的一种抽象概念。云计算

3、的出现在某种意义上剥离了软件及硬件之间的联系。传统的管理员既需要维护服务器的硬件，同时又需要管理软件的应用，这使得企业为此付出了极大的成本。而云计算则并不限制应用程序及硬件之间的必然联系，亦即透过平行运算的方式，一个应用程序可以在不同的硬件上执行，全面解除应用服务及硬件资源间的固定对应关系。虚拟化，则是云计算的基石。一个云计算的应用必定是基于虚拟化的。云计算已经是第三代的IT，第一代是静态的IT，第二代是一个共享的概念，数据与信息的共享，第三代则是动态，所有的信息与数据都在动态的架构上，否则也就没有云，没有Cloud。将硬件变成服务一定是动态的，要看产品在虚拟化的能力，虚拟化是动态的基础，只有

4、在虚拟化的环境下，云才是可能。毫无疑问，虚拟化正在重组IT工业，同时它也正在支撑起云计算，如果把云计算单纯理解虚拟化，其实也并为过，因为没有虚拟化的云计算，是不可能实现按需计算的目标的。云计算使得应用软件脱离已经成为一种可能。目前Amazon所提供的Web服务就是基于大规模云为基础的虚拟化应用。所以，要了解云计算，就必须要要先了解虚拟化。一.虚拟化技术1.1虚拟化技术简介虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。 CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统

5、，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。虚拟化是一种经过验证的软件技术，它正迅速改变着 IT 的面貌，并从根本上改变着人们的计算方式。如今，具有强大处理能力的 x86 计算机硬件仅仅运行了单个操作系统与单个应用程序。这使得大多数计算机远未得到充分利用。利用虚拟化，可以在一台物理机上运行多个虚拟机，因而得以在多个环境间共享这一台计算机的资源。不同的虚拟机可以在同一台物理机上运行不同的操作系统以及多个应用程序。虚拟化技术及多任务以及超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行，而在虚拟化技术中，则可以同时运行多个操作系统，而且每

6、一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上；而超线程技术只是单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CPU是不能分离的，只能协同工作。虚拟化是一个抽象层，它将物理硬件及操作系统分开，从而提供更高的 IT 资源利用率与灵活性。虚拟化允许具有不同操作系统的多个虚拟机在同一物理机上独立并行运行。每个虚拟机都有自己的一套虚拟硬件（例如 RAM、CPU、网卡等），可以在这些硬件中加载操作系统与应用程序。无论实际采用了什么物理硬件组件，操作系统都将它们视为一组一致、标准化的硬件。虚拟化的概念在 20 世纪 60 年代首次出现，利用它可以对属于稀有

7、而昂贵资源的大型机硬件进行分区。随着时间的推移，微型计算机与 PC 可提供更有效、更经济的方法来分配处理能力。因此到 20 世纪 80 年代，虚拟技术已不再广泛使用。到了 20 世纪 90 年代，研究人员开始探索如何利用虚拟化解决及廉价硬件激增相关的一些问题，例如，利用率不足、管理成本不断攀升与易受攻击等。现在，虚拟化技术处于时代前沿，可以帮助企业升级与管理他们在世界各地的 IT 基础架构并确保其安全。1.2虚拟化的意义虚拟化的基础是虚拟机。一台常见的虚拟机工作原理如下：虚拟机是一种严密隔离的软件容器，它可以运行自己的操作系统与应用程序，就好像一台物理计算机一样。虚拟机的运行完全类似于一台物理

8、计算机，它包含自己的虚拟（即基于软件实现的）CPU、RAM 硬盘与网络接口卡 (NIC)。操作系统无法分辨虚拟机及物理计算机之间的差异，应用程序与网络中的其他计算机也无法分辨。即使是虚拟机本身也认为自己是一台“真正的”计算机。不过，虚拟机完全由软件组成，不含任何硬件组件。因此，虚拟机具备物理硬件所没有的很多独特优势。 虚拟化所带来的好处是多方面的，总结来说主要包括了以下几点效率：将原本一台服务器的资源分配给了数台虚拟化的服务器，有效的利用了闲置资源，确保企业应用程序发挥出最高的可用性与性能。隔离：虽然虚拟机可以共享一台计算机的物理资源，但它们彼此之间仍然是完全隔离的，就像它们是不同的物理计算机

