計算思維與智能計算基礎(chǔ)課程概述

計算思維與智能計算基礎(chǔ)2023/4/302第8章課程概述2023/4/303本章重點介紹云計算地發(fā)展歷程,特點,服務(wù)模式,核心技術(shù),部署模式與典型應(yīng)用案例。2023/4/3041云計算概述第節(jié)2023/4/305云計算概述概念發(fā)展簡史主要特點云平臺地介紹2023/4/306什么是云計算？2023/4/307云計算地發(fā)展簡史1963年,美防部高級研究計劃局（DARPA）啟動了著名地MAC項目。SUN公司推出了網(wǎng)格計算概念谷歌公司CEOEricSchmidt在搜索引擎大會上首次提出"云計算"地概念。"云計算"已經(jīng)成為了可有效駕馭龐大計算資源地成熟技術(shù),形成了完整地產(chǎn)業(yè)。19632006至今1983年2023/4/308云計算地主要特點04按需服務(wù)05安全性01大規(guī)模,分布式02虛擬化03高可靠性與擴展性2023/4/309云平臺地介紹阿里云微軟MicrosoftAzure騰訊云2023/4/30102云計算地基本模式第節(jié)2023/4/3011云計算地基本模式服務(wù)模式核心技術(shù)部署模式云計算平臺地常見服務(wù)2023/4/3012云計算地服務(wù)模式2023/4/3013SaaSSaaS通過網(wǎng)絡(luò)提供軟件服務(wù)。在這種模式下,用戶不需求再花費大量投資用于硬件,軟件與開發(fā)團隊地建設(shè),只需求支付一定地租賃費用,就可以通過互聯(lián)網(wǎng)享受到相應(yīng)地服務(wù),而且整個系統(tǒng)地維護也由廠商負責(zé)。SaaS地示例有很多,例如百度云盤,用戶不需求投入硬盤來存儲自己地文件,用戶可能只需求支付一部分地租賃費用就可以將需求保存地文件交給百度云盤地廠商保存。2023/4/3014PaaSPaaS層介于軟件即服務(wù)與基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)之間。PaaS提供用戶將云端基礎(chǔ)設(shè)施部署與創(chuàng)建至客戶端,或者借此使用編程語言,程序庫與服務(wù)。PaaS將軟件研發(fā)地平臺作為一種服務(wù),以軟件即服務(wù)模式交付給用戶。PaaS提供軟件部署平臺,抽象掉了硬件與操作系統(tǒng)細節(jié),可以無縫地擴展。開發(fā)者只需求關(guān)注自己地業(yè)務(wù)邏輯,不需求關(guān)注底層。即PaaS為生成,測試與部署軟件應(yīng)用程序提供一個環(huán)境。PaaS元素之間關(guān)系2023/4/3015IaaSIaaS是通過互聯(lián)網(wǎng)提供數(shù)據(jù)心,基礎(chǔ)架構(gòu)硬件與軟件資源,并根據(jù)用戶對資源地實際使用量或占用量進行計費地一種服務(wù)模式。虛擬化技術(shù)是實現(xiàn)IaaS地核心技術(shù)。我們知道云計算平臺上地云主機其實都是虛擬機,但是我們在使用地時候,跟使用一臺真實地機器沒有任何區(qū)別,這就是使用了虛擬化技術(shù)地結(jié)果。IaaS地特點包含:資源可作為服務(wù)提供,費用因消費而異,服務(wù)高度可擴展,通常在單個硬件上包含多個用戶,動態(tài)靈活。對于企業(yè)來講,IaaS只是一個簡單地基礎(chǔ)設(shè)施服務(wù),企業(yè)在這個層面一般只會得到一些基礎(chǔ)地計算資源。例如亞馬遜,OpenStack等提供地虛擬計算資源。從某種層面上來說IaaS只是幫助企業(yè)解決了計算硬件問題。2023/4/3016云管理層云管理層也是服務(wù)層地基礎(chǔ),它為服務(wù)層提供了更多地管理與維護等方面地技術(shù)與能力。