云基礎(chǔ)與應(yīng)用實(shí)戰(zhàn)CloudFoundationsandApplicationPractice第2章

云計(jì)算體系結(jié)構(gòu)

單元學(xué)習(xí)目標(biāo)：了解數(shù)據(jù)中心基本功能；知曉云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)；掌握云計(jì)算架構(gòu)模型；理解云計(jì)算部署模型。第2章

云計(jì)算體系結(jié)構(gòu)

2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型

1.云信息系統(tǒng)架構(gòu)信息系統(tǒng)（Informationsystem）是由承載系統(tǒng)運(yùn)行的計(jì)算機(jī)硬件（服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)及存儲(chǔ)設(shè)備）、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、以及相關(guān)業(yè)務(wù)功能、流程規(guī)則、策略實(shí)現(xiàn)和信息展示等應(yīng)用軟件及其運(yùn)行環(huán)境共同構(gòu)成的，涵蓋業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理全過程的人機(jī)一體化系統(tǒng)。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型

1.云信息系統(tǒng)架構(gòu)⑴信息系統(tǒng)架構(gòu)信息系統(tǒng)架構(gòu)是信息系統(tǒng)各個(gè)組成部分之間、信息系統(tǒng)與相關(guān)業(yè)務(wù)之間、信息系統(tǒng)與相關(guān)技術(shù)之間關(guān)系的一種抽象描述，是對(duì)信息系統(tǒng)整體組織結(jié)構(gòu)及其實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)目標(biāo)所需技術(shù)構(gòu)件和技術(shù)方法的規(guī)定。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型圖2-1信息系統(tǒng)通用架構(gòu)NIST將信息系統(tǒng)架構(gòu)劃分為自下而上，功能相對(duì)獨(dú)立的多層結(jié)構(gòu)。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型

1.云信息系統(tǒng)架構(gòu)⑴信息系統(tǒng)架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)層：為系統(tǒng)提供服務(wù)器與服務(wù)器、服務(wù)器與互聯(lián)網(wǎng)間高效、安全、可靠的數(shù)據(jù)傳輸。主要包括交換機(jī)、路由器等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。存儲(chǔ)層：為系統(tǒng)提供大容量、高性能、高可用、可管理的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)。主要包括磁盤陣列、存儲(chǔ)局域網(wǎng)（SAN）、NAS，以及磁帶庫、光盤庫等。服務(wù)器層：為系統(tǒng)提供高性能、高可用計(jì)算能力。主要是服務(wù)器（計(jì)算機(jī)）。操作系統(tǒng)層：為系統(tǒng)提供進(jìn)程管理、文件管理、存儲(chǔ)管理、設(shè)備管理和作業(yè)管理等功能，以有效管理服務(wù)器硬件與軟件資源。中間件層：提供豐富的API函數(shù)，基于標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議和接口在不同操作系統(tǒng)間、不同開發(fā)平臺(tái)間、不同應(yīng)用軟件間實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)交互操作和信息共享。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型

1.云信息系統(tǒng)架構(gòu)⑴信息系統(tǒng)架構(gòu)(con.)運(yùn)行環(huán)境層：為不同應(yīng)用軟件提供動(dòng)態(tài)運(yùn)行環(huán)境，解決應(yīng)用軟件間的運(yùn)行環(huán)境沖突，幫助用戶靈活、高效地開發(fā)和集成應(yīng)用軟件，實(shí)現(xiàn)資源、功能共享。主要包括各類開發(fā)工具與程序編譯環(huán)境等。數(shù)據(jù)層：為系統(tǒng)提供對(duì)數(shù)據(jù)信息的操作訪問服務(wù)，主要包括對(duì)數(shù)據(jù)的各種基本操作，并根據(jù)業(yè)務(wù)邏輯維護(hù)數(shù)據(jù)間的關(guān)系。應(yīng)用軟件層：是系統(tǒng)提供的各類業(yè)務(wù)軟件，主要供用戶使用以實(shí)現(xiàn)相關(guān)業(yè)務(wù)工作。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型

1.云信息系統(tǒng)架構(gòu)⑵云信息系統(tǒng)架構(gòu)各層次功能云計(jì)算信息系統(tǒng)與傳統(tǒng)信息系統(tǒng)功能邏輯相同，區(qū)別在于用以構(gòu)建云計(jì)算信息系統(tǒng)的計(jì)算資源，是通過網(wǎng)絡(luò)使用云服務(wù)供應(yīng)商所提供應(yīng)用程序接口、啟用API命令行或云計(jì)算管理控制臺(tái)Web圖形界面按需獲取的虛擬計(jì)算資源。而虛擬計(jì)算資源則是云計(jì)算平臺(tái)使用虛擬化技術(shù)將服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等各類計(jì)算設(shè)備抽象池化，使物理計(jì)算資源呈現(xiàn)為可供整合、劃分和調(diào)度的虛擬化資源。因此，云信息系統(tǒng)架構(gòu)需要在傳統(tǒng)信息系統(tǒng)架構(gòu)中增加一個(gè)虛擬化層，將下面的基礎(chǔ)設(shè)施層、網(wǎng)絡(luò)層、存儲(chǔ)層、服務(wù)器層與上面的操作系統(tǒng)層、數(shù)據(jù)庫層、中間件層、數(shù)據(jù)層、應(yīng)用軟件層分開，用于對(duì)底層物理資源的抽象重構(gòu)和邏輯表示。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型圖2-2云信息系統(tǒng)架構(gòu)與傳統(tǒng)信息系統(tǒng)架構(gòu)比較2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型2.云計(jì)算服務(wù)模式NIST根據(jù)交付資源和功能不同，將云計(jì)算服務(wù)劃分為：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）、平臺(tái)即服務(wù)（PaaS）和軟件即服務(wù)（SaaS）三種服務(wù)模式。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型圖2-3云服務(wù)模式比較2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型

