云計(jì)算與負(fù)載均衡分析

1、云計(jì)算定義云計(jì)算起源及發(fā)展云計(jì)算產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)云計(jì)算帶來(lái)的技術(shù)變革云OS云計(jì)算（Cloud Computing）是網(wǎng)格計(jì)算（Grid Computing ）、分布式計(jì)算（DistributedComputing）、并行計(jì)算（Parallel Computing）、效用計(jì)算（Utility Computing）、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)（Network Storage Technologies）、虛擬化（Virtualization）、負(fù)載均衡（Load Balance）等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。狹義云計(jì)算指IT基礎(chǔ)設(shè)施的交付和使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需資源；廣義云計(jì)算指服務(wù)的交付和

2、使用模式，指通過(guò)網(wǎng)絡(luò)以按需、易擴(kuò)展的方式獲得所需服務(wù)。1983年，太陽(yáng)電腦（Sun Microsystems）提出“網(wǎng)絡(luò)是電腦”（“The Network is the computer”）。2006年3月，亞馬遜（Amazon）推出彈性計(jì)算云（Elastic Compute Cloud；EC2）服務(wù)。2006年8月9日，Google首席執(zhí)行官埃里克施密特（Eric Schmidt）在搜索引擎大會(huì)（SES San Jose 2006）首次提出“云計(jì)算”（Cloud Computing）的概念。Google“云端計(jì)算”源于Google工程師克里斯托弗比希利亞所做的“Google 101”項(xiàng)目。2

3、007年10月，Google與IBM開(kāi)始在美國(guó)大學(xué)校園，包括卡內(nèi)基美隆大學(xué)、麻省理工學(xué)院、斯坦福大學(xué)、加州大學(xué)柏克萊分校及馬里蘭大學(xué)等，推廣云計(jì)算的計(jì)劃，這項(xiàng)計(jì)劃希望能降低分布式計(jì)算技術(shù)在學(xué)術(shù)研究方面的成本，并為這些大學(xué)提供相關(guān)的軟硬件設(shè)備及技術(shù)支持（包括數(shù)百臺(tái)個(gè)人電腦及BladeCenter與System x服務(wù)器，這些計(jì)算平臺(tái)將提供1600個(gè)處理器，支持包括Linux、Xen、Hadoop等開(kāi)放源代碼平臺(tái)）。而學(xué)生則可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)各項(xiàng)以大規(guī)模計(jì)算為基礎(chǔ)的研究計(jì)劃。2008年1月30日，Google宣布在臺(tái)灣啟動(dòng)“云計(jì)算學(xué)術(shù)計(jì)劃”，將與臺(tái)灣臺(tái)大、交大等學(xué)校合作，將這種先進(jìn)的大規(guī)模、快速計(jì)算

4、技術(shù)推廣到校園。2008年8月3日，美國(guó)專(zhuān)利商標(biāo)局網(wǎng)站信息顯示，戴爾正在申請(qǐng)“云計(jì)算”（Cloud Computing）商標(biāo)，此舉旨在加強(qiáng)對(duì)這一未來(lái)可能重塑技術(shù)架構(gòu)的術(shù)語(yǔ)的控制權(quán)。戴爾在申請(qǐng)文件中稱(chēng)，云計(jì)算是“在數(shù)據(jù)中心和巨型規(guī)模的計(jì)算環(huán)境中，為他人提供計(jì)算機(jī)硬件定制制造”。 2010年3月5日，Novell與云安全聯(lián)盟（CSA）共同宣布一項(xiàng)供應(yīng)商中立計(jì)劃，名為“可信任云計(jì)算計(jì)劃（Trusted Cloud Initiative）”。2010年7月，美國(guó)國(guó)家航空航天局和包括Rackspace、AMD、Intel、戴爾等支持廠商共同宣布“OpenStack”開(kāi)放源代碼計(jì)劃， 微軟在2010年10

