云计算的管理、架构、安全、网络与服务 云计算的魅力在于用户只要有身份证和信用卡就可以开始使用，但这也是问题所在。这么简单的服务势必会给毫无准备的IT部门带来许多挑战。之前我们已经多次碰到过这个现象：某项技术易于采用的优点到头来却变成了意料之外的管理难题，比如虚拟化技术导致虚拟机散乱，智能电话带来新的安全风险，即时通讯引发公司治理方面的问题。 作者旨在向IT经理们介绍如何最大限度地发挥云计算的优点，包括使用简单、灵活和较低成本；同时最大限度地减小风险。这篇实用指南包括了许可、管理工具、带宽、安全和架构等方面的内容。 本文表明我们仍处于云计算的早期阶段，这意味着，相关工具和技术还在不断完善中。比方说，经过长达两年的测试后，亚马逊网络服务公司的弹性计算云（Elastic Compute Cloud）服务在去年底才推向市场；监测、管理和负载平衡等企业级功能仍在其规划当中。同样，谷歌应用引擎（App Engine）属于预览版本。微软的Azure云服务也属于预览版本，目前只有Windows开发人员可以使用有限的功能，其他早期采用者无法使用。 不过现在可以开始规划了，你既可以实际感受这种新的IT交付模式（包括了解各种故障和缺陷），又可以比其他在考虑独自利用云服务的公司同事超前一步。 一、管理篇 牢牢控制云计算 管理云计算服务的工具形形色色，既可以使用简单的仪表板，让你在几分钟内就能创建虚拟软件栈；也有能够处理各种配置和管理任务的企业级平台。云计算使用越广泛，就越需要那些高端工具。
亚马逊、谷歌及其他云服务提供商提供了帮助客户入手的基本工具。比方说，谷歌应用引擎的管理控制台可以显示流量大小、带宽、CPU利用率以及谷歌托管应用程序的出错率，这些数据可以帮助你深入研究日志文件，并获得其他详细数据，还可以用它来控制管理权限、管理应用程序的升级。 然而，应用引擎仍属于“预览”版本；这意味着，随着需求越来越高，这些工具将无力满足要求。谷歌的产品经理Pete Koomen承认：“我们还缺少一部分功能。” 我们看到，云服务提供商、新兴公司和系统管理厂商都在竞相为客户提供功能更齐全的工具，以管理云环境中的资源。亚马逊表示，它会“很快”为弹性计算云服务推出新的管理控制台和云监测功能。亚马逊已经在提供一些基本功能，比如使用命令行界面创建亚马逊机器映像（Amazon Machine Images）的功能。管理控制台让用户可以配置及管理EC2资源，而监测功能将包含EC2实例和“可用区域”（availability zones）方面的实时度量――可用区域是客户为了确保冗余和最高可用性而选择的亚马逊基础架构中的一部分。亚马逊还计划在2009年提供负载均衡和自动扩展功能。 专门从事云管理的公司是另一个选择。RightScale公司的托管服务平台包括管理仪表板、数据库和网站管理、批处理、多服务器部署功能以及自动扩展功能。提供基本功能的开发版本可免费使用，但大多数IT部门会需要RightScale的另外三个版本（网站版、网格版和高级版），这些版本的起价为每月500美元，外加2500美元的一次性费用。 RightScale创办于2007年，以管理亚马逊网络服务起家；如今扩大了业务范围，可以管理其他公共云服务，包括FlexiScale和GoGrid的云服务。RightScale 还为加州大学圣巴巴拉分校的Eucalyptus公共云提供了一个平台，把面向云计算的开源Eucalyptus软件部署在集群服务器上。它实际上是一个研究测试项目，但目的是通过RightScale的仪表板，能够管理公共云和基于Eucalyptus的专有云。
云计算平台设计参考架构 在私有云当中，主要包含以下几个组件：物理基础架构、虚拟化层、服务自动化层、服务门户、安全体系、云API和可集成的其它功能。（如图私有云参考架构） 图3.4 私有云参考架构 a) 物理基础架构 物理架构的定义是组成私有云的各种计算资源，包括存储、计算服务器、网络，无论是云还是传统的数据中心，都必须基于一定的物理架构才能运行。
在私有云参考架构中的物理基础架构其表现形式应当是以资源池模式出现，也就是说，所有的物理基础架构应当是统一被管，且任一设备可以看成是无状态，或者说并不与其它的资源，或者是上层应用存在紧耦合关系，可以被私有云根据最终用户的需求，和预先定制好的策略，对其进行改变。 b) 虚拟化层 虚拟化是实现私有云的前提条件，通过虚拟化的方式，可以让计算资源运行超过以前更多的负载，提升资源利用率。虚拟化让应用和物理设备之间采用松耦合部署，物理资源状态的变更不影响到虚拟化的逻辑计算资源。且可以根据物力基础资源变化而动态调整，提升整体的灵活性。 c) 服务自动化层 服务自动化层实现了对计算资源操作的自动化处理。它可以集中的监控目前整体计算资源的状态，比如性能、可用性、故障、事件汇总等等，并通过预先定义的自动化工作流进行