2.云計(jì)算服務(wù)模式⑴IaaS：基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（InfrastructureasaService）將提供計(jì)算（虛擬或?qū)Ｓ糜布?shù)據(jù)存儲(chǔ)和聯(lián)網(wǎng)訪問功能的虛擬基礎(chǔ)設(shè)施，如：云服務(wù)器、云存儲(chǔ)空間，網(wǎng)絡(luò)帶寬等，作為云計(jì)算服務(wù)，通過互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶的一種服務(wù)模式。IaaS服務(wù)的本質(zhì)是一種對(duì)計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的可計(jì)量租用服務(wù)，所提供的基礎(chǔ)設(shè)施和服務(wù)機(jī)制與傳統(tǒng)IT資源完全一致，并具有高度可擴(kuò)展性和自動(dòng)化管理控制。IaaS用戶根據(jù)自身需要通過Web瀏覽器或API接口等方式從IaaS云服務(wù)供應(yīng)商處選擇并管理所獲取的基礎(chǔ)設(shè)施資源服務(wù)，而不需要自行部署和維護(hù)這些資源。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型

2.云計(jì)算服務(wù)模式⑵PaaS：平臺(tái)即服務(wù)平臺(tái)即服務(wù)（PlatformasaService）將IaaS基礎(chǔ)設(shè)施，與操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)庫、相關(guān)配置環(huán)境以及應(yīng)用軟件開發(fā)框架和工具、中間件等加以整合，作為應(yīng)用軟件運(yùn)行所需要支撐“平臺(tái)”，通過互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶的一種服務(wù)模式。PaaS服務(wù)的本質(zhì)是一種軟件開發(fā)、測(cè)試和運(yùn)維框架服務(wù)。云服務(wù)供應(yīng)商將軟件開發(fā)和運(yùn)行環(huán)境作為一種云計(jì)算開發(fā)“平臺(tái)”提供給用戶，而屏蔽其對(duì)底層基礎(chǔ)設(shè)施（包括硬件、操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)等）的管理。PaaS用戶可以直接租用這些服務(wù)，快速構(gòu)建自己的軟件開發(fā)環(huán)境和系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境，而不需要自行構(gòu)建部署。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型2.云計(jì)算服務(wù)模式⑶SaaS：軟件即服務(wù)軟件即服務(wù)（SoftwareasaService）將運(yùn)行在云計(jì)算平臺(tái)上的，由云服務(wù)供應(yīng)商負(fù)責(zé)運(yùn)行和管理的完整的應(yīng)用程序，通過互聯(lián)網(wǎng)提供給用戶的一種服務(wù)模式。SaaS云服務(wù)的本質(zhì)是一種公用計(jì)算服務(wù)。SaaS云服務(wù)供應(yīng)商通過互聯(lián)網(wǎng)將整個(gè)軟件及其運(yùn)行環(huán)境作為一個(gè)完整服務(wù)包提供給SaaS用戶使用。典型的SaaS應(yīng)用是基于Web的郵件服務(wù)，用戶使用郵件服務(wù)收發(fā)郵件而既不需要管理郵件服務(wù)軟件，也不需要維護(hù)承載郵件服務(wù)軟件運(yùn)行的服務(wù)器。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型3.云計(jì)算部署模式根據(jù)計(jì)算資源分配模式、服務(wù)范圍和管理機(jī)制不同，云計(jì)算的部署模式可以劃分為：公有云、私有云、混合云，為云計(jì)算用戶提供所需要的不同云業(yè)務(wù)承載環(huán)境。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型3.云計(jì)算部署模式⑴公有云（PublicCloud）公有云計(jì)算資源和服務(wù)為云服務(wù)供應(yīng)商所擁有和維護(hù)，并對(duì)公眾開放，用戶以“按需購買”方式獲取各類計(jì)算資源和服務(wù)，并在云端部署和運(yùn)行其應(yīng)用程序。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型圖2-4公有云部署模式2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型公有云具有以下優(yōu)勢(shì)規(guī)模大：公有云的社會(huì)服務(wù)屬性，使其擁有規(guī)模龐大的云基礎(chǔ)設(shè)施以滿足所承載的海量公共服務(wù)對(duì)計(jì)算資源和服務(wù)的需要。價(jià)格低廉：隨著公有云規(guī)模不斷增大，巨大的規(guī)模效益不僅使得云服務(wù)供應(yīng)商成本降低，云服務(wù)用戶也將隨之獲益。同時(shí)，公有云用戶“按需購買”資源和服務(wù)，不需任何前期投入，因而擁有較大的成本優(yōu)勢(shì)。無限彈性：公有云可以提供近乎無限的資源供云計(jì)算用戶按需靈活購買并快速獲得，使其可以獲得近似無限的橫向擴(kuò)展能力，輕松應(yīng)對(duì)業(yè)務(wù)波動(dòng)帶來的資源消耗急劇變化。功能全面：公有云服務(wù)供應(yīng)商擁有豐富的云服務(wù)產(chǎn)品可以提供給云計(jì)算用戶購買使用，以滿足其各種業(yè)務(wù)需求。例如，對(duì)主流操作系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫的支持等等。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型3.云計(jì)算部署模式⑵私有云（PrivateCloud）私有云是組織（企業(yè)）運(yùn)用虛擬化技術(shù)和應(yīng)用程序管理來提高本地部署計(jì)算資源的利用率，并且僅對(duì)內(nèi)部用戶提供專用資源。私有云基礎(chǔ)設(shè)施通常部署在本地，故也稱本地云（On-premises）。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型圖2-5私有云部署模式2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型