云管理層有9個模塊,這9個模塊可分為3層,它們分別是用戶層（面向使用云地用戶,并通過多種功能來更好地為用戶服務(wù)）,機制層（實現(xiàn)云計算心內(nèi)部地管理自動化,高安全性與節(jié)能環(huán)保地目地）與檢測層（監(jiān)控這個云計算心地方方面面,并采集有關(guān)數(shù)據(jù)）。云管理層地架構(gòu)2023/4/3017云計算地核心技術(shù)虛擬化技術(shù)可通過將資源劃分為多個虛擬資源地分裂模式與將多個資源整合為一個虛擬資源地聚合模式將物理資源轉(zhuǎn)換為邏輯上可管理地資源,克服物理結(jié)構(gòu)之間地障礙。分布式網(wǎng)絡(luò)存儲系統(tǒng)采用可擴展地系統(tǒng)結(jié)構(gòu),通過多臺存儲服務(wù)器分擔(dān)存儲負載,通過位置服務(wù)器定位存儲信息。它不僅僅僅僅提高了系統(tǒng)地可靠性,可用性與訪問效率,而且具有更好地擴展性,可以更好地適應(yīng)用戶需求地變化。海量地數(shù)據(jù)處理問題,對其進行處理是一項艱巨而復(fù)雜地任務(wù)。原因有以下幾個方面:數(shù)據(jù)量過大,軟硬件要求高,要求很高地處理方法與技巧虛擬化技術(shù)海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)海量數(shù)據(jù)地分布式存儲技術(shù)2023/4/3018虛擬化是云計算最重要地核心技術(shù)之一,它為云計算服務(wù)模式提供基礎(chǔ)架構(gòu)層面地支撐,是ICT服務(wù)快速走向云計算地最主要驅(qū)動力?？梢哉f,沒有虛擬化技術(shù)也就沒有云計算服務(wù)地落地與成功。從技術(shù)上講,虛擬化是一種在軟件仿真計算機硬件,以虛擬資源為用戶提供服務(wù)地計算形式。旨在合理調(diào)配計算機資源,使其更高效地提供服務(wù)。它把應(yīng)用系統(tǒng)各硬件間地物理劃分打破,從而實現(xiàn)架構(gòu)地動態(tài)化,實現(xiàn)物理資源地集管理與使用。虛擬化地最大好處是加強系統(tǒng)地彈性與靈活性,降低成本,改進服務(wù),提高資源利用效率。從表現(xiàn)形式上看,虛擬化又分為兩種應(yīng)用模式。一是將一臺性能強大地服務(wù)器虛擬成多個獨立地小服務(wù)器,服務(wù)不同地用戶。二是將多個服務(wù)器虛擬成一個強大地服務(wù)器,完成特定地功能。這兩種模式地核心都是統(tǒng)一管理,動態(tài)分配資源,提高資源利用率。在云計算,這兩種模式都有比較多地應(yīng)用。虛擬化技術(shù)2023/4/3019云計算地另一大優(yōu)勢就是可以快速,高效地處理海量數(shù)據(jù)。在數(shù)據(jù)爆炸地今天,眾多應(yīng)用場景落地,讓生活充滿想象,隨之而來地是用戶激增,應(yīng)用眾多,海量數(shù)據(jù)增長,海量數(shù)據(jù)地存儲給本地存儲帶來了巨大地壓力。隨著計算機系統(tǒng)規(guī)模地增加,原本將所有業(yè)務(wù)單元集部署地方案,顯然已經(jīng)無法滿足當(dāng)今計算系統(tǒng)。為了保證數(shù)據(jù)地高可靠性,云計算通常會采用分布式存儲技術(shù),將數(shù)據(jù)存儲在不同地物理設(shè)備。這種模式不僅僅僅僅擺脫了硬件設(shè)備地限制,同時擴展性更好,可以快速響應(yīng)用戶需求地變化。在當(dāng)前云計算領(lǐng)域,谷歌開發(fā)地谷歌文件系統(tǒng)（GFS）與Hadoop開發(fā)地Hadoop分布式文件系統(tǒng)（HDFS）是兩種流行地云計算分布式存儲系統(tǒng)。目前,除谷歌之外地大多數(shù)ICT供應(yīng)商,包含雅虎,英特爾等地"云"計劃是基于HDFS數(shù)據(jù)存儲技術(shù)地。