5、月表示支持OpenStack與Windows Server 2008 R2的集成；而Ubuntu已把OpenStack加至11.04版本中。2011年2月，思科系統(tǒng)正式加入OpenStack，重點(diǎn)研制OpenStack的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。云計(jì)算的產(chǎn)業(yè)三級(jí)分層：云軟件、云平臺(tái)、云設(shè)備。上層分級(jí)：云軟件Software as a Service (SaaS)中層分級(jí)：云平臺(tái)Platform as a Service (PaaS)下層分級(jí)：云設(shè)備Infrastructure as a Service (IaaS)云安全云物聯(lián)云教育云游戲物聯(lián)網(wǎng)中的感知識(shí)別設(shè)物聯(lián)網(wǎng)中的感知識(shí)別設(shè)備（如傳感器、備（如傳感器、RF

6、ID等）等）生成的大量信息如果不生成的大量信息如果不能有效地整合與利用，能有效地整合與利用，那無(wú)異于入寶山而空返，那無(wú)異于入寶山而空返，望望“數(shù)據(jù)的海洋數(shù)據(jù)的海洋”而興而興嘆。云計(jì)算架構(gòu)可以用嘆。云計(jì)算架構(gòu)可以用來(lái)解決數(shù)據(jù)如何存儲(chǔ)、來(lái)解決數(shù)據(jù)如何存儲(chǔ)、如何檢索、如何使用、如何檢索、如何使用、如何不被濫用等關(guān)鍵問(wèn)如何不被濫用等關(guān)鍵問(wèn)題。題。云計(jì)算操作系統(tǒng)，又稱(chēng)云計(jì)算中心操作系統(tǒng)、云OS，是云計(jì)算后臺(tái)數(shù)據(jù)中心的整體管理運(yùn)營(yíng)系統(tǒng)。它是指構(gòu)架于服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)等基礎(chǔ)硬件資源和單機(jī)操作系統(tǒng)、中間件、數(shù)據(jù)庫(kù)等基礎(chǔ) 軟件管理的海量的基礎(chǔ)硬件、軟資源之上的云平臺(tái)綜合管理系統(tǒng)。云計(jì)算操作系統(tǒng)有以下幾個(gè)作用，一

7、是治眾如治寡，能管理和驅(qū)動(dòng)海量服務(wù)器、存儲(chǔ)等基礎(chǔ)硬件，將一個(gè)數(shù)據(jù)中心的硬件資源邏輯上整合成一臺(tái)服務(wù)器；二是為云應(yīng)用軟件提供統(tǒng)一、標(biāo)準(zhǔn)的接口；三是管理海量的計(jì)算任務(wù)以及資源調(diào)配；負(fù)載均衡定義負(fù)載均衡技術(shù)分類(lèi)負(fù)載均衡策略負(fù)載均衡實(shí)施要素負(fù)載均衡有兩方面的含義：首先，大量的并發(fā)訪問(wèn)或數(shù)據(jù)流量分擔(dān)到多臺(tái)節(jié)點(diǎn)設(shè)備上分別處理，減少用戶(hù)等待響應(yīng)的時(shí)間；其次，單個(gè)重負(fù)載的運(yùn)算分擔(dān)到多臺(tái)節(jié)點(diǎn)設(shè)備上做并行處理，每個(gè)節(jié)點(diǎn)設(shè)備處理結(jié)束后，將結(jié)果匯總，返回給用戶(hù)，系統(tǒng)處理能力得到大幅度提高。根據(jù)負(fù)載均衡所采用的設(shè)備對(duì)象、應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò)層次（指OSI參考模型）及應(yīng)用的地理結(jié)構(gòu)等可做以下分類(lèi):軟/硬件負(fù)載均衡網(wǎng)絡(luò)層次上的負(fù)載均

8、衡本地/全局負(fù)載均衡負(fù)載均衡策略的優(yōu)劣及其實(shí)現(xiàn)的難易程度有兩個(gè)關(guān)鍵因素：一、負(fù)載均衡算法，二、對(duì)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)狀況的檢測(cè)方式和能力。輪循均衡（Round Robin）權(quán)重輪循均衡（Weighted Round Robin）隨機(jī)均衡（Random）權(quán)重隨機(jī)均衡（Weighted Random）響應(yīng)速度均衡（Response Time）最少連接數(shù)均衡（Least Connection）處理能力均衡DNS響應(yīng)均衡（Flash DNS）Ping偵測(cè)TCP Open偵測(cè)HTTP URL偵測(cè)性能可擴(kuò)展性靈活性可靠性易管理性性能的優(yōu)劣與負(fù)載均衡設(shè)備的處理能力、采用的均衡策略息息相關(guān)，并且有兩點(diǎn)需要注意：一、均衡方