相关的处理。 服务自动化层是计算资源与云计算服务门户相关联的重要部件，服务自动化层拥有自动化配置和部署功能，可以进行服务模板的制定，并将服务内容和选择方式在云计算服务门户上注册，用户可以通过服务门户上的服务目录来选择相应的计算资源请求，由服务自动化层实现服务交付。 d) 云API 云应用开发接口提供了一组方法，让云服务门户和不同的服务自动化层进行联系，通过云API，可以在一个私有云当中接入多个不同地方的计算资源池，包括不同架构的计算资源，并通过各自的服务自动化体系去进行服务交互。 e) 云服务门户 云服务门户是用户使用私有云计算资源的接口，云服务门户上提供了所有可用服务的目录，并提供了完善的服务申请流程，用户可以执行申请、变更、退回等计算资源使用服务。
云计算平台系统建设项目 设计方案
1.1设计方案 1.1.1平台架构设计 **高新区云计算平台将服务器等关键设备按照需要实现的功能划分为两个层面，分别对应业务层和计算平台层。 业务层中，功能区域的划分一般都是根据安全和管理需求进行划分，各个部门可能有所不同，云数据中心中一般有公共信息服务区(DMZ区)、运行管理区、等保二级业务区、等保三级业务区、开发测试区等功能区域，实际划分可以根据业务情况进行调整，总的原则是在满足安全的前提下尽量统一管理。 计算平台层中分为计算服务区和存储服务区，其中计算服务区为三层架构。计算服务区部署主要考虑三层架构，即表现层、应用层和数据层，同时考虑物理和虚拟部署。存储服务区主要分为IPSAN、FCSAN、NAS 和虚拟化存储。 云计算平台中计算和存储支持的功能分区如下图所示：
图云计算平台整体架构 图平台分层架构
基础架构即服务：包括硬件基础实施层、虚拟化&资源池化层、资源调度与管理自动化层。 硬件基础实施层：包括主机、存储、网络及其他硬件在内的硬件设备，他们是实现云服务的最基础资源。 虚拟化&资源池化层：通过虚拟化技术进行整合，形成一个对外提供资源的池化管理（包括内存池、服务器池、存储池等），同时通过云管理平台，对外提供运行环境等基础服务。 资源调度层：在对资源（物理资源和虚拟资源）进行有效监控管理的基础上，通过对服务模型的抽取，提供弹性计算、负载均衡、动态迁移、按需供给和自动化部署等功能，是提供云服务的关键所在。 平台即服务：主要在IaaS基础上提供统一的平台化系统软件支撑服务，包括统一身份认证服务、访问控制服务、工作量引擎服务、通用报表、决策支持等。这一层不同于传统方式的平台服务，这些平台服务也要满足云架构的部署方式，通过虚拟化、集群和负载均衡等技术提供云状态服务，可以根据需要随时定制功能及相应的扩展。 软件即服务：对外提供终端服务，可以分为基础服务和专业服务。基础服务提供统一门户、公共认证、统一通讯等，专业服务主要指各种业务应用。通过应用部署模式底层的稍微变化，都可以在云计算架构下实现灵活的扩展和管理。 按需服务是SaaS应用的核心理念，可以满足不同用户的个性化需求，如通过负载均衡满足大并发量用户服务访问等。 信息安全管理体系，针对云计算平台建设以高性能高可靠的网络安
一、业务挑战 无锡华夏计算机技术有限公司于2000年1月成立，是无锡软件出口外包骨干企业。公司主要以面向日本的软件外包开发为中心，致力于不断开拓国内市场、为客户提供优质的系统集成等业务。随着企业的发展，IT投入不断加大，随之而来的PC管理问题也越来越突出。 华夏目前PC总拥有数1000台，主要用于研发和测试，由于项目多、任务紧，一台PC经常要用于不同的项目开发，而每次更换都要对PC系统进行重新安装和环境搭建。根据实际统计，华夏一个员工平均每年参与4个项目的开发，也就是每年要重新搭建四次开发环境，对测试人员来说这个数量还要更多；平均每次更换环境花费时间10个小时，华夏每年大约花费4万小时用于PC系统和环境搭建，按照人均工资15元/小时，每年花费在60万左右。 除此之外，由于PC的使用寿命较短，更新升级频繁，大量的PC就意味着每年都要有很多PC需要淘汰和更新，现在这个数字大约是10台/月，而随着华夏的发展壮大，这个数字会进一步增加，这就意味着华夏每年花在PC升级和更新的费用最少在50~60万。与此同时，大量的PC也是的企业的能源消耗巨大，电力花费居高不下；按照平均180W/台，一台PC工作8小时/天，工业用电0.9元/度，华夏每年的电费就将近15万元。 与巨大的IT投入相对应的就是IT资源利用率较低，PC分布在企业各个项目小组的开发人员手中，很难进行统一的管理调度，也无从得知PC的使用情况。软件开发的各个阶段对IT的需求都是不同的，我们无法得知某个正在进行的项目使用的PC资源是否有多余，无法将项目完成用不到的PC资源及时收回，以便给下一个项目小组使用，造成大量的IT资源浪费。
《云计算基础架构平台构建与应用》 2019课程标准
目录 一、课程定位与内容概括 (1) 二、课程目标 (1) （一）总体目标 (1) （二）分类目标 (2) 三、课程内容与要求 (3) （一）教学软件的版本要求： (4) （二）教学设计与评价 (4) （三）课程模块与要求 (5) 四、课程实施的建议 (6) 五、推荐教材和教学资源 (8) （一）推荐教材 (8) （二）课程资源的开发与利用 (8) 六、课程标准说明 (9)
