任务7.2 走进云计算时代（课件）-《计算机应用基础》同步教学（人民邮电版）

走进云计算时代 任务 7.2 项目7 新一代信息技术 任务描述 知识链接 教学目标 任务7.2 走进云计算时代--任务描述 云计算作为一种基于泛在互联网的新技术，正成为产业革命、经济发展和社会进步的重要基础能力，本任务将详细介绍云计算的定义、云计算的基本特征、云计算的服务模式、云计算的部署模型，以及云计算的关键技术和相应的行业应用场景。 任务7.2 走进云计算时代--知识链接 云计算的特点 云计算的服务模式 云计算的部署模型 云计算关键技术 云计算应用 云计算的概念 任务7.2 走进云计算时代--教学目标 （1）能结合电商、医疗、教育等行业，列举云计算、大数据的应用场景 （2）能有IT新技术开发探索的兴趣 （1）掌握云计算的概念 （2）掌握云计算的特点 （3）掌握云计算的服务模式 （4）掌握云计算的部署模型 （5）掌握云计算关键技术 （6）掌握云计算应用场景 能力目标 知识目标 素质目标 （1）通过云计算基础知识的学习，培养IT新技术 开发探索的兴趣 （2）通过了解云计算的应用领域，培养积极进取、 勇于创新的思想和意识 4 任务7.2 7.2.1 云计算概述 7.2.2 云计算关键技术 7.2.3 云计算应用 5 7.2.1 云计算概述 云计算（Cloud Computing）最初的目的是实现对资源的灵活管理，它是基于互联网的相关服务的使用和交付模式，通常通过互联网来提供动态、易扩展且经常是虚拟化的资源。 1．云计算的概念 现阶段对云计算的定义有多种，其中最广为人们所接受的是美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）给出的定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问，进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络、服务器、存储、应用软件、服务），这些资源能够被快速提供，只需要投入管理工作或与服务供应商进行很少的交互。 7.2.1 云计算概述 “云”是网络、互联网的一种比喻说法，即互联网与建立互联网所需要的底层基础设施的抽象体；“计算”当然不是指一般的数值计算，而是指一台足够强大的计算机提供的计算服务（包括各种功能、资源、存储）。“云计算”可以理解为网络上足够强大的计算机为用户提供的服务，这种服务是按用户的使用量进行收费的。 目前，国内外知名的云计算服务商有阿里云、华为云、腾讯云、百度云、亚马逊AWS、微软Azure、谷歌Cloud等。 7.2.1 云计算概述 2．云计算的特点 ① 超大规模。一般云计算都具有超大规模的计算机集群。例如，亚马逊AWS、微软Azure、阿里云、谷歌云、百度云等均拥有几十万台以上的服务器，云计算通过整合这些数目庞大的计算机集群，赋予用户前所未有的计算和存储能力。 ② 虚拟化。云计算对用户来说是一个虚拟的存在，没有具体的位置，看不到、摸不着，但在需要时，却可以在任何时间和地点，利用计算机或手机等终端设备，通过互联网按需获取其提供的各种服务。 7.2.1 云计算概述 ③ 高可靠性。“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。 ④ 通用性。云计算不针对特定的应用，同一片“云”可以同时支撑不同的应用。 ⑤ 高可扩展性。云计算的规模和计算能力可以根据应用需要弹性地伸缩。 ⑥ 按需服务。云计算是一个庞大的资源池，用户可以按需购买并随时调整其提供的资源，并像自来水、电和煤气那样按使用量计费。 7.2.1 云计算概述 ⑦ 价格低。