谈高校云计算的必要性和可行性 肖波中央民族大学 一 云计算是IT发展的趋势 1980s计算机就是计算机 1990s网络就是计算机2000s数据中心就是计算机2010 云计算就是计算机 2011Gartner ITHypeCycle forEmergingTechnologies Copyright 2012 ElsevierInc Allrightsreserved CloudsandInternetofThings HPC High PerformanceComputingHTC High ThroughputComputingP2P PeertoPeerMPP MassivelyParallelProcessors TheInternetofThings IoT SmartEarth AnIBMDream Cloud 云计算将IT相关的能力以服务的方式提供给用户 允许用户在不了解提供服务的技术 没有相关知识以及设备操作能力的情况下 通过Internet获取所需要的服务 Vaquerolm的定义云是一个包含大量可用的虚拟资源 硬件 开发平台 I O服务 的资源池 这些资源可以根据不同的负载动态地重新配置 以达到更优化的资源利用率 TheNextRevolutioninITCloudComputing ClassicalComputingBuy OwnHardware SystemSoftware Applicationsoftentomeetpeakneeds Install Configure Test Verify EvaluateManage Finally useit HighCapEx CloudComputingSubscribeUse payforwhatyouuse basedonQoS Copyright 2012 ElsevierInc Allrightsreserved CourtesyofRajBuyya 2012 BasicConceptofInternetClouds TransparentCloudComputingEnvironment CloudComputingChallenges Dealingwithtoomanyissues CourtesyofR Buyya 云计算技术 三大模式四大部署云计算的关键技术 云计算的三大交付模式 SaaSPaaSIaaS 云计算的四大部署 公共云私有云社区云混合云 云计算的关键技术 虚拟化技术分布式计算和并行计算分布式存储分布式海量数据管理 1 虚拟化技术 服务器虚拟化存储虚拟化应用虚拟化平台虚拟化桌面虚拟化 二 高校云计算必要性 减少硬件浪费绿色节能提高效率方便管理资源共享降低管理成本 业务系统增多 只能通过采购新的硬件设备进行业务支撑 硬件设备一多 导致 机房空间拥堵 能耗较高 不够环保 数据中心虽拥有众多PC服务器 但服务器的资源利用率一直较低 存在较为严重的资源浪费 数据中心软硬件较多 但安全性重视程度不够 缺少系统必备的可靠性设计 且设备宕机的风险较大 机房环境复杂 软硬件设备繁多 系统管理人员难以有足够的精力来进行管理和维护 传统数据中心现状 服务器的百分比 主时间 高峰时间 20 40 60 80 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 CPU利用率 当前服务器利用率很低 为未使用的计算资源买单 x86服务器采购量 年 需要管理的服务器数量不断增长 服务器部署 20 杂项30 安全 10 支持 20 备份和监视 15 在低价值的任务上花费了太多的时间 例如采购和调配数据中心管理效率低 系统管理员如何使用他们的时间 低价值任务 硬件采购 5 除了硬件的成本 服务器对空间的不断侵占还带来了管理成本的增长 2000 2002 2004 2006 2008 费用 以十亿美元为单位 管理和管制成本 服务器费用 50 100 150 0 200 管理成本占TCO的大部分 100 9 90 的服务器 90 的运行时间 CPU占用率低于10 9 1 9 9 1原则 1 主机存储层面 大学数据中心现状 DatacenterandServerCostDistribution 三 高校云计算可行性 数据中心虚拟化私有云PaaSSaaS 虚拟机与数据中心虚拟化 ServerConsolidationinVirtualizedDatacenterVirtualStorageProvisioningandDeprovisioningCloudOperatingSystemsforVirtualDatacentersTrustManagementinvirtualizedDatacenters 传统计算机与虚拟机的区别 CourtesyofVMWare 2008 何为虚拟化 CourtesyofVMWare 2008 VMM作用 1 CourtesyofMendelRosenblum 2006 VMM作用 2 CourtesyofMendelRosenblum 2006 VMM作用 3 CourtesyofMendelRosenblum 2006 VMM作用 4 CourtesyofMendelRosenblum 2006 主要的VMM和Hypervisor软件包 存储虚拟化 I O虚拟化 CPU 存储器和I O虚拟化的总结CPUvirtualizationdemandshardware assistedtrapsofsensitiveinstructionsbytheVMMMemoryvirtualizationdemandsspecialhardwaresupport shadowpagetablesbyVMWareorextendedpagetablebyIntel tohelptranslatevirtualaddressintophysicaladdressandmachinememoryintwostages I OvirtualizationisthemostdifficultonetorealizeduetothecomplexityifI OserviceroutinesandtheemulationneededbetweentheguestOSandhostOS 虚拟机的热迁移 Resourceprovisioningmethods Demand drivenresourceprovisioningbasedonthecurrentutilizationleveloftheallocatedresources 60 Event drivenresourceprovisioningbasedonaspecifictimeevent predicte Popularity drivenresourceprovisioningbypopularitydemand Internetsearches 虚拟机可信管理 虚拟化市场2006to2011增长情况 私有云操作系统 March5 2012 Prof KaiHwang USC CloudRolesinTheFutureInternet CourtesyofG XieandZ Li2012 ThreeAspectsinHardwarethatcanbenefitfromCloudComputing Theillusionofinfinitecomputingresourcesavailableondemand therebyeliminatingtheneedforclouduserstoplanfaraheadforresourceprovisioning Theeliminationofanup frontcommitmentbycloudusers therebyallowingcompaniestostartsmallandincreasethehardwareresourceswhenneededinthefuture Theabilitytopaythecostsofcomputingresourcesonashort termbasisasneeded e g processorsbythehourandstoragebytheday andreleasethemafterdoneandtherebyrewardingresourceconservation CourtesyofM Ambrust etal2009 Cost EffectivenessinCloudComputingvs DatacenterUtilization CourtesyofM Ambrust etal2009 IaaS PaaS SaaS IaaS InfrastructuteasaservicePaaS PlatformasaserviceSaaS Softwareasaservice 谢谢