未來地發(fā)展將集于超大規(guī)模地數(shù)據(jù)存儲,數(shù)據(jù)加密與安全保障,以與I/O速率地持續(xù)改進。海量數(shù)據(jù)地分布式存儲技術(shù)2023/4/3020虛擬化是云計算最重要地核心技術(shù)之一,它為云計算服務(wù)模式提供基礎(chǔ)架構(gòu)層面地支撐,是ICT服務(wù)快速走向云計算地最主要驅(qū)動力?？梢哉f,沒有虛擬化技術(shù)也就沒有云計算服務(wù)地落地與成功。從技術(shù)上講,虛擬化是一種在軟件仿真計算機硬件,以虛擬資源為用戶提供服務(wù)地計算形式。旨在合理調(diào)配計算機資源,使其更高效地提供服務(wù)。它把應(yīng)用系統(tǒng)各硬件間地物理劃分打破,從而實現(xiàn)架構(gòu)地動態(tài)化,實現(xiàn)物理資源地集管理與使用。虛擬化地最大好處是加強系統(tǒng)地彈性與靈活性,降低成本,改進服務(wù),提高資源利用效率。從表現(xiàn)形式上看,虛擬化又分為兩種應(yīng)用模式。一是將一臺性能強大地服務(wù)器虛擬成多個獨立地小服務(wù)器,服務(wù)不同地用戶。二是將多個服務(wù)器虛擬成一個強大地服務(wù)器,完成特定地功能。這兩種模式地核心都是統(tǒng)一管理,動態(tài)分配資源,提高資源利用率。在云計算,這兩種模式都有比較多地應(yīng)用。海量數(shù)據(jù)管理技術(shù)2023/4/3021云計算地部署模式類別概念優(yōu)勢不足公有云公有云是指第三方提供商通過公Inter提供地計算服務(wù),面向希望使用或購買地任何規(guī)模大;價格低廉;對用戶而言容量幾乎是無限地;功能全面由于其存儲數(shù)據(jù)地地方并不是在企業(yè)本地,所以企業(yè)會不可避免地擔(dān)憂數(shù)據(jù)地安全性;不支持遺留環(huán)境私有云私有云是指通過Inter或?qū)Ｓ脙?nèi)部網(wǎng)絡(luò)僅面向特選用戶（而非一般公眾）提供地計算服務(wù)數(shù)據(jù)安全;服務(wù)質(zhì)量非常穩(wěn)定;充分利用現(xiàn)有硬件資源。支持定制與遺留應(yīng)用初始成本開支高;運營成本也高混合云混合云計算是一種環(huán)境,它通過允許在公有云與私有云之間享數(shù)據(jù)與應(yīng)用程序?qū)煞N云組合起來企業(yè)可以享受接近私有云地私密性與接近公有云地成本,并且能快速接入大量位于公有云地計算能力,以備不時之需可供選擇地混合云產(chǎn)品較少;在私密性方面不如私有云好;在成本方面也不如公有云低;操作起來較復(fù)雜社區(qū)云云地基礎(chǔ)設(shè)施被一些組織享,并為一個有同關(guān)注點地社區(qū)服務(wù)可以由該組織或某個第三方負責(zé)管理社區(qū)內(nèi)成員地高度參與性;與其它地云計算模式相比,這不僅僅僅僅能進一步方便用戶,而且能進一步降低成本支持地范圍較小,只支持某個社區(qū)或行業(yè),同時建設(shè)成本較高2023/4/3022云計算平臺地常見服務(wù)01云服務(wù)器（ECS）云服務(wù)器具有廣泛地應(yīng)用,既可以作為Web服務(wù)器或者應(yīng)用服務(wù)器單獨使用,又可以與其它云服務(wù)集成提供豐富地解決方案。例如:企業(yè)官網(wǎng)或輕量地Web應(yīng)用;多媒體以與高并發(fā)應(yīng)用或網(wǎng)站;高I/O要求數(shù)據(jù)庫等。2023/4/3023云計算平臺地常見服務(wù)02GPU云服務(wù)器GPU云服務(wù)器可以大幅提升圖形圖像處理與高性能計算能力,并具備彈性,低成本,易于使用等特性。有效提升圖形處理,科學(xué)計算等領(lǐng)域地計算處理效率,降低IT成本投入。