学习笔记：云计算

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介绍

  • 该篇记录了关于云计算方向的某些重要知识点

一、云计算基础内容

1.云计算

  • 是分布式计算、并行计算和网格计算的进一步延伸。基于互联网实现计算，这里的云是指通过互联网连接，以支持各类计算的资源

  • 从用户角度而言，云计算是由第三方通过互联网提供的计算服务，只需关心云所提供的服务

  • 从计算角度而言，云计算是由一组内部互联的物理服务器组成的并行和分布式计算系统，该系统能够根据服务提供商和客户之间协商好的服务等级协议动态提供计算资源

  • 从服务角度而言，云计算是指通过互联网提供的弹性的硬件、软件和数据服务，使得计算能力不再封装于具体的软硬件产品中，而是以社会化服务的形式呈现

  • 从存储角度而言，云计算主要是将信息永久存储在云上的服务器中，在使用信息时只是在客户端进行缓存

  • 从配置角度而言，云是以付费使用的形式向用户提供各种服务的分布式计算系统。该系统对于用户来说是透明的

2.云服务的使用形态

  • 公共云、专有云、混合云

3.服务计算

  • 云计算以服务计算为核心技术。

  • 服务计算是指面向服务的体系结构（SOA）和面向服务的计算（SOA）技术

4.服务类型

  • 基础设施即服务（IaaS）：给用户提供对所有设施的利用服务

  • 平台即服务（PaaS）：将软件研发的平台作为一种服务，是SaaS模式的一种应用

  • 软件即服务（SaaS）：是一种软件交付模式

5.云计算的特性

  • 云中资源在使用者看来可以无限扩展，且可以随时获取、按需使用、按使用量付费

  • 可以管理、调度、整合、优化分布在网络上的资源，并以统一界面为用户提供各类计算服务

  • 按需服务：用户按照自己需求来获取计算资源

  • 通用性：可以在云端衍生出各种应用，且适用范围广

  • 超大规模计算能力

  • 实时在线

  • 高可靠性：云计算提供商采用多副本容错、计算节点同构等措施

  • 虚拟化：支持用户在任意位置、使用各种终端获取服务

  • 高可伸缩性：其规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要

5.云计算的价值

  1. 没有前期投资

  2. 低成本

  3. 灵活的容量

  4. 速度和灵敏性

  5. 应用而非运营

  6. 覆盖全球

一、云计算相关网络基础

云计算特点

  • 大分小，小聚大

网络在云计算中的作用

  1. 将计算与存储通过网络传给用户

  2. 容灾——备份系统

计算机网络

  1. 局域网——方圆5里内广域网——5里以外

  2. 公网——运营商的网络私网——学校内部的网络

  3. 局域网内部使用的是MAC地址，使用交换机设备

三层交换机

  1. 常用CE级别的数据中心的交换机

  2. 包括二层交换引擎（实现同一网段的快速二层转发）和三层交换引擎（实现跨网段的路由转发）

VLAN——虚拟局域网（重点）

  1. 可以隔离广播域——减少广播站的数量、提高安全性、提高信息安全使不会泛洪

  2. VLAN帧格式中包含Tag（标签）——TPID（固定0x8100）、PRI（优先级，默认0~7）、CFI（固定为0）、VLAN ID(12字节，1~4094)

  3. PVID：表示端口在缺省情况下所属的VLAN

  4. 接入链路（Access)：交换机与PC之间、交换机与路由器之间干道链路（Trunk）：允许多个列表之间传输。适用于交换机与交换机之间

  5. VLAN在云中的时候，服务器与交换机要用Trunk链路，实际是虚拟交换机与交换机之间相连

  6. VXLAN

AD——活动目录

  1. 提供了集中统一的界面，增强了信息的安全

  2. Windows服务级操作系统——win2008（R5），win2012（R6）

DHCP——动态获取IP地址协议

  1. 优势：简单不冲突缺点：客户机IP地址不固定，无法发现静态IP地址

DNS——域名解析服务器（重点）

  1. 一种提供域名和IP地址之间转换的分布式数据库，以方便访问网络

  2. WI（Web In）——网页接入，桌面云的入口
    License——授权组件

传统与云计算数据中心的区别

传统数据中心

  1. 一个物理端口对用一台唯一的计算机

  2. 终端与网络之间的关系固定

云计算网络数据中心

  1. 一个物理网络端口对应多个虚拟机

  2. 服务器普遍千兆口

  3. 虚拟机会频繁进行跨主机的迁移（升级、电源或负载策略、故障），与网络之间的关系不再固定

  4. 东西向流量为主，大量增长

  5. 热迁移使得计算机不再固定在具体物理位置，传统网络无法满足云计算的诉求

二、虚拟化技术基础与虚拟化类型

虚拟化层作用

  1. 承上启下，让虚拟机以为有硬件接口层

  2. 通过将底层硬件资源池化，再通过给虚拟机创建一些逻辑上硬件，将逻辑上硬件与资源池中的资源建立映射关系，从而实现虚拟机共享资源的目的。

实现虚拟化技术的前提

  • 建立在物理资源之上——虚拟化资源不能超过物理资源（除某些资源复用技术之外）

虚拟化技术

  1. 开源——KVM，XEN（运行于Linux）
    x86——一套固定的指令集

  2. 闭源——VMware，Windows

  3. 开源研发成本远远高于闭源

虚拟化后的变化

  1. 资源抽象成共享资源池

  2. 操作系统与硬件解耦从资源池中分配资源

虚拟化的好处

  • 提高硬件利用率、降低能耗、提高IT运维效率、操作系统与硬件的解耦

虚拟化的本质

  1. 分区——硬盘资源分区

  2. 隔离——资源的隔离（重要）

  3. 封装——可以实现备份，迁移（重要）

  4. 相对于硬件独立——解耦（重要）

虚拟化中的几个重要概念

  1. VMM相当于系统内核，Hypervisor包含VMM

虚拟化的类型

  1. 寄居虚拟化

  2. 裸金属虚拟化——主流

  3. 操作系统虚拟化