云計算關(guān)鍵技術(shù)與挑戰(zhàn)

1、云計算的關(guān)鍵技術(shù)與挑戰(zhàn)主要內(nèi)容云計算的關(guān)鍵技術(shù)云計算的技術(shù)挑戰(zhàn)云計算的關(guān)鍵技術(shù)快速部署資源調(diào)度多租戶海量數(shù)據(jù)處理大規(guī)模消息通信大規(guī)模分布式存儲許可證管理和計費快速部署云環(huán)境中資源和應(yīng)用規(guī)模變化范圍大且動態(tài)性高用戶所需服務(wù)主要采用按需部署,用戶可隨時提交對資源和應(yīng)用的請求不同層次云計算環(huán)境中服務(wù)部署模式不同部署過程所支持的軟件系統(tǒng)多樣化快速部署流傳輸技術(shù)：順序、串行的部署方法并行部署技術(shù)將傳統(tǒng)的順序部署方式改為并行執(zhí)行，同時執(zhí)行多個部署任務(wù)，將虛擬機(jī)同時部署到多個物理機(jī)上制約部署速度因素：部署服務(wù)器的讀寫能力或部署系統(tǒng)的有限網(wǎng)絡(luò)帶寬快速部署協(xié)同部署技術(shù)將虛擬機(jī)鏡像在多個目標(biāo)物理機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)中傳輸

2、，提高部署速度制約部署速度因素：目標(biāo)物理機(jī)之間的網(wǎng)絡(luò)帶寬總和快速部署可應(yīng)用于物理解決方案的自動化部署：云軟件環(huán)境操作系統(tǒng)虛擬機(jī)運行平臺云基礎(chǔ)設(shè)施管理軟件云平臺架構(gòu)擴(kuò)展難點軟件的多樣性解決方案復(fù)雜性方法定義標(biāo)準(zhǔn)解決方案打包格式通用部署引擎自動化安裝部署流程資源調(diào)度資源調(diào)度在特定的資源環(huán)境下，根據(jù)一定的資源使用規(guī)則，在不同的資源使用者之間進(jìn)行資源調(diào)整的過程兩種途徑調(diào)整計算任務(wù)所在機(jī)器的資源使用量轉(zhuǎn)移計算任務(wù)到其他機(jī)器(采用虛擬機(jī)的動態(tài)遷移方案)云計算的新挑戰(zhàn)海量規(guī)模資源種類多、規(guī)模大，監(jiān)控困難計算任務(wù)多，調(diào)度算法難度大內(nèi)部應(yīng)用調(diào)度問題如何滿足虛擬機(jī)內(nèi)部應(yīng)用的服務(wù)級別協(xié)定多租戶技術(shù)傳統(tǒng)軟件服務(wù)軟件服

3、務(wù)針對特定的用戶部署在獨立的數(shù)據(jù)中心云環(huán)境軟件服務(wù)：SaaS方式發(fā)布,供眾多企業(yè)用戶共享使用要求共享硬件資源和軟件資源良好的可伸縮性任何用戶對SaaS軟件的定制互不影響多租戶技術(shù)多租戶技術(shù)大量用戶共享同一堆棧的軟、硬件資源，每個用戶按需使用資源，能夠?qū)浖?wù)進(jìn)行客戶化配置而不影響其他用戶的使用采用多租戶技術(shù)的SaaS應(yīng)用特征SaaS應(yīng)用基于Web, 可伸縮租戶能夠?qū)aaS平臺本身進(jìn)行擴(kuò)展技術(shù)難點數(shù)據(jù)隔離客戶化配置架構(gòu)擴(kuò)展性能定制多租戶技術(shù)數(shù)據(jù)隔離每個租戶單獨創(chuàng)建數(shù)據(jù)庫多租戶數(shù)據(jù)保存在同一數(shù)據(jù)庫中，采用不同Schema多租戶數(shù)據(jù)保存在同一數(shù)據(jù)表中或具有相同Schema的表中多租戶技術(shù)客戶化配