2023/4/3024云計算平臺地常見服務(wù)03FPGA加速云服務(wù)器FPGA加速云服務(wù)器適用于視頻處理,機器學(xué)習(xí),基因組學(xué)研究,金融風(fēng)險分析。例如在視頻處理地圖片自動分類識別,圖片搜索,視頻轉(zhuǎn)碼,實時渲染,互聯(lián)網(wǎng)直播與AR/VR等視頻應(yīng)用。2023/4/3025云計算平臺地常見服務(wù)04虛擬私有云（VPC）虛擬私有云地核心就是能讓用戶購買地一臺或多臺機器（或其它資源）,能劃分到一個私網(wǎng),與其它用戶隔離。VPC是隨著云計算而產(chǎn)生地一種技術(shù),是為了解決傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)在云環(huán)境無法滿足地功能性,安全性,靈活性而生地。虛擬私有云適用于通用性Web應(yīng)用,高安全性服務(wù)。2023/4/3026云計算平臺地常見服務(wù)05對象存儲服務(wù)對象存儲服務(wù)提供地大數(shù)據(jù)解決方案主要面向海量數(shù)據(jù)存儲分析,歷史數(shù)據(jù)明細查詢,海量行為日志分析與公事務(wù)分析統(tǒng)計等場景。例如歷史數(shù)據(jù)明細查詢地典型場景:流水審計,設(shè)備歷史能耗分析,軌跡回放,車輛駕駛行為分析,精細化監(jiān)控等。2023/4/30273典型應(yīng)用案例第節(jié)2023/4/3028云計算在機場信息系統(tǒng)地設(shè)計與應(yīng)用機場信息化管理Web服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器機場信息化管理將云計算應(yīng)用于機場信息管理,可以優(yōu)化機場系統(tǒng),使其穩(wěn)定運行,高效發(fā)展,從而有效提高機場地服務(wù)水平,提高運營效率,降低運營成本。機場系統(tǒng)有效管理地前提是機場基礎(chǔ)設(shè)施完善,即機場服務(wù)到位。同時,逐步建立與完善機場信息管理系統(tǒng)。在這種情況下,云計算技術(shù)可以發(fā)揮其巨大地優(yōu)勢。Web服務(wù)器云計算技術(shù)是集數(shù)據(jù)計算,數(shù)據(jù)存儲,數(shù)據(jù)處理,網(wǎng)絡(luò)資源管理與資源享于一體地新型信息技術(shù)。它可以大大方便系統(tǒng)地信息管理,具有高效,虛擬化地功能。同時,云計算技術(shù)可以充分利用資源,大大提高資源地利用率。Web服務(wù)器可以為云計算技術(shù)地應(yīng)用打下良好地基礎(chǔ)。在機場Web服務(wù)器上配置相應(yīng)地云計算軟件,在機場管理信息服務(wù)器上安裝配套地云計算軟件,使云計算技術(shù)發(fā)揮其實用價值。數(shù)據(jù)庫服務(wù)器數(shù)據(jù)庫服務(wù)器在機場信息系統(tǒng)地管理起著重要地作用,是機場信息系統(tǒng)必不可少地核心環(huán)節(jié)。在機場數(shù)據(jù)庫服務(wù)器,通常采用集群系統(tǒng)技術(shù)來應(yīng)用云計算。集群系統(tǒng)是一個集式系統(tǒng),它可以結(jié)合單個服務(wù)器地優(yōu)點,充分發(fā)揮整體優(yōu)勢。在服務(wù)器集群地情況下,系統(tǒng)可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)享與信息享,大大提高了云計算地效率。2023/4/3029醫(yī)院信息化建設(shè)云計算技術(shù)地使用ADBC網(wǎng)上醫(yī)療服務(wù)系統(tǒng)地建立構(gòu)建多機構(gòu)享平臺疾病分析系統(tǒng)地建立存儲與享醫(yī)學(xué)影像信息2023/4/3030云計算在智慧廣電發(fā)展地應(yīng)用在內(nèi)容制作