文章参考：https://www.icourse163.org/learn/HHU-1001755117?tid=1450371459#/learn/content?type=detail&id=1214690606&sm=1

摘要：

云计算是继上世纪八十年代大型计算机到客户端-服务器的大转变之后信息技术领域又一次巨变。从技术上看,大数据与云计算的关系就像一枚硬币的正反面一样密不可分。大数据的特色在于对海量数据的挖掘, 但它必须依托云计算的分布式处理、分布式数据库、云存储和虚拟化技术。

一、云计算概述

1.云计算的产生背景

1.1.时间-技术发展历程

1960年代：大型机时代

时代演进：个人计算机变革：将只在特定行业中应用的大型主机变成每个人都负担得起的个人电脑，大幅度提高了个人生产效率和企业效率。

1980年代：微型机时代

时代演进：互联网变革：将数以亿万计的信息孤岛汇集成庞大的信息网络，极大的提高了人类沟通，共享和协作的效率，丰富了社交和娱乐生活。

1990年代：互联网时代

时代演进：云计算变革：将IT基础设施转变为像水和煤气一样的社会公用基础设施；超级数据中心成为IT资源和服务的提供者。

2000年代：云计算时代

1.2.云计算的产生背景

• 个人使用计算机的烦恼
• 企业使用计算机的烦恼
• 云计算提出前的互联网遇到的难题

云计算实现了资源和计算能力的分布式共享，能够很好地应对当前互联网数据量高速增长的势头。

1.3.云计算的基本思想

1. 所有的计算能力、存储能力、和各种各样功能的应用都通过网络从云端获得
2. 用户不需要不停地更换昂贵的高性能电脑
3. 用户不需要购买、安装和维护各种系统和应用软件
4. 用户不需要担心数据的安全存储

2.云计算与大数据

2.1.大数据时代：数据量增长得十分迅速

一：数据产生方式的改变

二：人类的活动越来越依赖数据

1. 人类的日常生活已经与数据密不可分
2. 科学研究进入了“数据科学”时代
3. 各行各业也越来越依赖大数据手段来开展工作

2.2.什么是大数据？

海量数据或巨量数据，其规模巨大到无法通过目前主流的计算机系统在合理时间内获取、存储、管理、处理并提炼以帮助使用者决策。

2.3.大数据的特征(4V+1C)

价值密度低（Value）

在成本可接受的条件下，通过快速采集、发现和分析，从大量、多种类别的数据中提取价值的体系架构。

快速（Velocity）

数据增长速度快，而且越新的数据价值越大，这就要求对数据的处理速度也要快，以便能够从数据中及时地提取知识，发现价值。

数据量大（Volume）

存储的数据量巨大，PB级别是常态，因而对其分析的计算量也大。

多样（Variety）

数据的来源及格式多样，数据格式除了传统的结构化数据外，还包括半结构化或非结构化数据，比如用户上传的音频和视频内容。而随着人类活动的进一步拓宽，数据的来源更加多样。

复杂度（Complexity）

对数据的处理和分析的难度大。

2.4.云计算--大数据的计算

大数据和云计算的关系： ,其中f：云计算，X：大数据，G：我们的目标，云计算是处理大数据的一种手段，而大数据是云计算的产生基础。

3.云计算的发展

3.1.云计算的发展阶段

第一阶段

2006年之前属于发展前期，虚拟化技术，并行计算，网格计算等与云计算密切相关的技术各自发展，其商业化和应用也比较单一和零散。

第二阶段

2006年到2009年属于技术发展阶段，云计算，云模式，云服务的概念开始受到各个厂家和各个标准组织的关注认识逐渐趋同，并结合传统的并行计算，虚拟化以及网格计算等业务，使得云计算的技术体系日趋完善。

第三阶段

2010年至今属于技术与应用得到高度重视和飞速发展的阶段。这一阶段非常重要的是云计算得到各个政府，各级企业的高度重视和逐步认同，其技术和应用得到了一个飞速的发展。

3.2.云计算技术基础与演进

• 并行计算：同时使用多种计算资源解决计算问题的过程
• 分布式计算：将需要巨大计算能力的问题分成许多小部分进于处理，最后综合结果
• 网格计算：在动态、多机构参与的虚拟组织中协同共享资源和求解问题