9、一样。因此，在可用性与安全性方面，虚拟环境中运行的应用程序之所以远优于在传统的非虚拟化系统中运行的应用程序，隔离就是一个重要的原因。可靠：虚拟服务器是独立于硬件进行工作的，通过改进灾难恢复解决方案提高了业务连续性，当一台服务器出现故障时可在最短时间内恢复且不影响整个集群的运作，在整个数据中心实现高可用性。成本：降低了部署成本，只需要更少的服务器就可以实现需要更多服务器才能做到的事情，也间接降低了安全等其他方面的成本。兼容：所有的虚拟服务器都及正常的x86系统相兼容，他改进了桌面管理的方式，可部署多套不同的系统，将因兼容性造成问题的可能性降至最低。便于管理：，提高了服务器/管理员比率，一个管理员

10、可以轻松的管理比以前更多的服务器而不会造成更大的负担。通过实现 IT 基础架构的虚拟化，可以降低 IT 成本，同时提高现有资产的效率、利用率与灵活性。在全世界，各种规模的公司都享受着服务器的虚拟化带来的好处。数千家组织（包括财富 100 强中的所有企业）都在采用服务器虚拟化解决方案。1.3虚拟化的架构 由于虚拟化技术能够通过资源共享及合并资源来提高效率并降低成本，它已经被迅速地应用于数据中心及其他设备上。在网络核心，由于受到法规、运营、组织以及安全等各方面的影响，使不同网络及服务的虚拟化工作，变得更具有挑战性。降低资金成本与运营成本，并提高运营效率与灵活性。在服务器整合的基础上更进一步，部署标

11、准的虚拟化平台来实现整个 IT 基础架构的自动化。利用虚拟化的强大功能更有效地管理 IT 容量，提供更高的服务级别，并简化 IT 流程。因此，我们为 IT 基础架构的虚拟化创造了一个术语，将其称作“虚拟基础架构”。 以前的虚拟软件必须是装在一个操作系统上，然后再在虚拟软件之上安装虚拟机，再其中运行虚拟的系统及其应用。而在当前的架构下，虚拟机可以通过虚拟机管理器（Virtual Machine Monitor，简称VMM）来进行管理的。VMM是在底层实现对其上的虚拟机的管理与支持。但现在许多的硬件，比如Intel 的CPU已经对虚拟化技术做了硬件支持，大多数VMM就可以直接装在裸机上，在其上再装

12、几个虚拟机就可以就大大提升了虚拟化环境下的性能体验。目前常见的VMM工作模式如下图： 利用虚拟基础架构，可以在整个基础架构范围内共享多台计算机的物理资源。利用虚拟机可以在多台虚拟机之间共享单台物理计算机的资源以实现最高效率。资源在多个虚拟机与应用程序之间进行共享。业务需要是将基础架构的物理资源动态映射到应用程序的驱动力，即便在这些需要发生变化时也是如此。可将 x86 服务器及网络与存储器聚合成一个统一的 IT 资源池，供应用程序根据需要随时使用。这种资源优化方式有助于组织实现更高的灵活性，使资金成本与运营成本得以降低。一个虚拟基础架构通常可以包括以下组件：裸机管理程序，可使每台 x86 计算机

13、实现全面虚拟化。虚拟基础架构服务（如资源管理与整合备份），可在虚拟机之间使可用资源达到最优配置自动化解决方案，用于通过提供特殊功能来优化特定 IT 流程，如部署或灾难恢复。将软件环境及其底层硬件基础架构分离，以便管理员可以将多个服务器、存储基础架构与网络聚合成共享资源池。然后，根据需要安全可靠地向应用程序动态提供这些资源。借助这种具有开创意义的方法，我们可以使用价格低廉的行业标准服务器以构造块的形式构建自我优化的数据中心，并实现高水平的利用率、可用性、自动化与灵活性。二.云计算2.1云计算简介云计算（cloud computing，台湾译作云端运算），是一种基于互联网的计算新方式，通过互联网上

14、异构、自治的服务为个人与企业用户提供按需即取的计算。由于资源是在互联网上，而在计算机流程图中，互联网常以一个云状图案来表示，因此可以形象地类比为云，云同时也是对底层基础设施的一种抽象概念。云计算的资源是动态易扩展而且虚拟化的，通过互联网提供。终端用户不需要了解“云”中基础设施的细节，不必具有相应的专业知识，也无需直接进行控制,只关注自己真正需要什么样的资源以及如何通过网络来得到相应的服务。狭义云计算是指IT基础设施的交付与使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的资源（硬件、平台、软件）。提供资源的网络被称为“云”。“云”中的资源在使用者看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取，按需使用