4、置：支持不同租戶對SaaS應(yīng)用的配置進(jìn)行定制能夠?qū)Σ煌鈶舻目蛻艋渲眠M(jìn)行描述和存儲能夠根據(jù)不同租戶的客戶化配置呈現(xiàn)相應(yīng)的SaaS應(yīng)用架構(gòu)擴(kuò)展：多租戶服務(wù)提供靈活、具備高可伸縮性的基礎(chǔ)架構(gòu)、保證不同負(fù)載下多租戶平臺的性能多租戶技術(shù)性能定制：滿足不同客戶對服務(wù)性能的要求傳統(tǒng)軟件運營模式：用戶具有獨立的資源堆棧 ,根據(jù)用戶要求配置更高級資源SaaS模式：共享同一資源，如何靈活配置性能？虛擬化技術(shù)、多租戶技術(shù)的選擇問題不同用戶的同一應(yīng)用單獨運行在一個虛擬機(jī)中,由虛擬機(jī)實現(xiàn)邏輯隔離不同用戶的同一應(yīng)用運行在統(tǒng)一環(huán)境中,通過應(yīng)用或服務(wù)的設(shè)計實現(xiàn)隔離海量數(shù)據(jù)處理海量數(shù)據(jù)處理對大規(guī)模數(shù)據(jù)的計算和分析，通常數(shù)據(jù)

5、的規(guī)?？蛇_(dá)TB甚至PB級別典型例子搜索引擎并行計算模型：支持高吞吐量分布式處理計算任務(wù)和海量數(shù)據(jù)River編程模型MapReduce編程模型計算機(jī)集群系統(tǒng)：建立可擴(kuò)展、可靠運行環(huán)境海量數(shù)據(jù)處理大規(guī)模消息通信不同節(jié)點、不同服務(wù)之間需要通過消息通信進(jìn)行協(xié)作同步消息通信：客戶端直接請求服務(wù)器端的服務(wù)，并等待服務(wù)結(jié)果返回后繼續(xù)執(zhí)行，服務(wù)端需要保存與客戶端通信的信息，在處理完成后將結(jié)果返回給客戶端。異步消息通信：客戶端把請求放到請求消息隊列里，繼續(xù)執(zhí)行其他業(yè)務(wù)邏輯，服務(wù)端從請求消息隊列中獲取請求消息，將處理結(jié)果放入響應(yīng)隊列里，并立即處理下一個請求。大規(guī)模消息通信同步消息通信影響客戶端處理速度影響服務(wù)端系

6、統(tǒng)可用性影響客戶端的可用性大規(guī)模消息通信異步消息通信SOA架構(gòu)中組件解耦合及業(yè)務(wù)集成的重要技術(shù)JMS, ACTIVE MQ,Websphere MQ提高服務(wù)可伸縮性大規(guī)模消息通信云計算中新的挑戰(zhàn)足夠穩(wěn)定：保證消息服務(wù)隨時可用,消息傳輸可靠能夠伸縮：支持大規(guī)模節(jié)點同時執(zhí)行高性能消息讀寫操作保證安全：保證消息傳遞安全高效率：緊湊高效的消息內(nèi)容模型Amazon Simple Queue Service(SQS)大規(guī)模分布式存儲分布式存儲：利用多臺服務(wù)器的存儲資源來滿足單臺服務(wù)器鎖不能滿足的存儲需求。要求存儲資源能夠被抽象表示和統(tǒng)一管理，并且能保證數(shù)據(jù)讀寫操作的安全性、可靠性、性能。云存儲服務(wù)：基于分

7、布式文件系統(tǒng)云計算中新的挑戰(zhàn)數(shù)據(jù)存儲和操作以服務(wù)形式提供數(shù)據(jù)類型多樣(非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù),結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)、關(guān)系型數(shù)據(jù))大規(guī)模分布式存儲分布式文件系統(tǒng)FranqupaniGoogle File SystemGFSPC服務(wù)器容易發(fā)生故障，需要對整個系統(tǒng)中的節(jié)點進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)測錯誤，實現(xiàn)容錯和故障恢復(fù)機(jī)制海量數(shù)據(jù)，GB級文件，要對原針對中小文件的文件系統(tǒng)設(shè)計準(zhǔn)則進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整文件塊大小對文件的寫操作是追加操作，寫入到文件末尾，寫入后一般不修改，重點優(yōu)化追加操作使用開放的標(biāo)準(zhǔn)操作接口大規(guī)模分布式存儲云存儲服務(wù)Amazon Simple Storage ServiceAmazon SimpleDBGoogle Bi

