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云计算
这是一篇有关云计算的思维导图，从云计算介绍、概况、技术、体系架构等方面进行了分析和概述，需要的可以收藏。
编辑于2021-09-04 20:01:27- 云计算
- 体系架构
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- 大纲
云计算
云计算简介
IT行业发展趋势
“云大物智慧”
云存储：当云计算系统运算和处理的核心是大量数据的存储和管理时， 那么云计算系统就转变成为一个云存储系统
云计算的概念
云计算产生的背景
技术驱动
需求驱动
商业模式改变
云计算的定义：一种通过Internet以服务的方式提供动态可伸缩的资源池的计算模式， 使人们想用电一样享用信息的应用和服务。
云计算的演进：云计算是网络计算、分布式计算、并行计算、网络存储、虚拟化、负载均衡等传统计算机和网络技术发展融合的产物。
云计算的关键特征
按需自助服务
无处不在的网络接入
极速弹性
按需使用付费
云计算是商业模式和技术概念的统一
云计算的模式
部署模式
私有云
社区云/行业云
公有云
混合云
商业模式
SaaS
PaaS
IaaS
实施流派
大分小
小聚大
云计算的技术和价值
传统IT资源的问题
烟囱式架构，业务独享资源
单机硬件可靠性低，成本高
运维效率低，运维成本高
能源消耗大
云计算核心技术
虚拟化技术
内存复用技术
虚拟机/存储热迁移技术
高可靠性技术
负载均衡技术
云计算的主要价值
资源整合，提供资源利用率
快速部署，弹性扩容
数据集中，信息安全
自动调度，节能减排
云计算的应用
桌面云场景
云存储场景
云计算体系架构
云计算解决方案组件
水平融合：云操作系统
垂直融合：融合一体机
数据融合：大数据一体机
接入融合：桌面云
云操作系统
组件
管理组件
计算虚拟化组件
网络虚拟化组件
存储虚拟化组件
容灾备份组件
架构特点
高效：模板化，自动化部署等
安全：端到端的系统安全优化等
融合：云和非云资源统一管理等
开放：开放API
融合一体机
融：以分布式云计算软件为核心融合计算、存储、网络一体
简：不同企业应用一体承载，解决各系统独立安装部署问题
优：用创新架构解决I/O性能瓶颈问题
桌面云
定义：桌面云，可以通过瘦客户端或者其他任何与网络相连的设备来访问跨平台的应用程序，以及整个客户桌面。
价值优势
本地无数据，安全可控
移动办公，随时随地接入
运维简单，效率高
故障快速恢复，减少业务中断时间
架构
用户侧：TC设备
数据中心侧：硬件，云平台软件，桌面管理软件，统一管理系统
实现
用户卓越体验
管理敏捷高效
业务安全可靠
网络设备
网络基数知识
OSI参考模型
二层交换原理
三层交换过程
VLAN技术原理
VLAN基本概念：VLAN把网络资源和网络用户按照一定的原则进行划分，把一个物理网络划分成多个小的逻辑网络。这些小的逻辑网络形成各自的广播域，也就是虚拟局域网
VLAN的好处
隔离广播域，抑制广播报文
分割不同客户，提高网络安全性
虚拟工作组，超越传统网络的工作方式
VLAN划分
基于端口
基于MAC
基于协议
基于子网
VLAN通信
VLAN内二层交换
VLAN间三层路由
VLAN端口类型
Access
Trunk
Hybrid
VLAN的应用场景：在云操作系统中通过分布式虚拟交换机提供VLAN隔离方式，实现虚拟机划分进不同VLAN
Qos技术
基本概念：指IP网络的一种能力，为特定的业务提供所需要的服务， 在丢包率、延迟、抖动和带宽等方面获得可预期的服务水平
目标：有效控制网络资源及其使用
模型
尽力而为模型
综合服务模型
区分服务模型
流程
流分类与标记
流量监管：CAR，令牌桶算法
流量整形：GTS，令牌桶算法
物理接口速率限制：令牌桶算法
拥塞避免：传统尾丢包会出现很多问题，采用RED、WRED算法
拥塞管理：队列技术
FIFO先入先出队列
PQ优先队列
CQ定制队列
WFQ加权公平队列
应用场景：云操作系统可以通过分布式虚拟交换机提供Qos功能，满足不同业务的服务质量
集群和堆叠
堆叠的定义：通过堆叠线缆将多台物理交换机连接，构建一台逻辑上的堆叠交换机
堆叠的特征
交换机多虚一
转发平面合一
跨设备链路聚合
集群的定义：将多台互相连接（级联或堆叠）的交换机作为一台逻辑设备进行管理，通过命令交换机对成员交换机进行统一管理与监控
当前一般通过堆叠实现交换机集群，因此，实际中堆叠和集群没有区别
DHCP原理及应用
动态主机配置协议是一种局域网的网络协议，采用UDP协议工作，主要作用是用来给网络客户机分配动态的IP地址
原理
发现阶段：DHCP客户端寻找DHCP服务器
提供阶段：DHCP服务器提供IP地址
选择阶段：DHCP客户端选择某台DHCP服务器提供的IP地址