15、，随时扩展，按使用付费。这种特性经常被称为像水电一样使用IT基础设施。广义云计算是指服务的交付与使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需的服务。这种服务可以是IT与软件、互联网相关的，也可以使任意其他的服务。云计算可以认为包括以下几个层次的服务：基础设施即服务（IaaS），平台即服务（PaaS）与软件即服务（SaaS）。云计算服务通常提供通用的通过浏览器访问的在线商业应用，软件与数据可存储在数据中心。云计算具有以下四个显著特点：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

16、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Google Picasa 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及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

17、在银行里存钱还方便。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与防火墙软件。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

18、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，你可以随时及朋友分享信息，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，帮你安装与升级软件，帮你防范病毒与各类网络攻击，帮你做你以前在个人电脑上所做的一切。此外，云计算可以轻松实现不同设备间的数据及应用共享。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与笔记本电脑之间定期同步联系人信息。买了新的

19、手机后，你不得不在旧手机与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与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与精力。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，就可以同时访问与使用同一份数据。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

20、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，才可以使用或及他人分享这份数据。最后，云计算为我们使用网络提供了几乎无限多的可能。为存储与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与实时的交通状况，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与餐馆，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

21、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与计算能力，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。个人与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与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、平等与分享。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与生活。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

22、。2.2云计算及虚拟化虚拟化是云计算的基石。如图是一个典型的云计算平台。在此平台中，由数台虚拟机所构成的虚拟化的硬件平台共同托起了全部软件层所提供的服务。 在虚拟化及云计算共同构成的这样一个整体的架构中，虚拟化有效的分离了硬件及软件，而云计算则让人们将精力更加集中在软件所提供的服务上。 云计算必定是虚拟化的，虚拟化给云计算提供了坚定的基础。但是虚拟化的用处并不仅限于云计算，这只是他强大功能中的一部分。IBM日前发布了最新的企业级数据中心(New Enterprise Data Center，NEDC)概念，主要通过简化(Simplified)、共享(Shared)及弹性(Dynamic)三个层

23、面，逐步达到数据中心的转型，透过更具弹性的IT架构，就如同云计算的架构，全面解除应用服务及硬件资源间的固定对应关系，达到快速提供服务的目的。 就目前来说，这种新一代的数据中心的一大特点就是运营的弹性。因此IBM认为，全新企业级数据中心要做到弹性，就要做到类似云计算的架构。云计算并不限制应用程序及硬件间必然的关系，也就是通过平行运算的方式，一个应用程序可以在不同的硬件上执行，全面解除应用服务及硬件资源间的固定对应关系。按照现在的情况，数据中心要做到这样的弹性相当不容易。但是如果将数据中心简单的划分为硬件及软件两个层面，那么未来数据中心的面貌就是将底层的硬件，包含服务器、储存及网络设备全面虚拟化，

24、在上层的软件则是结面向服务的体系结构（Service-Oriented Architecture，SOA），让数据中心可以达到随选所需的运作环境，也就是建立起一个共享的环境，数据可以根据业务型态的不同需求，临时搭配出各种应用，达到一个服务导向的 IT架构。由此可见，实现云计算弹性数据中心的关键是虚拟化与SOA。不过，这种理想状态需要高度的技术整合能力。单就虚拟化而言，随着虚拟化厂商的增多，异构的虚拟化环境已经是大势所趋。用户重新面临异构虚拟化技术的整合问题，目前无论是VMware还是微软的产品，对于其他虚拟化软件的管理都不是很理想，据说微软的Hyper-V有的版本可以管理其他虚拟化产品，但是其

25、效果如何还不清楚。所以，当应用云计算时，面对庞杂的设备平台与各种技术，如何既有效整合各种资源，又能保证其安全性与可用性，是实现云计算的关键。云计算已经是第三代的IT，第一代是静态的IT，第二代是一个共享的概念，数据与信息的共享，第三代则是动态，所有的信息与数据都在动态的架构上，否则也就没有云，没有Cloud。对于存储、服务器的服务化，就一定要让硬件变成动态的，而这一切都要看服务器在虚拟化方面的能力，虚拟化是动态的基础，只有在虚拟化的环境下，云才是可能。 截止到2009年，大部分的云计算基础构架是由通过数据中心传送的可信赖的服务与建立在服务器上的不同层次的虚拟化技术组成的。虚拟化为云计算提供了很

26、好的底层技术平台，而云计算则是最终产品。2.3云计算的应用 目前所能够提供的云计算是多种多样的，不过主要是以下几大形式：SAAS（软件即服务）这种类型的云计算通过浏览器把程序传给成千上万的用户。在用户眼中看来，这样会省去在服务器与软件授权上的开支；从供应商角度来看，这样只需要维持一个程序就够了，这样能够减少成本。S是迄今为止这类服务最为出名的公司。SAAS在人力资源管理程序与ERP中比较常用。 Google Apps与Zoho Office也是类似的服务 实用计算（Utility Computing）这个主意很早就有了，但是直到最近才在A、Sun、IBM与其它提供存储服务与虚拟服务器的公司中新