《云计算基础架构平台构建与应用》课程标准 一、课程定位与内容概括 建议学时：56课时(两周实训课) 适用专业: 云计算技术与应用，云计算技术，以及计算机专业群中其他专业。 本课程是云计算技术与应用专业，云计算技术专业的岗位能力课程,专业核心课程。课程也可根据实际需要用于计算机专业群中其他相关专业的人才培养计划中。课程以云计算Openstack技术为主要内容，详细讲解与介绍了Openstack技术的基本原理和实战操作；同时课程中的内容为云计算/云计算运维工程师，以及云计算/大数据开发工程师在生产环境中工作所必备的最重要最常用的基础内容；课程内容按模块划分，不同模块中理论与操作实践相结合，形成了基于云计算技术的知识技能的体系结构。 本课程建议大二开设，开设本课程前，学生应该具备一定的Linux操作系统基础（基于centos7.2以上版本），以及一定的网络基础知识。本课程中内容可以直接为学生进一步学习后续课程（例如：Docker 容器虚拟化技术，云计算产品开发，以及云计算产品部署等）以及今后学生的就业打下坚实的基础。课程内容也可以更具院校课时要求或教学要求横向纵向扩展。 二、课程目标 （一）总体目标 通过本课程的学习，学生能够了解Openstack技术的相关知识，包括云计算技术概况，云计算技术的分类，Openstack项目的概况，Openstack搭建的相关内容，如何通过Openstack命令进行基本的运维管理，Keystone对平台的权限管理，Glance镜像服务构建虚拟系统，Nova计算服务管理云主机生命周期，Neutron网络服务实现网络通信，Cinder块存储服务通过多种后端驱动提供数据磁盘，Swift提供对象存储，Horizon图形化方式调用API资源等等。 掌握上述的内容，可以让学生具备云计算运维工程师，开发工程师，以及云计算工程师等岗位的基本技能要求。让学生在生产环境中能够应用本课程所学内容解决实际项目中所遇到的问题。老师通过本课程的授课，还可以更进一步引导优秀的学生自主，深入，扩展的学习本课程所涉及的内容，为云计算/云计算产业培养优质人才。 （二）分类目标 1.知识目标： （1）能够了解Openstack的发展与历史； （2）能够说出Openstack的较新版本；
1.云计算参考架构 在私有云当中，主要包含以下几个组件：物理基础架构、虚拟化层、服务自动化层、服务门户、安全体系、云API和可集成的其它功能。（如图私有云参考架构） 图3.4 私有云参考架构 a) 物理基础架构 物理架构的定义是组成私有云的各种计算资源，包括存储、计算服务器、网络，无论是云还是传统的数据中心，都必须基于一定的物理架构才能运行。 在私有云参考架构中的物理基础架构其表现形式应当是以资源池模式出现，也就是说，所有的物理基础架构应当是统一被管，且任一设备可以看成是无状态，或者说并不与其它的资源，或者是上层应用存在紧耦合关系，可以被私有云根据最终用户的需求，和预先定制好的策略，对其进行改变。 b) 虚拟化层 虚拟化是实现私有云的前提条件，通过虚拟化的方式，可以让计算资源运行超过以前更
多的负载，提升资源利用率。虚拟化让应用和物理设备之间采用松耦合部署，物理资源状态的变更不影响到虚拟化的逻辑计算资源。且可以根据物力基础资源变化而动态调整，提升整体的灵活性。 c) 服务自动化层 服务自动化层实现了对计算资源操作的自动化处理。它可以集中的监控目前整体计算资源的状态，比如性能、可用性、故障、事件汇总等等，并通过预先定义的自动化工作流进行相关的处理。 服务自动化层是计算资源与云计算服务门户相关联的重要部件，服务自动化层拥有自动化配置和部署功能，可以进行服务模板的制定，并将服务内容和选择方式在云计算服务门户上注册，用户可以通过服务门户上的服务目录来选择相应的计算资源请求，由服务自动化层实现服务交付。 d) 云API 云应用开发接口提供了一组方法，让云服务门户和不同的服务自动化层进行联系，通过云API，可以在一个私有云当中接入多个不同地方的计算资源池，包括不同架构的计算资源，并通过各自的服务自动化体系去进行服务交互。 e) 云服务门户 云服务门户是用户使用私有云计算资源的接口，云服务门户上提供了所有可用服务的目录，并提供了完善的服务申请流程，用户可以执行申请、变更、退回等计算资源使用服务。 云服务门户收到最终用户的请求时，将根据预先定义好的策略对该请求进行立刻供应、预留或者排队。 不同的用户通过同一个云服务门户当中，将会看到只属于自己的应用、计算资源和服务目录，这是云计算当中的多租户技术，用户使用的资源在后台集中，但是在前端是完全的逻
云计算不仅是技术，更是服务模式的创新。云计算之所以能够为用户带来更高的效率、灵活性和可扩展性，是基于对整个IT领域的变革，其技术和应用涉及硬件系统、软件系统、应用系统、运维管理、服务模式等各个方面。 IaaS(基础架构即服务)作为云计算的三大部分之一，将基础架构进行云化，从而更好的为应用系统的上线、部署和运维提供支撑，提升效率，降低TCO。同时，由于IaaS包含各种类型的硬件和软件系统，因此在向云迁移过程中也面临前所未有的复杂性和挑战。那么，云基础架构包含哪些组件?主要面临哪些问题?有哪些主要的解决方法呢? 一、云基础架构 如图1所示，传统的IT部署架构是“烟囱式”的，或者叫做“专机专用”系统。 图1传统IT“烟囱”模式部署架构 在这种架构中，新的应用系统上线的时候需要分析该应用系统的资源需求，确定基础架构所需的计算、存储、网络等设备规格和数量，这种部署模式主要存在的问题有以下两点： l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。 l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。 云基础架构的引入有效解决了传统基础架构的问题(如图2所示)。 图2云计算融合模式部署架构 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。
