分布式计算和云计算异同

本文件内容全部来自南京大学 云计算课程，2022秋季学期。感谢李传艺老师的倾情付出！

云计算概念定义集中式计算和云计算异同分布式计算和云计算异同

云计算的发展推动力性能+技术网络带宽提升技术成熟度移动互联网的发展服务+商业（让计算像水电一样好用）数据中心的演变（理念的改变、技术的成熟、需求的增加）经济因素（降低成本、节约资源、可持续发展）大数据（存储和计算大数据的需求）云计算架构

云计算三元认知论一种计算范式一种实现方式开源对于云计算的意义

云计算时代，开源不仅是一种开放源代码的具体产品，更是一种方法论、一种构造大规模复杂软件的协作方式。

开源体现了一个什么样的精神内涵云计算架构

云计算概念架构前端：并发性、协调性、容错性、开放的API格式、开放的数据格式、承载数据密集型计算

后端进一步分层架构

Web服务层服务总线层客户机用户界面云计算逻辑架构云栈云计算云栈的三层模式

laas（基础设施即服务）实现机制

物理云栈

OpenStack是一个管理云计算中计算、存储和网络，甚至是应用的通用平台，其提供Web界面、命令行工具和应用程序接口（API）等使用接口。

本质上OpenStack通过抽象和一个通用的API接口控制不同厂商提供的硬件和软件资源，是对计算系统的更高层次的抽象。

逻辑云体

运行时环境+应用本身（程序+数据）

云数据中心云数据中心特征绿色节能高可用性自动化管理云数据中心对网络架构的需求树型

胖树

改进树

若干服务器连接到机架(接入)交换机

每台接入交换机与两台汇聚交换机连接

每台汇聚交换机与所有核心交换机连接

递归层次DCell

递归层次FiConn

不需要对服务器和交换机做修改对外连接的链路有限，容错较弱，链路路径长度大，路由效率不高

递归层次BCube

6个服务器连接1交换机，第7层的服务器数量：

6^7=279939

光交换网络

无线数据中心网络软件定义网络

绿色节能技术管理系统节能策略和算法新能源应用自动化技术容灾备份

虚拟化技术

虚拟化的本质就是通过添加一个虚拟化层将原先的物理设备进行逻辑化，转化成一个文件夹或文件，实现软硬件的解耦。

核心思想是利用软件或固件管理程序构成虚拟化层，把物理资源映射为虚拟资源。在虚拟资源上可以安装和部署多个虚拟机，实现多用户共享物理资源。

硬件级虚拟化

优势

多实例隔离硬件无关性特权功能

是否能够虚拟化出满足“同质、高效、资源受控”的虚拟机？

CPU虚拟化

通过消减冗余代码、减少地址空间切换和跨特全级切换、减少内存复制等，优化虚拟化的性能开销。一定程度上消除了虚拟层和上层操作系统间的语义鸿沟：操作系统内部运行状态能够被VMM获得。使得硬件抽象层的抽象高度更加灵活，为实现各种不同功能的硬件抽象探索出了可行的路径。内存虚拟化维护客户机物理地址和宿主机器的机器地址之间的映射截获虚拟机对客户机物理地址的访问，并根据所记录的映射关系，转换成机器地址

I/O虚拟化

操作系统级虚拟化

虚拟化各个层级性能差距的原因是什么

越往上应用程序灵活性越低:因为越上层的抽象越脱离底层，能够提供的底层api越少，给了应用程序越少的灵活性

性能呈山峰，操作系统级最高，往上往下都降低。

云数据中心的虚拟化存储虚拟化

基于存储设备的存储虚拟化：基于网络的存储虚拟化：网络虚拟化

虚拟机迁移

OpenStack

是开源云计算平台，可控制整个数据中心的大型计算、存储和网络资源池。

管理员能够通过Web界面、命令行或API接口控制、配置资源；用户可以通过Web界面使用资源。

设计理念

核心组件云控制器

物理部署

控制器节点很容易水平扩展

数据库、消息队列可采用非对称高可用集群

KeystoneNova

Nova-conductor

Nova-scheduler

其它服务

网络服务采用类似Nova的部署概念

仪表盘服务

计量服务

计算节点

存储节点对象存储Swift块存储Cinder

块存储作为虚拟机硬盘使用时，必须先分区、创建文件系统，再挂载到虚拟机文件系统层次结构中。

网络连接

给每个物理服务器上增加一个OVS虚拟交换机；

然后每个VM都连到OVS端口上，每个端口则按照分组，打上对应的VLAN标签。

为了降低网络节点的负载，同时提高可扩展性，OpenStack在Juno版本引入了DVR特性，DVR部署在计算节点上。

计算节点上的VM使用floatingIP访问Internet，不必经过网络节点，直接从计算节点的DVR就可以访问。

OpenStack组件和体系架构的关系？

分布式系统定义理论基础

CAP理论：一个分布式系统最多能够同时满足一致性(consistency)、可用性(Availability)、分区容错性(Partition tolerance)中的两项

BASE理论——追求最终一致性

Basic Paxos

Proposer发准备请求；Acceptors回应ID和Value云计算 业务系统，并许下承诺Proposer收到多数回应后，发出带Value的Accept请求；Acceptors进行Accept处理Proposer收到多数回应后，表示提案成功，立即将决议发送给所有Learner分布式系统类型

分布式计算系统

分布式资源管理系统：支持多种计算框架、高可扩展、高容错、高资源利用率、细粒度资源分配

分布式存储系统类型

分布式健值系统

分布式表

分布式数据库

（编辑：天瑞地安资讯网）

【声明】本站内容均来自网络，其相关言论仅代表作者个人观点，不代表本站立场。若无意侵犯到您的权利，请及时与联系站长删除相关内容!