私有云具有以下優(yōu)勢(shì)特定法規(guī)遵從性：私有云一般部署在組織（企業(yè)）防火墻內(nèi)側(cè)，組織（企業(yè)）對(duì)私有云基礎(chǔ)架構(gòu)及其設(shè)置具有完全控制能力，可以更好的根據(jù)自身業(yè)務(wù)目標(biāo)需要遵從的特定法規(guī)，構(gòu)建符合特殊法律和行業(yè)法規(guī)的云服務(wù)平臺(tái)。針對(duì)性解決遺留問題：私有云可以通過定制個(gè)性化解決方案有針對(duì)性地解決遺留應(yīng)用與現(xiàn)有硬件資源不兼容問題，更好地與現(xiàn)有業(yè)務(wù)流程進(jìn)行整合，從而提高組織（企業(yè)）業(yè)務(wù)的連續(xù)性，以及業(yè)務(wù)軟件與硬件資源更好的集成。獲得定制服務(wù)質(zhì)量（SLA）：私有云資源部署完全為組織（企業(yè)）自主控制，內(nèi)部員工主要通過不易受異常干擾的自主網(wǎng)絡(luò)鏈路使用服務(wù)，因而可以根據(jù)業(yè)務(wù)特性需求，通過基礎(chǔ)設(shè)施的定制獲取相對(duì)較高的服務(wù)質(zhì)量。例如，在更靠近客戶的地理位置部署數(shù)據(jù)中心，獲得相對(duì)更低的延時(shí)。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型3.云計(jì)算部署模式⑶混合云（HybridCloud）混合云是組織（企業(yè)）本地部署的基礎(chǔ)設(shè)施和應(yīng)用程序與部署在公有云的計(jì)算資源和應(yīng)用程序相連接的方式。常見的連接方式是組織（企業(yè)）的本地基礎(chǔ)設(shè)施與其公有云的計(jì)算資源連接，實(shí)現(xiàn)計(jì)算資源在本地基礎(chǔ)設(shè)施和公有云之間混合部署，故又稱“混合云”。2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型