云计算综述 作者：林铮 摘要：文章对时下比较流行的概念——云计算进行了一些简要的介绍，随即展开云计算将会涉及到的一些关键技术，并且对云计算发展带来的一些机遇与挑战做了比较详细的描述，最后对云计算进行了总结与展望。 关键词：云计算；高性能；分布式；SaaS 1云计算相关技术 1．1数据存储技术 为保证高可用、高可靠和经济性，云计算采用分布式存储的方式来存储数据，采用冗余存储的方式来保证存储数据的可靠性，即为同一份数据存储多个副本。另外。云计算系统需要同时满足用户的需求，并行地为大量用户提供服务。因此，云计算的数据存储技术必须具有高吞吐率和高传输率的特点。 云计算的数据存储技术主要有谷歌的非开源GF’s(Google File System)和Hadoop开发团队开发的GFS开源实现HDFS(Hadoop Distributed File System)。大部分rr厂商，包括Yahoo、Intel的“云”计划采用的都是HDFS的数据存储技术。GFS是一个可扩展的分布式文件系统，用于大型的、分布式的、对大量数据进行访问的应用。它运行于廉价的普通硬件上，但可以提供容错功能。 它可以给大量的用户提供总体性能较高的服务。GFS与过去的分布式文件系统有很多相同的目标，但GFS的设计受到了当前及预期的应用方面的工作量及技术环境的驱动，这反映了它与早期的文件系统明显不同的设想。这就需要对传统的选择进行重新检验并进行完全不同的设计观点的探索。 1．2数据管理技术 云计算系统对大数据集进行处理、分析，向用户提供高效的服务。因此，数据管理技术必须能够高效的管理大数据集。其次，如何在规模巨大的数据中找到特定的数据，也是云计算数据管理技术所必须解决的问题。 云计算的特点是对海量的数据存储、读取后进行大量的分析，数据的读操作频率远大于数据的更新频率，云中的数据管理是一种读优化的数据管理。因此。云系统的数据管理往往采用数据库领域中列存储的数据管理模式，将表按列划分后存储。 云计算的数据管理技术以C,oogle的BigTable为代表，同时Hadoop也正在开发类似BigTable的开源数据管理模块。 Bigtable是一个分布式的结构化数据存储系统，它被设计用来处理海量数据：通常是分布在数千台普通服务器上的PB级的数据。C,oogle的很多项目使用Bigtable存储数据，包括Web索引、CoogleEarth、C,oogle Finance。这些应用对Bigtable提出的要求差异非常大，无论是在数据量上
由于云计算分为IaaS、PaaS和SaaS三种类型，不同的厂家又提供了不同的解决方案，目前还没有一个统一的技术体系结构，对读者了解云计算的原理构成了障碍。为此，本文综合不同厂家的方案，构造了一个供商榷的云计算体系结构。这个体系结构如图3所示，它概括了不同解决方案的主要特征，每一种方案或许只实现了其中部分功能，或许也还有部分相对次要功能尚未概括进来。 图3 云计算技术体系结构 云计算技术体系结构分为4层：物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA构建层，如图3所示。物理资源层包括计算机、存储器、网络设施、数据库和软件等；资源池层是将大量相同类型的资源构成同构或接近同构的资源池，如计算资源池、数据资源池等。构建资源池更多是物理资源的集成和管理工作，例如研究在一个标准集装箱的空间如何装下2000个服务器、解决散热和故障节点替换的问题并降低能耗；管理中间件负责对云计算的资源进行管理，并对众多应用任务进行调度，使资源能够高效、安全地为应用提供服务；SOA构建层将云计算能力封装成标准的Web Services服务，并纳入到SOA体系进行管理和使用，包括服务注册、查找、访问和构建服务工作流等。管理中间件和资源池层是云计算技术的最关键部分，SOA构建层的功能更多依靠外部设施提供。 云计算的管理中间件负责资源管理、任务管理、用户管理和安全管理等工作。资源管理负责均衡地使用云资源节点，检测节点的故障并试图恢复或屏蔽之，并对资源的使用情况进行监视统计；任务管理负责执行用户或应用提交的任务，包括完成用户任务映象(Image)的部署和管理、任务调度、任务执行、任务生命期管理等等；用户管理是实现云计算商业模式的一个必不可少的环节，包括提供用户交互接口、管理和识别用户身份、创建用户程序的执行环境、对用户的使用进行计费等；安全管理保障云计算设施的整体安全，包括身份认证、访问授权、综合防护和安全审计等。 基于上述体系结构，本文以IaaS云计算为例，简述云计算的实现机制，如图4所示。 用户交互接口向应用以Web Services方式提供访问接口，获取用户需求。服务目录是用户可以访问的服务清单。系统管理模块负责管理和分配所有可用的资源，其核心是负载均衡。配