9、案對(duì)服務(wù)器群整體的性能，這是響應(yīng)客戶(hù)端連接請(qǐng)求速度的關(guān)鍵;二、負(fù)載均衡設(shè)備自身的性能，避免有大量連接請(qǐng)求時(shí)自身性能不足而成為服務(wù)瓶頸。在硬件負(fù)載均衡設(shè)備上，目前主要有三種管理方式可供選擇：一、命令行接口（CLI：Command Line Interface），可通過(guò)超級(jí)終端連接負(fù)載均衡設(shè)備串行接口來(lái)管理，也能telnet遠(yuǎn)程登錄管理，在初始化配置時(shí)，往往要用到前者；二、圖形用戶(hù)接口（GUI：Graphical User Interfaces），有基于普通web頁(yè)的管理，也有通過(guò)Java Applet 進(jìn)行安全管理，一般都需要管理端安裝有某個(gè)版本的瀏覽器；三、SNMP（Simple Networ

10、k Management Protocol，簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）支持，通過(guò)第三方網(wǎng)絡(luò)管理軟件對(duì)符合SNMP標(biāo)準(zhǔn)的設(shè)備進(jìn)行管理。DNSDNS負(fù)載均衡負(fù)載均衡 現(xiàn)假設(shè)有三臺(tái)服務(wù)器來(lái)應(yīng)對(duì)的請(qǐng)求。在采用BIND 8.x DNS服務(wù)器的unix系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單，只需在該域的數(shù)據(jù)記錄中添加類(lèi)似下面的結(jié)果： www1INA www2INA www3INA wwwINCNAME www1wwwINCNAME www2wwwINCNAME www3NATNAT負(fù)載均衡負(fù)載均衡NAT（Network Address Translation 網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）簡(jiǎn)

11、單地說(shuō)就是將一個(gè)IP地址轉(zhuǎn)換為另一個(gè)IP地址，一般用于未經(jīng)注冊(cè)的內(nèi)部地址與合法的、已獲注冊(cè)的Internet IP地址間進(jìn)行轉(zhuǎn)換。Cisco路由器NAT負(fù)載均衡的配置：做好路由器的基本配置，并定義各個(gè)接口在做NAT時(shí)是內(nèi)部還是外部接口。 然后定義一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)訪問(wèn)列表（standard access list），用來(lái)標(biāo)識(shí)要轉(zhuǎn)換的合法IP地址。 再定義NAT地址池來(lái)標(biāo)識(shí)內(nèi)部web服務(wù)器的本地地址，注意要用到關(guān)鍵字rotary，表明我們要使用輪循（Round Robin）的方式從NAT地址池中取出相應(yīng)IP地址來(lái)轉(zhuǎn)換合法IP報(bào)文。 最后，把目標(biāo)地址為訪問(wèn)表中IP的報(bào)文轉(zhuǎn)換成地址池中定義的IP地址。 相應(yīng)配

12、置文件如下：interface Ethernet0/0ip address 48ip nat inside!interface Serial0/0ip address 48 ip nat outside! ip access-list 1 permit !ip nat pool websrv netmask 48 type rotary ip nat inside destination list 1 pool websrv 反向代理負(fù)載均衡反向代理負(fù)載均衡反向代理（Reverse Proxy）方式是指以代理服務(wù)器來(lái)接受internet上的連接請(qǐng)求，然后將請(qǐng)求轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的服務(wù)器，并將從服務(wù)器上得到的結(jié)果返回給internet上請(qǐng)求連接的客戶(hù)端，此時(shí)代理服務(wù)器對(duì)外就表現(xiàn)為一個(gè)服務(wù)器。反向代理負(fù)載均衡技術(shù)是把將來(lái)自internet上的連接請(qǐng)求以反向代理的方式動(dòng)態(tài)地轉(zhuǎn)發(fā)給內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)上的多臺(tái)服務(wù)器進(jìn)行處理，從而達(dá)到負(fù)載均衡的