圖2-6混合云部署模式2.1

云計(jì)算系統(tǒng)模型混合云具有以下優(yōu)勢(shì)高靈活性：組織（企業(yè)）可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求在不同類型云基礎(chǔ)設(shè)施間優(yōu)化云基礎(chǔ)架構(gòu)，充分利用公有云高彈性與低成本的優(yōu)勢(shì)和私有云的自主可控性等優(yōu)勢(shì)，在伸縮性、經(jīng)濟(jì)性等方面充分權(quán)衡并獲得的專用解決方案。組織（企業(yè)）能夠快速作出調(diào)整以及時(shí)響應(yīng)業(yè)務(wù)需求變化，避免對(duì)其性能產(chǎn)生影響，同時(shí)在成本、服務(wù)、性能和資源部署等方面具有較大靈活性，可以獲得更好的成本效益。高可靠性：組織（企業(yè)）可以在本地部署并維護(hù)其關(guān)鍵業(yè)務(wù)和數(shù)據(jù)，而在公有云端部署副本，以在本地資源和服務(wù)出現(xiàn)異常時(shí)，仍能夠保證業(yè)務(wù)正常進(jìn)行，并繼續(xù)處理數(shù)據(jù)。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施1.云數(shù)據(jù)中心云數(shù)據(jù)中心（CloudComputingDataCenter）通常是由一棟（包括建筑物的一部分）或幾棟建筑物為主體構(gòu)成的一整套復(fù)雜建筑設(shè)施，用于集中部署作為云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施的服務(wù)器、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備等硬件設(shè)備、集群管理和控制系統(tǒng)，以及保障這些設(shè)備穩(wěn)定、可靠運(yùn)行的機(jī)房輔助設(shè)備。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施1.云數(shù)據(jù)中心⑴基本功能①滿足數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、計(jì)算、傳輸及與公用通信網(wǎng)絡(luò)安全互通所需設(shè)施的安裝場(chǎng)地；②保障所有設(shè)備持續(xù)運(yùn)行所需的電力；③為設(shè)備提供滿足其技術(shù)參數(shù)要求的，溫濕度受控的運(yùn)行環(huán)境；④為數(shù)據(jù)中心所有內(nèi)部、外部及與公用網(wǎng)絡(luò)互通設(shè)備提供安全可靠的網(wǎng)絡(luò)連接；⑤不會(huì)對(duì)周邊環(huán)境構(gòu)成各種危害；⑥具有足夠堅(jiān)固的安全防范設(shè)施和防災(zāi)設(shè)施。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施1.云數(shù)據(jù)中心⑴規(guī)模與等級(jí)規(guī)模容量超大型數(shù)據(jù)中心：規(guī)模大于等于10000個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架的數(shù)據(jù)中心；大型數(shù)據(jù)中心：規(guī)模大于等于3000個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架小于10000個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架的數(shù)據(jù)中心；中小型數(shù)據(jù)中心：規(guī)模小于3000個(gè)標(biāo)準(zhǔn)機(jī)架的數(shù)據(jù)中心。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施1.云數(shù)據(jù)中心⑵安全等級(jí)國家標(biāo)準(zhǔn)《數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50174-2017）》根據(jù)數(shù)據(jù)中心用途、數(shù)據(jù)丟失或網(wǎng)絡(luò)中斷對(duì)經(jīng)濟(jì)或社會(huì)造成的損失或影響程度，將數(shù)據(jù)中心劃分為A、B、C三個(gè)等級(jí)。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施1.云數(shù)據(jù)中心⑵安全等級(jí)(con.)A級(jí)電子信息系統(tǒng)運(yùn)行中斷將造成重大的經(jīng)濟(jì)損失；電子信息系統(tǒng)運(yùn)行中斷將造成公共場(chǎng)所秩序嚴(yán)重混亂。B級(jí)電子信息系統(tǒng)運(yùn)行中斷將造成較大的經(jīng)濟(jì)損失；電子信息系統(tǒng)運(yùn)行中斷將造成公共場(chǎng)所秩序混亂。C級(jí)2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)

1.云數(shù)據(jù)中心⑶位置選擇云數(shù)據(jù)中心的布局和選址，不僅需要對(duì)候選地址的自然條件和社會(huì)環(huán)境進(jìn)行詳細(xì)評(píng)估，以盡可能避免或緩解自然災(zāi)害、社會(huì)風(fēng)險(xiǎn)帶來的危害，而且是云服務(wù)供應(yīng)商發(fā)展戰(zhàn)略目標(biāo)及數(shù)據(jù)中心總體擁有成本（TCO）等多方面的權(quán)衡。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)

1.云數(shù)據(jù)中心⑶位置選擇我國《大數(shù)據(jù)中心設(shè)計(jì)要求規(guī)范（GB50174-2019）》等相關(guān)規(guī)范，規(guī)定數(shù)據(jù)中心選址應(yīng)符合下列要求：電力供給應(yīng)充足可靠，通信應(yīng)快速暢通，交通應(yīng)便捷；采用水蒸發(fā)冷卻方式制冷的數(shù)據(jù)中心，水源應(yīng)充足。自然環(huán)境應(yīng)清潔，環(huán)境溫度應(yīng)有利于節(jié)約能源；應(yīng)遠(yuǎn)離產(chǎn)生粉塵、油煙、有害氣體以及生產(chǎn)或貯存具有腐蝕性、易燃、易爆物品的場(chǎng)所；應(yīng)遠(yuǎn)離水災(zāi)、地震等自然災(zāi)害隱患區(qū)域；2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)

1.云數(shù)據(jù)中心⑶位置選擇(con.)應(yīng)遠(yuǎn)離強(qiáng)振源和強(qiáng)噪聲源；應(yīng)避開強(qiáng)電磁場(chǎng)干擾；A級(jí)數(shù)據(jù)中心不宜建在公共停車庫的正上方；大中型數(shù)據(jù)中心不宜建在住宅小區(qū)和商業(yè)區(qū)內(nèi)。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)

1.云數(shù)據(jù)中心⑷區(qū)域與可用區(qū)區(qū)域（Region），通常用來描述數(shù)據(jù)中心所在的位置；可用區(qū)（AvailabilityZone），通常用來指同一區(qū)域（Region）內(nèi)，一組電力和網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)設(shè)施互相物理隔離的數(shù)據(jù)中心。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)

1.云數(shù)據(jù)中心⑷區(qū)域與可用區(qū)用戶通過區(qū)域（Region）選擇可以將云業(yè)務(wù)系統(tǒng)的部署位置在地理上更加靠近用戶，以提供低價(jià)、低時(shí)延網(wǎng)絡(luò)連接；可以選擇不同區(qū)域存儲(chǔ)其數(shù)據(jù)以滿足當(dāng)?shù)胤ㄒ?guī)方面的要求；多可用區(qū)（AvailabilityZone）部署云業(yè)務(wù)系統(tǒng)當(dāng)某個(gè)可用區(qū)出現(xiàn)故障時(shí)，通過自動(dòng)化流程將受影響業(yè)務(wù)從當(dāng)前可用區(qū)轉(zhuǎn)移其它可用區(qū)，整個(gè)切換過程對(duì)用戶是透明的，無需變更應(yīng)用代碼，從而滿足用戶構(gòu)建高可用性系統(tǒng)的需求。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)