云计算基础考题Prepared on 21 November 2021
一、选择题30‘ 云计算 Software as a Service Platform-as-a-Service Platform-as-a-Service 云计算的特点:○1通用○2高扩展○3按需服务○4极其廉价 云计算的三大核心技术 GFS中的每一个文件被划分成多个Chunk，Chunk的默认大小是64MB，每个Chunk又划分为若干Block（64KB），每个Block对应一个32bit的校验码，保证数据正确（若某个Block错误，则转移至其他Chunk副本） 二、名词解释15’
1.企业信息化：企业信息化是指企业利用现代信息技术，通过对信息资源的 深化开发和广泛利用，不断提高企业生产、经营、管理、决策的效率和水平，进而提高企业经济效益和企业市场竞争力的过程。 2.云计算:是一种商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够按需获取计算力、存储空间和信息服务。 :Apache开源组织的一个分布式计算框架，可以在大量廉价的硬件设备组成 的集群上运行应用程序，为应用程序提供了一组稳定可靠的接口，旨在构建一个具有高可靠性和良好扩展性的分布式系统 4.企业信息系统 PS:管理信息系统是一个以人为主导，利用计算机硬件、软件、网络通讯 设备以及其它办公设备，进行信息收集、传输、加工、存储、更新和维护，以提高企业竞争力、提高效益和效率为目的，支持企业高层决策、中层控制、基层运作的集成化的人机系统。 4、决策支持信息系统 DSS是一种以计算机为工具，应用决策科学及有关学科的理论与方法，以人机交互方式辅助决策者解决半结构化和非结构化决策问题的信息系统。 5.客户关系管理:通过信息技术使企业在营销、销售和服务业务范围内实现 以客户为中心的管理理念的软件系统，其中涉及销售、市场营销、客户服务以及支持应用等软件 三、简答题30‘ 的三大关键技术，了解GFS的构成以及作用，实现机制。 三大关键技术：mapreduce,hbase,hdfs. ○1实现机制：
云计算技术综述 摘要： 云计算是“以互联网为载体，利用虚拟化等手段整合大规模分布式可配置的计算资源。使其以服务的方式提供给用户，满足用户按需使用的计算模式”，然后从计算模式、科学研究、社会发展等多个维度阐明了云计算作为现代计算技术发展的必然产物所具备的发展意义，总结了国内外产业界、学术界、政府机构等在云计算方面的最新研究进展，深入分析了云计算研究过程中的重点和难点，最后指出了云计算未来的发展趋势。 关键词：云计算；虚拟化；海量数据处理 引言 所谓云计算，简单地说就是以虚拟化技术为基础，以网络为载体，以用户为主体为其提供基础架构"平台"软件等服务为形式，整合大规模可扩展的计算"存储"数据"应用等分布式计算资源进行协同工作的超级计算服务模式虚拟化为云计算实现提供了很好技术支撑，而云计算可以看作是虚拟化技术应用的成果。在过去的几年里，已经出现了众多云计算研究开发小组，如谷歌、微软、亚马逊、华为、百度、阿里巴巴、中国电信等知名IT企业纷纷推出云计算解决方案，同时，国内外学术界也纷纷就云计算及其关键技术相关理论进行了深层次的研究。本文力图在对各种云计算定义综合分析的基础上，提出1个相对系统和综合的参考性定义，挖掘云计算的技术本质和发展意义，总结国内外最新研究进展，剖析研究过程中的重点和难点，指出未来的发展趋势。 1、云计算的内涵和本质 目前关于云计算的定义已有上百种而维基百科对云计算的定义也在不断更新，前后版本的差别非常大。 据2011年给出的最新定义：云计算是一种能够将动态易扩展的虚拟化资源软件和数据通过互联网提供给用户的计算方式，如同电网用电一样，用户不需要知道云内部的细节，也不必具有管理那些支持云计算的基础设施。 伯克利云计算白皮书的定义：云计算包括互联网上各种服务形式的应用以及数据中心中提供这些服务的软硬件设施。应用服务即Saas,而数据中心的软硬件设施即所谓的云。通过量入为出的方式提供给公众的云称为公共云，而不对公众开放的组织内部数据中心的云称为私有云。 美国标准化技术机构NIST定义云计算是一种资源利用模式，它能以方便、友好、按需
laaS云计算安全框架设计 1 IaaS云计算功能架构 说明： 接入层：指提供给用户访问云系统或用于为其他服务提供调用接口的软硬件系统。如Portal 虚拟资源层：指虚拟机、虚拟存储设备、虚拟交换机、虚拟服务器等虚拟化的实体。 虚拟化平台层：指服务器虚拟化软件（如vmwareESXi ），存储虚拟化软件（??）, 网络虚拟化软件（?）硬件资源层：指各种服务器，存储设备及存储网络、网络设备及连接等资源。 管理层：指提供IaaS服务管理、系统运行管理及安全管理功能相关软硬件系统 2 IaaS云计算安全风险