8、gTable許可證管理與計費IT基礎(chǔ)設(shè)施的許可證管理與計費模式按需付費按使用計費大量提供商還未制定產(chǎn)品在云計算環(huán)境下的計費模式較成熟的是Amazon提供的EC2和S3的按量計費模式許可證管理與計費Amazon EC2 計費標(biāo)準(zhǔn)占用的虛擬機(jī)單元IP地址帶寬存儲空間虛擬機(jī)單元計費類型按需的虛擬機(jī)單元預(yù)留的虛擬機(jī)單元許可證管理與計費Amazon S3數(shù)據(jù)存儲：按照流量計費數(shù)據(jù)傳輸：按照流量計費數(shù)據(jù)請求PUT(修改),COPY(拷貝),POST(增加):占用存儲空間,收費較高LIST(列表)：操作復(fù)雜，收費較高GET(取值)：操作簡單不占用存儲,收費低DELETE(刪除):釋放空間，不收費云計算的技術(shù)

9、挑戰(zhàn)安全性可用性可伸縮性信息保密高性能標(biāo)準(zhǔn)化安全性云計算特有的安全問題傳統(tǒng)觀念轉(zhuǎn)變云中每個節(jié)點都可能受到攻擊現(xiàn)有軟件系統(tǒng)安全防護(hù)模式如何改變政策法規(guī)保障可用性軟件系統(tǒng)在一定時間內(nèi)正常工作的時間占總時間的比重，通常用百分比衡量傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心：冗余和災(zāi)備云計算環(huán)境能夠在最大程度上減少資源的不可用對業(yè)務(wù)系統(tǒng)的影響通過技術(shù)創(chuàng)新，保證即使軟、硬件出現(xiàn)問題服務(wù)仍然可用虛擬機(jī)快速部署虛擬機(jī)實時遷移故障預(yù)測模型可伸縮性通過資源的增加或減少來應(yīng)對負(fù)載的變化，并保持一致的性能傳統(tǒng)應(yīng)用：設(shè)計編碼階段未考慮可伸縮性問題垂直伸縮在現(xiàn)有的服務(wù)節(jié)點上增加或減少資源水平伸縮在現(xiàn)有的服務(wù)節(jié)點上增加或減少服務(wù)節(jié)點需要對多個服務(wù)器組

10、成的集群進(jìn)行管理如何實現(xiàn)垂直伸縮和水平伸縮？可伸縮性如何實現(xiàn)云計算對可伸縮性的下列要求及時：基于虛擬機(jī)的資源調(diào)整適量：基于應(yīng)用對資源的需求進(jìn)行調(diào)整細(xì)粒度自動化：基于應(yīng)用性能和資源需求的自動化可伸縮性管理預(yù)動性：基于歷史記錄、應(yīng)用模式和預(yù)測模型信息保密信息的內(nèi)容不應(yīng)該被未授權(quán)的人得到非法用戶訪問難度較大數(shù)據(jù)在云的大規(guī)模分布式存儲機(jī)制中，完整的數(shù)據(jù)實體被打散存儲在不同的服務(wù)器上，而每個數(shù)據(jù)塊可包含不同的數(shù)據(jù)實體根本方法從邏輯上甚至物理上將多個用戶的數(shù)據(jù)隔離高性能云環(huán)境所承擔(dān)的計算、存儲和通信方面的負(fù)載大于傳統(tǒng)的計算環(huán)境服務(wù)器虛擬化技術(shù)CPU開銷較小內(nèi)存性能開銷較大（訪問沖突）大規(guī)模數(shù)據(jù)處理技術(shù)MapReduce適用性問題原語設(shè)計