圖2-8區(qū)域、可用區(qū)、數(shù)據(jù)中心關(guān)系示意圖2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)2.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)是云數(shù)據(jù)中心內(nèi)部服務(wù)器、存儲(chǔ)等設(shè)備之間傳輸數(shù)據(jù)的核心通道，是云計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與傳輸?shù)确?wù)質(zhì)量和性能的重要保障。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)2.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)⑴云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量特性網(wǎng)絡(luò)流量分類數(shù)據(jù)中心與用戶間流量：數(shù)據(jù)中心內(nèi)部不同層級(jí)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸，包括用戶服務(wù)請(qǐng)求產(chǎn)生的內(nèi)容傳輸流量，又稱南—北向流量。數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量：數(shù)據(jù)中心內(nèi)部服務(wù)器、存儲(chǔ)等同層級(jí)設(shè)備間基于協(xié)同計(jì)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)同步等所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)傳輸，又稱東—西向流量。數(shù)據(jù)中心之間流量：數(shù)據(jù)中心之間使用專用高速鏈路進(jìn)行數(shù)據(jù)遷移、復(fù)制、內(nèi)容分發(fā)（CDN）等所產(chǎn)生的傳輸流量，由于需要在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部不同層級(jí)設(shè)備間傳輸數(shù)據(jù)，也屬于南—北向流量。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)