2.1接入层风险 会话控制和劫持：指web应用中的通信会话被攻击者控制劫持导致通信信息泄露或拒绝服务等问题。尽 管HTTP协议是无状态协议，但一些Web应用程序则依赖于会话状态，因此存在遭受会话控制和劫持风 险。 API访问控制失效：指当外部实体访问接口层时，不能验证调用者的身份信息或者验证机制被旁路带来的问题。 弱密码攻击：指因为加密算法缺陷或新的密码分析技术的进步导致安全通信中所依赖的加密技术不再安全。2.2 虚拟资源层风险虚拟机隔离失效：一台虚拟机可能监控另一台虚拟机甚至会接入到宿主机，可能带来虚拟机信息泄露，拒绝服务等问题。 虚拟机逃逸：指攻击者获得Hypervisor 的访问权限，从而对其他虚拟机进行攻击。若一个攻击者接入的主机运行多个虚
拟机，它可以关闭Hypervisor ，最终导致这些虚拟机关闭。 虚拟机迁移安全失效：指当虚拟机进行动态迁移或通过文件复制等方式静态迁移时，如果迁移前后所在的主机平台的安全措施不一致，则可导致虚拟机陷入安全风险状态。 共享存储数据删除不彻底：指多租户模式下，不同用户共享同一物理存储资源，当一个用户所分配的物理存储资源被回收后，如果其上的数据没有彻底删除，那么就可能被非法恢复的风险。 虚拟机镜像文件非法访问和篡改：指虚拟机镜像文件在没有所有者授权下非法复制，修改等风险。 2.3 虚拟化平台层风险虚拟化平台完整性篡改：指虚拟化软件被攻击者注入恶意代码或进行篡改导致系统进入不安全状态。 管理接口非法访问：指虚拟化软件面向管理员的访问接口没有设置访问控制措施或因为软件缺陷利用，攻击者访问管理接口将直接影响这个虚拟化平台的安全。如Xen 用XenCenter 管理其虚拟机，这些控制台可能会引起一些新的缺陷，例如跨站脚本攻击、SQL 入侵等。 资源分配拒绝服务：指在虚拟化环境下，CPU 、内存等资源是虚拟机和宿主机共享的，如果虚拟机发起DoS 攻击以获取宿主机上所有的资源，可能造成主机拒绝服务。 2.4 硬件资源层风险主机及网络拒绝服务：指提供服务的物理主机和网络设备不能为其他访问者提供正常的服务。服务器非法访问：指服务器因为缺乏访问控制或认证机制被非法用户登录或使用其资源。存储硬件设备失效导致的数据丢失：指因为设备自身质量问题导致数据丢失。 设备非法接入网络：指网络缺乏必要的设备监控机制，不能发现或阻止未经事先登记或注册的设备接入网络，给网络带来安全隐患。 服务器病毒感染：指服务器因为病毒库未更新或防御不当导致感染病毒，影响服务器的正常运行。服务器节点失效：指服务器因为自身设备故障或软件系统漏洞导致不能正常服务。 2.5 物理安全风险 自然灾害：指地震、火灾等具有强破坏力的情况。数据中心非法进出：指人员可以随意进出带来的风险，如设备失窃。数据中心辅助设施失效：指提供数据中心动力的系统的失效带来的风险，如供电设备失效导致服务器宕机数据丢失等问题。 2.6 其他风险服务商绑定：指因为服务商没有采用标准的技术导致当用户从一家服务商将业务迁移到另一家服务商时，存在迁移困难的风险。
云计算分布式架构综述 传统的关系数据库由底层文件系统和上层表格系统构成，类似地，云计算也包含了分布式文件系统(如Google的文件系统GFS)和分布式表格系统(如Google的Bigtable)两个部分，其中分布式文件系统实现可靠、高效的数据存储和处理，分布式表格系统在分布式文件系统的基础上实现表的各种处理逻辑，例如查询、修改、扫描等。此外，鉴于开发和调试分布式程序有比较大的难度，实现高效的分布式程序挑战更大，因而云计算还有一个分布式计算系统(MapReduce)，通过它，云计算上的分布式程序开发变得易如反掌，运行效率却大大提升。MapReduce既可以运行在分布式的表格系统上，也可以直接运行在分布式文件系统上，达到很高的并行度，获得很好的效率。 云计算系统常常是单一主控机(single master)+多工作机(many workers)模式，worker实现数据的存储、读写、分析处理等，master保存部分或全部元数据、实现worker的任务分配、状态监控、负载平衡、故障监测和故障恢复等。Master常常使用heartbeat+lease或类似机制监控worker的状态，向worker定期发放lease，worker在lease有效期(例如几秒到几十秒)内才进行工作，lease失效后则停止工作。如果master发现某个worker在过去一段时间内没有响应或者出现其他异常，则不再向该worker发放新的lease，并在旧的lease到期后重新分配该worker上的任务。这使得master得以发现有故障的worker并将其从系统中剔除，并在适当的时候采取措施以避免数据丢失或者任务失败等等，也使得系统管理员不需要进行任何额外的操作就可以下线部分worker(例如机器维护、软件硬件升级、机器淘汰等等)。 如果没有其他措施，则云计算系统的单一master会成为整个系统的单点。为了避免这种现象的出现，云计算系统通常还有一个分布式选举系统(例如Google的Chubby)，master也不再是单一master，而是单一主master+几个辅master，辅master保持着对主master的准同步，一旦主master故障，则其中一个辅master会被选举并升级成为主master。这种选举和升级通常需要若干秒的时间，但由于worker在lease有效期内即使没有master也会继续工作，且应用程序对master的访问通过名字而不是IP地址，因此上层应用程序通常看不到这种切换，或者是一个短暂的停顿。