27、生。这种云计算是为IT行业创造虚拟的数据中心使得其能够把内存、I/O设备、存储与计算能力集中起来成为一个虚拟的资源池来为整个网络提供服务。网络服务同SAAS关系密切，网络服务提供者们能够提供API让开发者能够开发更多基于互联网的应用，而不是提供单机程序。平台即服务另一种SAAS，这种形式的云计算把开发环境作为一种服务来提供。你可以使用中间商的设备来开发自己的程序并通过互联网与其服务器传到用户手中。MSP（管理服务提供商）最古老的云计算运用之一。这种应用更多的是面向IT行业而不是终端用户，常用于邮件病毒扫描、程序监控等等。商业服务平台SAAS与MSP的混合应用，该类云计算为用户与提供商之间的互动

28、提供了一个平台。比如用户个人开支管理系统，能够根据用户的设置来管理其开支并协调其订购的各种服务。互联网整合将互联网上提供类似服务的公司整合起来，以便用户能够更方便的比较与选择自己的服务供应商。当前互联网上几大主流的云计算应用：亚马逊网站（A）是以在线书店与电子零售业起家的，如今已在业界享有盛誉，不过它最新的业务却及云计算有关。两年多以前，亚马逊作为首批进军云计算新兴市场的厂商之一，为尝试进入该领域的企业开创了良好的开端。亚马逊的云名为亚马逊网络服务（Amazon WebServices，下称AWS），目前主要由4块核心服务组成：简单存储服务（Simple StorageService，S3）；

29、弹性计算云（Elastic Compute Cloud，EC2）；简单排列服务（Simple QueuingService）以及尚处于测试阶段的SimpleDB。换句话说，亚马逊现在提供的是可以通过网络访问的存储、计算机处理、信息排队与数据库管理系统接入式服务。谷歌公司（Google）围绕因特网搜索创建了一种超动力商业模式。如今，他们又以应用托管、企业搜索以及其他更多形式向企业开放了他们的“云”。今年4月，谷歌推出了谷歌应用软件引擎（Google AppEngine，下称GAE），这种服务让开发人员可以编译基于Python的应用程序，并可免费使用谷歌的基础设施来进行托管（最高存储空间达 500

30、MB）。对于超过此上限的存储空间，谷歌按“每CPU内核每小时”10至12美分及1GB空间15至18美分的标准进行收费。最近，谷歌还公布了提供可由企业自定义的托管企业搜索服务计划。Salesforce是软件即服务厂商的先驱，它一开始提供的是可通过网络访问的销售力量自动化应用软件。在该公司的带动下，其他软件即服务厂商已如雨后春笋般蓬勃而起。Salesforce的下一目标是：平台即服务。该公司正在建造自己的网络应用软件平台F，这一平台可作为其他企业自身软件服务的基础。F包括关系数据库、用户界面选项、企业逻辑以及一个名为Apex的集成开发环境。程序员可以在平台的 Sandbox上对他们利用Apex开发

31、出的应用软件进行测试，然后在Salesforce的AppExchange目录上提交完成后的代码。微软公司（Microsoft）在云计算的起步阶段，微软曾经历过不少周折。经过几年的磨合调整之后，这个软件巨头的云计算战略终于走上了正轨。根据有些厂商的预想，未来绝大部分的IT资源都将来自云计算，但微软却并不这么认为。几个月前，微软首席软件架构师（CSA）雷.奥兹（RayOzzie）曾表示，微软的宏伟计划是“提供均衡搭配的企业级软件、合作伙伴托管服务以及云服务”。简而言之，微软将其称为“软件加服务”（software plus services）。微软将在今年推出的首批软件即服务产品包括Dynamics CRM Online、Exchange Online、OfficeCommunications Online以及SharePoint Online。每种产品都具有多客户共享版本，其主要服务对象是中小型企业。单客户版本的授权费用在5,000美元以上。针对普通用户，微软的在线服务还包括Windows Live、Office Live与Xbox Live等。三.总结每个人都有好多理由在惦记着虚拟化。这是一个至关重要、沧海变桑田一般的概念，具有深远的意义。无论何时何地，你都可创造出动态的资源库，能为用户提供无限的能力。这样的想法太非同寻常了。虚拟化概念其实并不像有些