圖2-9云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量方向2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)2.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)⑴云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量特性網(wǎng)絡(luò)流量規(guī)模特性隨著所承載業(yè)務(wù)量越來越大，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部流量越來越高，用戶使用云服務(wù)的瓶頸逐漸從端到云的互聯(lián)網(wǎng)傳輸轉(zhuǎn)移至云數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，承載業(yè)務(wù)種類越來越多，流量負(fù)載越來越高，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)流量控制越來越難，即使微量調(diào)整網(wǎng)絡(luò)流量，也會(huì)對(duì)云服務(wù)質(zhì)量產(chǎn)生巨大影響。不同類型業(yè)務(wù)所使用技術(shù)及服務(wù)特性對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量傳輸模式有著不同需求，有些甚至存在需求沖突。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)2.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)⑵網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備交換機(jī)交換機(jī)（Switch）工作在OSI/RM模型的數(shù)據(jù)鏈路層，使用內(nèi)部高速交換矩陣（SwitchMatrix），根據(jù)MAC地址在多個(gè)端口之間進(jìn)行數(shù)據(jù)幀轉(zhuǎn)發(fā)。交換機(jī)主要用于數(shù)據(jù)中心服務(wù)器及存儲(chǔ)設(shè)備間的數(shù)據(jù)傳輸。高性能交換機(jī)擁有先進(jìn)的交換架構(gòu)，支持高帶寬、高密度端口線速轉(zhuǎn)發(fā)，并具有支持虛擬化技術(shù)避免物理結(jié)構(gòu)限制、利用大緩存應(yīng)對(duì)大規(guī)模突發(fā)流量等特點(diǎn)，可以有效滿足云數(shù)據(jù)中心大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接入和快速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)需求。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)2.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)⑵網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備路由器路由器（Router）工作在OSI/RM模型的網(wǎng)絡(luò)層，根據(jù)數(shù)據(jù)包的IP地址在不同網(wǎng)絡(luò)間轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)。路由器間通過路由協(xié)議相互交換網(wǎng)絡(luò)信息，并利用所獲得的網(wǎng)絡(luò)信息使用指定路由算法計(jì)算到相關(guān)網(wǎng)絡(luò)的最佳路徑，用于實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)間的互聯(lián)和數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)。高性能路由器擁有先進(jìn)的高性能、分布式、可擴(kuò)展背板架構(gòu)和高密度、高帶寬接口，支持大緩存、負(fù)載均衡，可以滿足云數(shù)據(jù)中心大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接入和海量數(shù)據(jù)高速轉(zhuǎn)發(fā)對(duì)設(shè)備容量和性能的需求。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)2.網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)⑵網(wǎng)絡(luò)核心設(shè)備防火墻防火墻（Firewall）主要工作在OSI/RM模型的網(wǎng)絡(luò)層和傳輸層，根據(jù)預(yù)先設(shè)置的訪問控制規(guī)則或安全策略，在內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與外部網(wǎng)絡(luò)、專用網(wǎng)絡(luò)與公共網(wǎng)絡(luò)的邊界上對(duì)進(jìn)出網(wǎng)絡(luò)的訪問流量和行為進(jìn)行控制，用于構(gòu)造安全防范屏障的隔離控制。防火墻主要根據(jù)數(shù)據(jù)包的源地址、目的地址和端口號(hào)、協(xié)議類型等標(biāo)志來確定是否允許數(shù)據(jù)包通過，保護(hù)網(wǎng)絡(luò)免受來自外界的非法訪問和惡意攻擊，以保護(hù)系統(tǒng)和信息的安全。高性能防火墻可以為云數(shù)據(jù)中心提供更為精準(zhǔn)的訪問控制、更為全面的威脅防護(hù)、更為便捷的配置管理和更高速的轉(zhuǎn)發(fā)性能。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)3.存儲(chǔ)系統(tǒng)存儲(chǔ)系統(tǒng)是云數(shù)據(jù)中心用以存儲(chǔ)海量數(shù)據(jù)并提供存儲(chǔ)服務(wù)的各種存儲(chǔ)設(shè)備、控制設(shè)備、管理與調(diào)度軟件所組成的系統(tǒng)。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)3.存儲(chǔ)系統(tǒng)⑴存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)特性數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特性結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（StructuredData），以二維表結(jié)構(gòu)來邏輯表達(dá)和實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)，嚴(yán)格遵循預(yù)定義的數(shù)據(jù)格式與長度規(guī)范，主要使用關(guān)系型數(shù)據(jù)庫進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理。非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)（UnstructuredData），指數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不規(guī)則，沒有預(yù)定義的數(shù)據(jù)模型，不方便使用二維表結(jié)構(gòu)來邏輯表達(dá)和實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)。半結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)(Semi-StructuredData)，指數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不嚴(yán)格，既不是非結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)的無數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，也不具有結(jié)構(gòu)化數(shù)據(jù)嚴(yán)格的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)3.存儲(chǔ)系統(tǒng)⑴存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)特性存儲(chǔ)系統(tǒng)特性多樣性：云計(jì)算平臺(tái)所承載應(yīng)用系統(tǒng)的多樣性，使其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出結(jié)構(gòu)化、非結(jié)構(gòu)化、半結(jié)構(gòu)化形態(tài)，其數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和管理方式不同，讀寫操作特征不同，具有不同存儲(chǔ)特征。高性能：云計(jì)算平臺(tái)承載有海量應(yīng)用系統(tǒng)，其對(duì)各類數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的讀寫操作，需要存儲(chǔ)系統(tǒng)具有極高響應(yīng)速度、并發(fā)讀寫能力和吞吐率，來滿足各類應(yīng)用業(yè)務(wù)對(duì)數(shù)據(jù)的需求。大存儲(chǔ)量：信息技術(shù)的快速發(fā)展，使數(shù)據(jù)量呈爆炸性增長。與此相對(duì)應(yīng)，聚合在云數(shù)據(jù)中心集中存儲(chǔ)的各類數(shù)據(jù)的規(guī)模也隨之激增。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)3.存儲(chǔ)系統(tǒng)⑴存儲(chǔ)系統(tǒng)數(shù)據(jù)特性存儲(chǔ)系統(tǒng)特性(con.)可擴(kuò)展性：為滿足存儲(chǔ)容量不斷擴(kuò)大的需求，數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)系統(tǒng)不僅需要具有海量存儲(chǔ)規(guī)模，還需要能夠方便地加入新存儲(chǔ)設(shè)備，以不宕機(jī)、無縫擴(kuò)展存儲(chǔ)容量。可管理性：云數(shù)據(jù)中心存儲(chǔ)系統(tǒng)需要對(duì)所存儲(chǔ)的海量業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)，進(jìn)行集中的、自動(dòng)化管理，包括數(shù)據(jù)備份規(guī)則與策略、存儲(chǔ)系統(tǒng)性能與流量特性、存儲(chǔ)設(shè)備的監(jiān)測(cè)與負(fù)載均衡等，保證數(shù)據(jù)文件因負(fù)載平衡或者其它原因需要在存儲(chǔ)系統(tǒng)內(nèi)部遷移時(shí)，不會(huì)造成數(shù)據(jù)文件對(duì)外屬性發(fā)生改變。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)3.存儲(chǔ)系統(tǒng)⑵存儲(chǔ)設(shè)備類型直接附加存儲(chǔ)直接附加存儲(chǔ)（DirectAttachedStorage）通過電纜（通常是SCSI接口電纜）直接掛接到服務(wù)器總線上，依靠服務(wù)器操作系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)讀寫，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)的維護(hù)和容量管理。直接附加存儲(chǔ)（DAS）設(shè)備主要是RAID、JBOD等模式配置的硬盤。直接附加存儲(chǔ)（DAS）的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，配置簡單；缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)備份操作復(fù)雜，存儲(chǔ)空間擴(kuò)展能力依賴存儲(chǔ)設(shè)備自身，無法在服務(wù)器間動(dòng)態(tài)調(diào)度分配，容易造成資源浪費(fèi)。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)3.存儲(chǔ)系統(tǒng)⑵存儲(chǔ)設(shè)備類型網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)（NetworkAttachedStorage）通過計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)將存儲(chǔ)設(shè)備直接連接在網(wǎng)絡(luò)上，服務(wù)器使用網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（例如TCP/IP）以文件存儲(chǔ)方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的讀寫（輸入/輸出）。網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)（NAS）本質(zhì)上是一種專用網(wǎng)絡(luò)文件存儲(chǔ)與備份服務(wù)器。網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)（NAS）的優(yōu)點(diǎn)是易于安裝和部署，管理使用方便；缺點(diǎn)是只能以文件形式存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)開銷較大，不適于大型數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)。此外，NAS通過普通網(wǎng)絡(luò)傳輸數(shù)據(jù)，容易受到網(wǎng)絡(luò)性能波動(dòng)影響。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)3.存儲(chǔ)系統(tǒng)⑵存儲(chǔ)設(shè)備類型存儲(chǔ)局域網(wǎng)存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)（StorageAreaNetwork）是一種專用、高可靠存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)，通過專用高速交換機(jī)在高性能磁盤陣列與相關(guān)服務(wù)器間建立連接，同時(shí)可以對(duì)數(shù)據(jù)提供多種RAID級(jí)別保護(hù)。存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)（SAN）的設(shè)備連接主要有SCSI/iSCSI（InternetSCSI接口）、SAS（串行SCSI接口），以及FC（光纖通道接口）等方式。存儲(chǔ)局域網(wǎng)絡(luò)（SAN）的優(yōu)點(diǎn)是存取速度快、擴(kuò)展性強(qiáng)，可以高效實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中備份；缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，需要建立專用光纖網(wǎng)絡(luò)，異地?cái)U(kuò)展困難。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)