3.3.云计算发展环境

• 3G，4G、5G
• 物联网
• 移动互联网
• 三网融合

3.4.国外云计算的先行者

• amazon
• Google
• Microsoft

4.云计算的基本概念

4.1.云计算到底是什么？云计算有什么特点？

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根据需要获取计算力、存储空间和信息服务。

4.2.云计算的定义

美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）对云计算的定义：云计算是一种无处不在、便捷且按需对一个共享的可配置计算资源（包括网络、服务器、存储、应用和服务）进行网络访问的模式，它能够通过最少量的管理以及与服务提供商的互动实现计算资源的迅速供给和释放。

5.云计算的服务类型

转载：云计算的基本概念_AlbenXie的博客-CSDN博客

云计算提供的服务目前有三种方式：IaaS层，PaaS层以及SaaS层。

IaaS(Infrastructure-as-a- Service)：基础设施即服务，常见形式是硬件服务器租用。阿里巴巴、腾讯、京东云鼎提供的就是IaaS层为主的云计算服务。IaaS层的云服务配置 灵活，但使用起来更为复杂，适合大型的、后台处理业务复杂的项目选用。IaaS层的服务目前基本已全面收费。

PaaS(Platform-as-a- Service)：平台即服务，常见形式是提供Web托管的应用引擎（App Engine）。我估计PaaS层是大家最不熟悉的一类服务，但恰好，PaaS层是最适合多数开发者选用的云计算服务。PaaS层可以被理解为在IaaS 层提供的硬件服务之上，还额外搭建好了服务器环境、中间件、数据库等。开发者用户只需要将网页代码上传部署，网站就可以运行起来了，既降低了IT运维成本，还省去了大量的开发与运维工作量。PaaS平台目标的产品包括：京东云擎（JAE)、BAE、SAE，目前京东JAE是全免费，BAE、SAE是收费的，BAE根据每日收费，SAE是根据使用服务来收费。稳定性都存在一些问题，JAE、SAE相比而言较为稳定。

SaaS(Software-as-a- Service)：软件即服务，常见的形式是提供Web端应用，按需购买使用，著名的CRM服务提供商Salesforce就是此类代表。国内提供 SaaS服务的包括阿里云、京东电商云、新浪云商店等。SaaS层服务目前收费与免费模式平分秋色，还暂无定论。

6.云计算带来的变革

6.1.云计算给软硬件产业带来的变革

软件的变革

• 开发模式：可以调用后端的数据中心资源
• 开发工具：使用Python，Ruby on Rails，Java Script，QT等网络编程语言
• 架构：软件架构为位置感知和用户应用感知
• 设计模型：转变为并行计算模式
• 盈利模式：转变为按服务收费

硬件的变革

• 扩充模式：转变为不断增加集群规模的横向扩充模式
• 设备总量：通过虚拟化把众多服务器组成一个巨大的资源池，资源利用率增加到80%以上
• 设备形态：客户端和移动设备的需求增加
• 采购模式：由硬件品牌转为扩充性和性价比

二、云计算数据中心

1.云数据中心的特征

• 高设备利用率：采用虚拟化技术进行系统和数据中心整合，优化资源利用率、简化管理
• 高可用性：当网络扩展或升级时，网络能够正常运行，对网络的性能影响不大
• 绿色节能：通过先进的供电和散热技术，降低数据中心的能耗
• 自动化管理：云数据中心应是24x7小时无人值守并可远程管理的

2.改进型树结构：核心、汇聚、接入

3.绿色节能技术

3.1.配电系统节能技术

• 传统：UPS
• 高压直流配电
• 市电直供配电

3.2.空调系统节能技术

• 高温回风空调系统
• 低能耗加湿系统
• 自然冷空调系统

3.3.集装箱数据中心节能技术

定义

将数据中心的服务器设备、网络设备、空调设备、供电设备等高密度地 装入固定尺寸的集装箱中，使其成为数据中心的标准构建模块，进而通 过若干集装箱模块网络和电力的互连互通构建完整的数据中心。

3.4.数据中心节能策略和算法研究

• DVFS节能技术
• 基于虚拟化的节能技术
• 基于主机关闭/开启的节能技术
• 其他节能技术

2.1软件定义的数据中心

1.数据中心的历史

数据中心（Data Center）是数据集中存储、计算、交换的中心。

数据中心是全球协作的特定设备网络，用来在因特网络基础设施上传递、加速、展示、计算、存储数据信息。

2.传统数据中心中的资源

-传统模式的数据中心 -主要问题

过多的机器

机器的利用率过低，大部分低于10%

应用迁移太困难

存储需求增长得太快