作为云计算服务商来说，云计算的公用性和通用性使资源的使用率大幅提升，从而降低了成本，可以用较低的价格提供云计算服务；作为使用云计算的企业来说，不必再负担高昂的软硬件购买和管理成本，即可享受超额的云计算服务。 ⑧ 潜在危险性。云计算服务除了提供计算服务外，还提供了存储服务。但是云计算服务当前垄断在私人机构（企业）手中，其安全性存在潜在风险。另一方面，云计算中的数据对于数据所有者以外的其他用户是保密的，但是对提供云计算的商业机构而言确毫无秘密可言。 7.2.1 云计算概述 3．云计算的服务模式 云计算有3种服务模式，分别是基础设施即服务（Infrastructure as a Service，IaaS）、平台即服务（Platform as a Service，PaaS）、软件即服务（Software as a Service，SaaS）。 （1）基础设施即服务（IaaS） 基础设施即服务简称IaaS，它是一种将服务器、存储器、网络设备等IT基础设施虚拟化，并通过Internet租给用户的云计算服务模型，如图7-5所示。IaaS云服务的主要对象是需要硬件资源的用户，其关键技术是虚拟化技术。 7.2.1 云计算概述 IaaS的优点是用户按需租用计算能力和存储能力，实现时间灵活性，即想什么时候要就什么时候要，以及空间灵活性，即想要多少就要多少。 目前，微软、亚马逊、网易等公司提供基于硬件基础的IaaS。 　IaaS模式 7.2.1 云计算概述 （2）平台即服务（PaaS） 平台即服务简称PaaS，它是指将应用的开发管理和运行环境集成并打包为按需付费的服务后，通过Internet租给用户的云计算服务模型，如图所示。PaaS云服务的主要对象是应用程序开发人员，其关键技术是分布式技术。 PaaS模式 目前，PaaS的典型实例有微软的Windows Azure平台、Facebook 的开发平台等。 7.2.1 云计算概述 （3）软件即服务（SaaS） 软件即服务简称SaaS，它是指将开发好的软件系统作为按需付费的服务，并通过Internet提供给用户的云计算服务模型，如图所示。SaaS云服务的主要对象是需要软件服务的企业、组织或个人，其关键技术是Web技术。 SaaS 的典型应用包括网络会议、在线杀毒等工具型服务，在线项目管理、在线人力资源系统等管理型服务，以及网络游戏、在线视频等娱乐型服务。SaaS是软件业的未来发展趋势，微软、用友、金蝶等公司都推出了SaaS。 　SaaS模式 7.2.1 云计算概述 4．云计算的部署模型 云计算有4种部署模型，每一种都具备独特的功能，可以满足用户的不同要求。 ① 私有云。指组织机构建设或托管的专供自己使用的云平台。云端资源只给一个单位组织内的用户使用，这是私有云的核心特征。而云端的所有权、日常管理和操作的主体到底属于谁并没有严格的规定，可能是本单位，也可能是第三方机构，还有可能是二者的联合。云端位于本单位内部，也可能托管在其他地方。 7.2.1 云计算概述 ② 社区云。指一个特定范围的群体共享一套基础设施，它既不是一个单位内部的服务，也不是一个完全公开的服务，而是介于两者之间。社区云具有很强的区域性或行业性。云端资源专门给固定的几个单位内的用户使用，而这些单位对云端具有相同诉求（如安全要求、云端使命、规章制度、合规性要求等）。云端的所有权、日常管理和操作的主体可能是本社区内的一个或多个单位，也可能是社区外的第三方机构，还可能是二者的联合。云端可能部署在本地，也可能部署于他处。 7.2.1 云计算概述 ③ 公有云。它是一种对公众开放的云服务，由云服务提供商建设与运营，为最终用户提供各种IT资源，可以支持大量用户的并发请求；其可以按流量或服务时长计费。云端的所有权、日常管理和操作的主体可以是一个商业组织、学术机构、政府部门或者它们其中的几个联合。