圖2-10DAS、NAS、SAN（iSCSI）存儲(chǔ)系統(tǒng)架構(gòu)2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)4.服務(wù)器系統(tǒng)服務(wù)器是云數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)信息處理的基礎(chǔ)設(shè)備，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)與普通計(jì)算機(jī)基本相同，但是在性能、穩(wěn)定性、安全性等方面具有要求更高。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)4.服務(wù)器系統(tǒng)⑴體系架構(gòu)根據(jù)處理器所采用的體系架構(gòu)，服務(wù)器可以分為：IA體系架構(gòu)和RISC體系架構(gòu)兩類。IA體系架構(gòu)IA（IntelArchitecture）體系架構(gòu)處理器使用CISC（ComplexInstructionSetComputer）復(fù)雜指令集，又稱CISC體系架構(gòu)，主要是采用英特爾IA-64架構(gòu)或AMD

X86-64架構(gòu)的CPU。CISC架構(gòu)處理器用于計(jì)算和控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的指令數(shù)量較多而且長度不同，每條指令的操作按順序執(zhí)行。由于指令長度不同需要完成的時(shí)鐘周期不同，如果某些指令執(zhí)行較慢，將會(huì)影響整個(gè)CPU的執(zhí)行速度。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)4.服務(wù)器系統(tǒng)⑴體系架構(gòu)IA體系架構(gòu)(con.)CISC架構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是指令按順序串行執(zhí)行，控制相對(duì)簡單；缺點(diǎn)是指令執(zhí)行時(shí)需要完成較多處理工作，導(dǎo)致指令通常需要若干周期才能執(zhí)行完畢，導(dǎo)致處理器各部分利用率不高，執(zhí)行速度較慢。CISC架構(gòu)服務(wù)器采用了開放體系結(jié)構(gòu)，運(yùn)行Windows或Linux操作系統(tǒng)，價(jià)格低廉、兼容性好，但是穩(wěn)定性和安全性相對(duì)較弱，主要用于中小企業(yè)和非關(guān)鍵業(yè)務(wù)系統(tǒng)中。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)4.服務(wù)器系統(tǒng)⑴體系架構(gòu)RISC體系架構(gòu)RISC（ReducedInstructionSetComputing）體系架構(gòu)處理器使用RISC精簡指令集。RISC處理器主要有：IBM的PowerPC處理器、SUN的SPARC處理器，以及HP的PA-RISC處理器等。RISC體系架構(gòu)對(duì)指令系統(tǒng)進(jìn)行精簡，指令長度固定。每條指令執(zhí)行時(shí)間較短，完成操作也比較簡單。在需要執(zhí)行比較復(fù)雜的操作時(shí)，則使用多條指令來完成。由于每條指令長度相同，可以在一個(gè)單獨(dú)操作中完成，并且大多數(shù)指令的執(zhí)行時(shí)間都是一個(gè)機(jī)器周期，處理器可以在單位時(shí)間內(nèi)執(zhí)行較多指令。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)4.服務(wù)器系統(tǒng)⑴體系架構(gòu)RISC體系架構(gòu)(con.)RISC體系架構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是指令長度固定，指令和尋址方式經(jīng)過精簡，采用流水線執(zhí)行指令，能夠在單位時(shí)間內(nèi)處理更多指令；缺點(diǎn)是執(zhí)行復(fù)雜任務(wù)時(shí)需要大量指令，時(shí)間開銷較大。RISC架構(gòu)服務(wù)器多采用UNIX（Linux）操作系統(tǒng)，性能強(qiáng)大、穩(wěn)定性好，但是體系結(jié)構(gòu)封閉，價(jià)格較貴，主要用于金融、電信等大型企業(yè)的核心系統(tǒng)。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)4.服務(wù)器系統(tǒng)⑵主要性能指標(biāo)服務(wù)器性能是指在給定硬件條件和單位時(shí)間內(nèi)，服務(wù)器能夠處理的任務(wù)量。服務(wù)器的性能主要由其核心組件的性能決定?，這些核心組件包括CPU、內(nèi)存、網(wǎng)絡(luò)接口卡和硬盤等，它們的性能與協(xié)同作用，共同決定了服務(wù)器的運(yùn)行效率和數(shù)據(jù)處理能力。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)4.服務(wù)器系統(tǒng)⑵主要性能指標(biāo)CPU頻率：是CPU內(nèi)數(shù)字脈沖信號(hào)的振蕩頻率，也就是CPU的工作頻率。頻率越高，CPU的運(yùn)算速度越快，性能越高。內(nèi)核數(shù)量：是CPU的基本計(jì)算單元。一個(gè)CPU可以有多個(gè)內(nèi)核（多核處理器）。增加CPU內(nèi)核數(shù)量可以增加線程的數(shù)量，進(jìn)而增加單位時(shí)間內(nèi)可執(zhí)行任務(wù)數(shù)量，提升CPU性能。字長：是CPU一次能并行處理的二進(jìn)制位數(shù)。在相同CPU頻率下，如果某臺(tái)計(jì)算機(jī)的CPU字長是另一臺(tái)計(jì)算機(jī)的兩倍，則在相同時(shí)間內(nèi)，前者所完成的任務(wù)能是后者兩倍。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)4.服務(wù)器系統(tǒng)⑵主要性能指標(biāo)內(nèi)存頻率（速度）：用以表示內(nèi)存所能達(dá)到的最高工作頻率。在其它參數(shù)不變情況下，內(nèi)存頻率越高，內(nèi)存存取速度越快，內(nèi)存與CPU的數(shù)據(jù)交換速度越快，這也就意味著服務(wù)器性能越好。容量：即內(nèi)存條的存儲(chǔ)容量。服務(wù)器所有程序的運(yùn)行都是在內(nèi)存中進(jìn)行的，如果內(nèi)存容量過小，會(huì)導(dǎo)致占用率過高，進(jìn)而造成服務(wù)器性能下降，甚至宕機(jī)。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)4.服務(wù)器系統(tǒng)⑵主要性能指標(biāo)網(wǎng)絡(luò)接口卡網(wǎng)絡(luò)通訊協(xié)議：是網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸與控制所遵循的規(guī)則、標(biāo)準(zhǔn)或約定，常見通訊協(xié)議有TCP/IP協(xié)議等。傳輸速率：單位時(shí)間內(nèi)網(wǎng)絡(luò)傳輸二進(jìn)制信息的位數(shù)，常用單位為“位/秒”，記作bps。網(wǎng)絡(luò)接口類型：是網(wǎng)絡(luò)接口卡與網(wǎng)絡(luò)傳輸介質(zhì)的連接方式，有無線、有線（包括八芯雙絞線和光纖）等多種連接方式。2.2