确认阶段：DHCP服务器确认所提供的IP地址
应用：可以通过云操作平台上的DHCP服务为虚拟机自动分配IP地址
DNS原理
域名系统（DNS），是一种提供域名和IP地址之间的转换的分布式数据库，以方便访问网络
DNS查询过程
本地缓存
首选DNS服务器
递归查询
虚拟化
定义：虚拟化（Virtualization）是资源的逻辑表示，其不受物理限制的约束，虚拟化技术的实现是在系统中加入一个虚拟化层，将下层的资源抽象成另一种形式的资源，提供给上层使用。
好处
提供硬件利用率
降低能耗，绿色节能
提高IT运维效率，系统管理人员减少
操作系统和硬件的解耦
虚拟化的本质
分区
隔离
封装
相当于硬件独立
虚拟化类型介绍
寄居虚拟化
优点：在操作系统之上安装和运行虚拟化程序，便于实现
缺点：依托主机操作系统对设备的支持，性能损耗较大
主要产品：VMware workstations 、virtual PC
裸金属虚拟化
优点：不依赖操作系统，并且可以同时支持多种操作系统，多种应用
缺点：虚拟化层开发难度大
主要产品：WMware ESXServer，Citrix XenServer，Microsoft Hyper-V，华为 FusionSphere，Virtual Box（桌面级虚拟化）
操作系统虚拟化
优点：易于实现，管理简单
缺点：多容器共享同一操作系统
主要产品：Docker，Virtuozzo
混合虚拟化
优点：相对于寄居虚拟化架构，没有冗余，性能高 ，可支持多种操作系统
缺点：需底层硬件支持虚拟化扩展功能
主要产品：Redhat KVM
裸金属虚拟化架构与混合虚拟化架构将是未来虚拟化架构发展的趋势
计算虚拟化
CPU虚拟化
内存虚拟化
IO虚拟化
存储虚拟化
定义：存储虚拟化是在存储设备上加入一个逻辑层，通过逻辑层访问存储资源
实现方式
裸设备+逻辑卷
主机挂载存储设备（SAN、本地硬盘），在通用块层创建物理卷， 再使用逻辑卷进行卷划分管理。
存储虚拟化
存储设备支持通过接口创建和管理存储单元的能力，主机通过 存储设备花饭的存储单元来实现业务
主机存储虚拟化+文件系统
主机挂载存储设备（SAN、本地存储硬盘灯）， 主机在存储设备上创建文件文件， 所有的虚拟机磁盘均以文件的形式存放在文件系统上
网络虚拟化
虚拟交换机技术
通过CPU实现
通过网卡实现
通过物理交换机实现
OpenStack（云管平台）
定义：当今最具影响力的云计算管理平台，通过命令或者基于 Web 的可视化控制面板来管理 IaaS 云端的资源池(服务器、存储和网络)
K8S（容管平台）
定义：Kubernetes，容器集群管理系统，主要职责是容器编排（Container Orchestration）——启动容器，自动化部署、扩展和管理容器应用，还有回收容器。
类似还有：Compose，Marathon，Swarm，Mesos等
Docker和K8S，关注的不再是基础设施和物理资源，而是应用层，所以属于PaaS
硬件介绍
硬件整体架构
服务器、存储、网络和安全设备，TC
服务器
产品形态
组成模块
管理配置
存储
硬件结构
连线方式
初始化配置
流程
维护操作
网络设备
交换机产品
交换机配置基础
安全设备
主要功能：负载均衡，接入网关
TC设备（Thin Client,瘦终端）
存储设备
存储的分类
直连存储DAS
主机与存储设备直连，存储提供块服务
优势
连接简单
低成本需求
较好的性能
劣势
有限的扩展性
专属的连接
备份和数据保护
存储区域网络SAN
在主机与存储设备间隔通过网络的方式连接，存储提供服务
优势
更好的实现共享
扩展性好
易于数据备份和恢复
高性能
劣势
成本较高
SAN孤岛
技术实现复杂
网络附加存储NAS
主要用于文件共享场景，存储设备提供文件服务
硬盘类型
SSD:随机读写场景下，性能较高
SAS：性能中等，硬盘转速快，容量一般
SATA：性能较低，转速低，容量大
RAID技术
定义：独立硬盘冗余阵列，简称磁盘阵列，RAID是一种把多块独立的硬盘（物理硬盘）按不同的方式组合起来，形成一个硬盘组（逻辑硬盘），从而提供比单个硬盘更高的存储性能和提供数据备份技术
功能
提供存储性能
实现数据保护
RAID级别
RAID0：无差别控制的条带化阵列
RAID1:镜像阵列
RAID5：分布式奇偶校验阵列
RAID10：镜像和条带进行组合
数据保护
热备盘
预拷贝
重构
RAID与LUN
RAID组成物理卷
LUN是在物理卷之上创建的逻辑卷
多路径技术
在冗余的多路径组网场景中，需要在主机侧安装多路径软件
多路径软件功能
屏蔽冗余磁盘
路径的故障切换和恢复
快照技术
定义：快照记录了虚拟机磁盘文件在某一时间点的内容
应用：虚拟机用户在执行一些重大、高危操作前，例如系统补丁，升级，破坏性测试前执行快照，可以用于故障时的快速还原
快照内容
磁盘快照
内存快照
配置信息