云端可能部署在本地，也可能部署于其他地方，例如，郑州市民公有云的云端可能就建在郑州，也可能建在洛阳。 7.2.1 云计算概述 ④ 混合云。混合云由两个或两个以上不同类型的云（私有云、社区云、公有云）组成，它们各自独立，但用标准的或专有的技术将它们组合起来，而这些技术能实现云之间的数据和应用程序的平滑流转。将多个相同类型的云组合在一起属于多云，例如两个私有云组合在一起，多云属于混合云的一种。由私有云和公有云构成的混合云是目前最流行的模式。当私有云资源短暂性需求过大时，云资源自动租赁公有云来平抑私有云资源的需求峰值。例如，网站在节假日期间点击量巨大，这时就会临时使用公共云资源来应急。混合云部署模型如图所示。 7.2.1 云计算概述 　混合云部署模型 7.2.2 云计算关键技术 1．虚拟化技术 虚拟化技术是云计算基础架构的基石，是指将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机，在这台计算机上同时运行多台逻辑计算机，每台逻辑计算机可运行不同的操作系统，应用程序都可以在独立的空间内运行而互不影响，从而显著提高计算机的工作效率。 虚拟化的资源可以是硬件（如服务器、磁盘和网络），也可以是软件。以服务器虚拟化为例，它将服务器物理资源抽象成逻辑资源，让一台服务器变成几台甚至上百台相互隔离的虚拟服务器，让CPU、内存、磁盘等硬件变成可以动态管理的“资源池”，从而提高资源的利用率，简化系统管理，实现服务器整合，对业务的变化更具适应力。 7.2.2 云计算关键技术 Hyper-V 、VMware、KVM、VitualBx、Xen、Qemu等都是典型的虚拟化技术。Hyper-V是微软公司的一款虚拟化产品，旨在为用户提供性价比更高的虚拟化基础设施软件，从而为用户降低运作成本，提高硬件利用率，优化基础设施，提高服务器的可用性。VMware是全球桌面到数据中心虚拟化解决方案的领导厂商。 7.2.2 云计算关键技术 2．分布式存储技术 在数据爆炸的时代，集中式存储已经无法满足海量数据的存储需求，分布式存储应运而生。目前最具有代表性的分布式文件系统是谷歌文件系统（Google File System，GFS）和Hadoop分布式文件系统（Hadoop Distributed Filed System，HDFS）。GFS可以满足大型、分布式、对大量数据进行访问的应用的需求。GFS具有很好的硬件容错性，可以把数据存储到成百上千台服务器上面，并在硬件出错的情况下也能尽量保证数据的完整性。GFS还支持GB或者TB级别超大文件的存储，一个大文件会被分成许多块，分散存储在数百台机器组成的集群里。HDFS是对GFS的开源实现，它采用了更加简单的“一次写入，多次读取”文件模型，文件一旦创建、写入并关闭，就只能对它执行读取操作。 7.2.2 云计算关键技术 3．分布式并行计算 分布式并行计算包含分布式计算和并行计算两个层面的内容。 （1）分布式计算 分布式计算是一种计算方法，是与集中式计算相对的概念。它可以将大任务拆分成许多小任务，然后把这些任务派发给多台计算机进行计算，最后将所有的计算结果进行汇总，以得到最终结果。分解后的任务之间互相独立，计算结果之间互不影响，且对实时性要求不高。 7.2.2 云计算关键技术 （2）并行计算 并行计算又称平行计算，是相对于串行计算来说的。它是一种允许多条指令以平行的方式同时进行计算的模式，存在时间并行和空间并行两种方式。其中，时间并行可理解为利用多条流水线同时作业，而空间并行可理解为使用多种计算资源（如多个处理器）执行并发计算，从而减少解决复杂问题所花费的时间。 不过，对大多数开发人员而言，并行计算是复杂而陌生的，至于分布式计算，直接进行编程就更加困难了。而MapReduce的出现恰好解决了分布式并行计算的难题。 