云计算的魅力在于，用户只要有身份证和信用卡就可以开始使用，但这也是问题所在。这么简单的服务势必会给毫无准备的IT部门带来许多挑战。之前我们已经多次碰到过这个现象：某项技术易于采用的优点到头来却变成了意料之外的管理难题，比如虚拟化技术导致虚拟机散乱，智能电话带来新的安全风险，即时通讯引发公司治理方面的问题。 本文旨在向IT经理们介绍如何最大限度地发挥云计算的优点，包括使用简单、灵活和较低成本；同时最大限度地减小风险。这篇实用指南包括了许可、管理工具、带宽、安全和架构等方面的内容。 本文表明我们仍处于云计算的早期阶段，这意味着，相关工具和技术还在不断完善中。比方说，经过长达两年的测试后，亚马逊网络服务公司的弹性计算云（Elastic Compute Cloud）服务在去年底才推向市场；监测、管理和负载平衡等企业级功能仍在其规划当中。同样，谷歌应用引擎（App Engine）属于预览版本。微软的Azure云服务也属于预览版本，目前只有Windows开发人员可以使用有限的功能，其他早期采用者无法使用。 不过现在可以开始规划了，你既可以实际感受这种新的IT交付模式（包括了解各种故障和缺陷），又可以比其他在考虑独自利用云服务的公司同事超前一步。 一、管理篇 牢牢控制云计算 管理云计算服务的工具形形色色，既可以使用简单的仪表板，让你在几分钟内就能创建虚拟软件栈；也有能够处理各种配置和管理任务的企业级平台。云计算使用越广泛，就越需要那些高端工具。 亚马逊、谷歌及其他云服务提供商提供了帮助客户入手的基本工具。比方说，谷歌应用引擎的管理控制台可以显示流量大小、带宽、CPU利用率以及谷歌托管应用程序的出错率，这些数据可以帮助你深入研究日志文件，并获得其他详细数据，还可以用它来控制管理权限、管理应用程序的升级。 然而，应用引擎仍属于“预览”版本；这意味着，随着需求越来越高，这些工具将无力满足要求。谷歌的产品经理Pete Koomen承认：“我们还缺少一部分功能。” 我们看到，云服务提供商、新兴公司和系统管理厂商都在竞相为客户提供功能更齐全的工具，以管理云环境中的资源。亚马逊表示，它会“很快”为弹性计算云服务推出新的管理控制台和云监测功能。亚马逊已经在提供一些基本功能，比如使用命令行界面创建亚马逊机器映像（Amazon Machine Images）的功能。管理控制台让用户可以配置及管理EC2资源，而监测功能将包含EC2实例和“可用区域”（availability zones）方面的实时度量――可用区域是客户为了确保冗余和最高可用性而选择的亚马逊基础架构中的一部分。亚马逊还计划在2009年提供负载均衡和自动扩展功能。
《云计算基础架构与实践》教学大纲 学时：56 代码： 适用专业： 制定： 审核： 批准： 一、课程的地位、性质和任务 云计算基础架构与实践是普通高等工程专科学校计算机网络技术相关专业的一门重要的专业基础课。通过本课程的学习，使学生能够在已有的计算机基础知识的基础上，对云计算基础架构有一个系统的、全面的了解，掌握架构一个私有云所必需的基本理论、基本知识和基本技能，从而能成功架构一个企业的私用云。 二、课程教学基本要求 1. 掌握云计算的基本概念、系统架构、分类，了解云计算的发展趋势、关键技术、资源架构、服务支付等相关知识； 2. 了解云计算存储架构部署过程，熟悉DAS存储技术、NAS存储技术、SAN存储技术等相关知识； 3. 了解VMware vSphere产品的优势、功能、产品架构，了解VSAN技术以及VLAN的相关知识，了解SDN/OpenFlow网络配置技术，熟悉VSAN体系结构与安装和配置的过程，熟悉VMware VSS和VDS安装与设置步骤，熟悉基于开源控制器Floodlight的SDN/OpenFlow网络配置技术； 4. 了解云接入的定义、优点，了解桌面云的定义、优缺点，熟悉桌面云的基本架构，熟悉VMware View的优势、功能、产品架构、体系结构与规划原则、安装与设置步骤； 5. 了解私有云的定义、优点，熟悉私有云的逻辑架构和核心技术，了解CloudStack整体架构和各组件功能。 三、课程的内容 项目一：云计算的认知与体验 1．知识目标 （1）掌握云计算的基本概念、系统架构、分类，了解云计算的发展趋势； （2）了解云计算的关键技术、资源架构、服务支付等； （3）了解云计算给IT服务管理带来的影响和变更。 2．能力目标 （1）能解释导致成功接受云计算的典型步骤，并说明它对组织的意义； （2）能从节源、开流的角度衡量分析云计算框架的优劣； （3）能熟练使用百度、Google等搜索系统； （4）能熟练使用Viso绘图软件绘制云计算架构图； （5）能熟练安装与使用VM虚拟机软件。