云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(con.)4.服務(wù)器系統(tǒng)⑵主要性能指標(biāo)硬盤存儲(chǔ)介質(zhì)：是數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的載體，有磁性金屬碟片（機(jī)械硬盤HDD）、使用存儲(chǔ)芯片（固態(tài)硬盤SSD）、混合使用磁性金屬碟片和存儲(chǔ)芯片（混合硬盤）等。容量：是指硬盤存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的最大容量，通常使用字節(jié)（Byte）計(jì)算。接口類型：是硬盤連接服務(wù)器主機(jī)系統(tǒng)的方式。目前硬盤主流接口有SATA（SerialATA）、SCSI（SmallComputerSystemInterface）、SAS（SerialAttachedSCSI）、FibreChannel（光纖通道）等類型。數(shù)據(jù)傳輸速率（DataTransferRate）：通常指服務(wù)器通過數(shù)據(jù)總線從硬盤內(nèi)部緩存區(qū)中讀取數(shù)據(jù)的最大速率，單位為兆字節(jié)每秒（MB/s）。2.3

實(shí)踐：初識(shí)亞馬遜云科技服務(wù)1.熟悉亞馬遜云科技管理控制臺(tái)⑴登錄亞馬遜云科技管理控制臺(tái)2.3

實(shí)踐：初識(shí)亞馬遜云科技服務(wù)2.3

實(shí)踐：初識(shí)亞馬遜云科技服務(wù)1.熟悉亞馬遜云科技管理控制臺(tái)⑵亞馬遜云科技管理控制臺(tái)導(dǎo)航欄

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實(shí)踐：初識(shí)亞馬遜云科技服務(wù)2.瀏覽亞馬遜云科技各類服務(wù)⑴計(jì)算服務(wù)類⑵存儲(chǔ)服務(wù)類⑶數(shù)據(jù)庫服務(wù)類⑷聯(lián)網(wǎng)和內(nèi)容分發(fā)服務(wù)類⑸安全性、身份與合規(guī)性服務(wù)類⑹管理和監(jiān)管服務(wù)類⑺成本管理服務(wù)類2.3

實(shí)踐：初識(shí)亞馬遜云科技服務(wù)2.3

實(shí)踐：初識(shí)亞馬遜云科技服務(wù)2.瀏覽亞馬遜云科技各類服務(wù)⑴計(jì)算服務(wù)類是亞馬遜云科技的核心服務(wù)，常用計(jì)算服務(wù)包括：AmazonEC2、