7.2.2 云计算关键技术 面对海量的数据，传统的单指令单数据流顺序执行的方式，已经无法满足快速数据处理要求，在这样的背景下，谷歌公司提出了并行编程模型MapReduce，让任何人都可以在短时间内迅速获得海量计算能力，它使开发者在不具备并行开发经验的情况下也能够开发出分布式的并行程序，并让其同时运行在数百台机器上，在短时间内完成海量数据的计算。MapReduce 将复杂的、运行于大规模集群上的并行计算过程抽象为两个函数Map( )和Reduce( )，并把一个大数据集切分成多个小的数据集，分布到不同的机器上进行并行处理，极大提高了数据处理速度，可以有效满足许多应用对海量数据的批量处理需求。Hadoop开源实现了MapReduce编程框架，被广泛应用于分布式计算。 7.2.2 云计算关键技术 4．多租户 多租户技术的目的在于使大量用户能够共享同堆栈的软硬件资源，每个用户按需使用资源，对软件服务进行客户化配置，而不影响其他用户的使用。 多租户技术的核心包括数据隔离、客户化配置、架构扩展和性能定制。 7.2.3 云计算应用 云计算在电子政务、医疗、卫生、教育、企业等领域的应用不断深化，对提高政府服务水平、促进产业转型升级和培育发展新兴产业等方面都起到了关键的作用。 （1）政务云 政务云上可以部署公共安全管理、容灾备份、城市管理、应急管理、智能交通、社会保障等应用，通过集约化建设、管理和运行，政府可以实现信息资源整合和政务资源共享，推动政务管理创新，加快向服务型政府转型。 （2）教育云 教育云可以有效整合幼儿教育、中小学教育、高等教育，以及继续教育等优质教育资源，逐步实现教育信息共享、教育资源共享及教育资源深度挖掘等目标。 7.2.3 云计算应用 （3）中小企业云 中小企业云能够让企业以低廉的成本建立财务、供应链、客户关系等管理应用系统，大大降低企业信息化门槛，迅速提升企业信息化水平，增强企业市场竞争力。 （4）医疗云 医疗云可以推动医院与医院、医院与社区、医院与急救中心、医院与家庭之间的服务共享，并形成一套全新的医疗健康服务系统，从而有效地提高医疗保健服务质量。 7.2.3 云计算应用 （5）金融云 金融云是利用云计算的模型构成原理，将金融产品、信息、服务分散到庞大分支机构所构成的云网络中，提高金融机构迅速发现并解决问题的能力，提升整体工作效率，改善流程，降低运营成本。 （6）制造云 制造云是云计算向制造业信息化领域延伸与发展后的落地与实现，用户通过网络和终端就能随时按需获取制造资源与能力服务，进而智慧地完成其制造全生命周期的各类活动。 7.2.3 云计算应用 （7）云游戏 云游戏是以云计算为基础的游戏方式，在云游戏的运行模式下，所有游戏都在服务器端运行，并将渲染完毕的游戏画面压缩后通过网络传输给用户。 （8）云会议 云会议是基于云计算技术的一种高效、便捷、低成本的会议形式。使用者只需要通过互联网界面进行简单的操作，便可快速、高效地与全球各地团队及客户同步分享语音、数据文件及视频等会议资料。 7.2.3 云计算应用 （9）云社交 云社交是一种物联网、云计算和移动互联网交互应用的虚拟社交应用模式，以建立著名的“资源分享关系图谱”为目的，进而开展网络社交。 （10）云存储 云存储是指通过集群应用、网格技术和分布式文件系统等功能，将网络中大量各种不同类型的存储设备通过应用软件集合起来协同工作，共同对外提供数据存储和业务访问服务的一个系统。 （11）云交通 云交通是指在云计算中整合现有资源，并能够针对未来的交通行业发展整合将来需要的各种硬件、软件、数据，进而为交通平台提供服务的一个系统。 任务归纳总结 云计算的概念 云计算的特点 云计算的服务模式 云计算的部署模型 云计算关键技术 云计算应用场景 谢谢聆听 33 $$