云计算平台架构对比分析 刘冬 1.概述 云计算平台近年来炒得非常火热，要建设或选用相应的云计算平台就需要对目前业界已有的平台进行分析对比，本文就是对比了目前业界已有平台的情况综合分析形成结论报告。 众所周知，云计算分为三个层次：IaaS、PaaS、SaaS。 ●IaaS，Infrastructure as a Service，基础架构即服务 ●PaaS，Platform as a Service，平台即服务 ●SaaS，Software as a Service，软件即服务 由于我们在未来主要是为某一行业提供专业的软件服务，即实现SaaS服务，那么重点就要对IaaS和PaaS进行对比和分析。 2.IaaS平台分类介绍 2.1 Amazon AWS 亚马逊AWS将硬件设备等基础资源封装成服务供用户使用，主要提供了弹性计算云EC2和简单存储服务S3。
2.2 OpenStack 是一个美国国家航空航天局和Rackspace合作研发的，以Apache许可证授权，并且是一个自由软件和开放源代码项目。 OpenStack是一个云平台管理的项目，它不是一个软件。这个项目由几个主要的组件组合起来完成一些具体的工作。 OpenStack是一个旨在为公共及私有云的建设与管理提供软件的开源项目。它的社区拥有超过130家企业及1350位开发者，这些机构与个人都将OpenStack作为基础设施即服务（简称IaaS）资源的通用前端。OpenStack项目的首要任务是简化云的部署过程并为其带来良好的可扩展性。本文希望通过提供必要的指导信息，帮助大家利用OpenStack前端来设置及管理自己的公共云或私有云。 OpenStack 是由Rackspace 和NASA 共同开发的云计算平台，帮助服务商和企业内部实现类似于Amazon EC2 和S3 的云基础架构服务(Infrastructure as a Service, IaaS)。OpenStack 包含两个主要模块：Nova 和Swift，前者是NASA 开发的虚拟服务器部署和业务计算模块；后者是Rackspack 开发的分布式云存储模块，两者可以一起用，也可以分开单独用。OpenStack 是开源项目，除了有Rackspace 和NASA 的大力支持外，后面还有包括Dell、Citrix、Cisco、Canonical 这些重量级公司的贡献和支持，发展速度非常快，有取代另一个业界领先开源云平台Eucalyptus 的态势。 OpenStack是IaaS(基础设施即服务)组件，让任何人都可以自
云计算基础架构提供业务与技术好处在我们实现云计算服务指南的第一部分中，我们评估了影响供应商选择云计算基础设施以及根据业务需求随时间变化而变化的云计算部署的业务和技术问题。从资源分布到服务管理再到计费，云计算供应商需要为云计算服务模式找到业务和技术的平衡点，而其中的云计算服务模式则是供应商吸引企业买家并从中获利的关键。 云计算是目前信息技术领域中最热门的话题之一，因为它对已有的观念进行了拓展，即互联网看起来就像是一个实际的云计算。它还创建了一个真正的云计算业务与技术模式，该模式要求供应商作出明智的云计算基础设施决策以便于使他们能够提供弹性的计算资源。这样一来，他们也就创造了网络服务的新机会，从而满足了企业对于应用程序支持以及生产率增长的业务需求。 如果云计算供应商的任务就是减轻目前企业数据中心的工作负载，那么其盈利机会仅仅是有点可观而已。但是，如果它的任务是创建一个新的服务模式，从而使用户通过移动设备使用的分布式功能变得无处不在，那么其发展机遇就将是非常庞大的。云计算服务的全球盈利体量大约是几百亿美元，由此可见云计算服务的利润空间是明显高于移动与有线电信服务的。 就其核心而言，云计算是基于如下假设的，即一个大型的资源池可以以较低的成本运行和支持应用程序，而其效率要高于应用程序专用资源或者甚至是公司特有资源。举例来说，十台独立的服务器可以支持十个特定的应用程序，但是在一个服务器集群中的十台服务器（假
定他们配备有高效的资源分配和管理工具）就可以支持二十个甚至更多的应用程序。相同的服务器由于采用了集中化的模式就能够实现更高效的支持。 在获取利润的同时满足企业客户的需求 云计算的目标在于发挥资源的经济规模优势，并允许一个供应商在提供能节省买家成本的服务的同时实现盈利。实现这一双赢平衡是部署云计算基础设施与平台的中心任务，可以从以下三个方面完成这一任务： 1. 云计算服务的潜在目标客户必须能够从云计算价值主张中收益； 2. 潜在的客户基础（指业务规模、类型以及当前技术承诺）对买家所需要和理解的好处有重大影响。这意味着服务应有一个特定的机会目标，这要求有一个特定的技术重点。 3. 与所有的市场一样，云计算市场将会逐渐走向成熟，供应商有可能应当持续地拓宽他们的服务范围、客户群以及盈利机会。 对于云计算供应商来说，所面临的挑战在于落实这些与云计算效率相关的假设，要达到这一目标并不是简单地构建一个数据中心并将其链接至交付网络而已。[page] 云计算基础架构必须提供业务与技术的好处 特定的云计算技术组件是专为某些服务而开发设计的，之后则是不断地完善。虽然相关的每一家公司都不必提供全方位的解决方案，但