《高级云计算技术课件》

高级云计算技术导论课程目标与学习路径1深入理解云计算的基本概念、架构和技术2掌握主流云平台的服务模式和应用场景熟悉云计算的安全性、成本优化和管理策略云计算的发展历程1960s:早期分时系统和网络技术121990s:互联网兴起，数据中心概念出现2000s:云计算概念提出，亚马逊推出AWS342010s:云计算快速发展，多种服务模式和平台涌现2020s:云原生、边缘计算、人工智能等新技术融合5云计算的基本概念与特征云计算是一种按需提供计算资源（例如服务器、存储、网络）的云计算具有以下主要特征模式，用户无需管理物理基础设施-按需自服务-广泛网络访问-资源池化-快速弹性-资源测量和计费云计算服务模式、、IaaS PaaSSaaS2PaaS平台即服务IaaS基础设施即服务1SaaS软件即服务3主流公有云平台对比平台服务模式优势劣势AWS IaaS、PaaS、服务丰富，全成本较高，学SaaS球覆盖广泛习曲线较陡峭Azure IaaS、PaaS、与微软生态系服务种类相对SaaS统集成良好，较少，价格波安全可靠动较大Google CloudIaaS、PaaS、技术领先，人用户群体较小，SaaS工智能服务强部分服务尚未大完善阿里云IaaS、PaaS、中国市场占有部分服务质量SaaS率高，性价比稳定性有待提高高，国际化程度不足云计算中的虚拟化技术概述虚拟化技术是云计算的核心基础，它可以将物理硬件资源抽象化，实现资源的共享和优化利用虚拟化技术主要分为服务器虚拟化、存储虚拟化和网络虚拟化服务器虚拟化原理服务器虚拟化通过虚拟机管理程序常见的Hypervisor类型-类型2主机Hypervisor，运行在操Hypervisor将物理服务器划分为多个-类型1裸机Hypervisor，直接运行作系统之上，例如Oracle VirtualBox虚拟机，每个虚拟机运行独立的操作系在硬件之上，例如VMware ESXi统和应用程序存储虚拟化技术常见存储虚拟化解决方案存储虚拟化技术可以提高存储利用率、简-SAN/NAS存储虚拟化存储虚拟化将多个物理存储设备抽象成一化存储管理、提升存储性能和可靠性-云存储虚拟化个逻辑存储池，实现存储资源的集中管理和共享网络虚拟化技术网络虚拟化将物理网络资源抽象化，形成虚拟网络环境，实现网络资源的灵活分配和隔离网络虚拟化技术可以提高网络利用率、简化网络管理、增强网络安全性常见网络虚拟化技术-软件定义网络SDN-网络功能虚拟化NFV容器技术基础容器技术是一种轻量级虚拟化技术，可以将应用程序及其依赖打包到一个独立的容器中，实现跨平台、跨环境的运行容器技术可以提高应用程序的部署效率、降低资源占用、增强应用程序的移植性架构与核心组件DockerDocker Client12Docker Engine3Docker Registry入门KubernetesKubernetes是一个开源的容器编排平台，可以自动化部署、扩Kubernetes提供以下核心功能展和管理容器化应用程序-自动化部署和滚动更新-容器集群管理和资源调度-服务发现和负载均衡-自我修复和健康检查与容器编排PodPod是Kubernetes中最小的部署单元，Deployment用于管理Pod的创建、更新Service为Pod提供访问入口，实现负载包含一个或多个容器和删除，并确保Pod始终处于运行状态均衡和服务发现微服务架构设计1微服务架构将大型应用程序分解成多个小型、独立的服务，每个服务负责特定的业务功能2微服务架构可以提高开发效率、提升系统可扩展性、增强系统容错能力常见的微服务框架3-Spring Boot-Go kit服务发现与负载均衡服务发现机制可以让微服务之间相互找到对方，实现动态的1服务注册和发现负载均衡可以将请求分发到多个服务实例上，提高系统性能2和可用性3常见的负载均衡算法-轮询-随机-最少连接云原生应用开发122容器化微服务化将应用程序打包到容器中，实现跨平将应用程序分解成多个独立的服务，台运行提高可扩展性3自动化使用DevOps工具链，实现自动化构建、测试、部署和运维与持续集成DevOps开发测试部署云计算安全框架身份认证访问控制数据加密网络安全确保用户身份的真实性和完整限制用户对资源的访问权限保护数据在传输和存储过程中防御网络攻击，确保网络连接性的安全性的安全性身份认证与访问控制常用的身份认证方法访问控制机制-密码认证-基于角色的访问控制RBAC-多因素认证-基于属性的访问控制ABAC-生物识别认证-基于策略的访问控制PBAC数据加密与安全传输数据加密技术可以将数据转换为常见的加密算法不可理解的密文，保护数据在存-对称加密算法（AES、DES）储和传输过程中的安全性-非对称加密算法（RSA）-哈希算法（MD

5、SHA安全传输协议-HTTPS-TLS/SSL网络安全防护策略防火墙阻止来自外部网络的非法访问入侵检测和预防系统IDS/IPS检测和阻止网络攻击安全信息和事件管理SIEM收集和分析安全事件日志网络隔离将不同类型的网络进行隔离，防止恶意软件传播云存储系统设计数据管理21数据存储数据访问3分布式文件系统分布式文件系统将数据存储在多个服务器上，实现数据的分布式常见的分布式文件系统存储和访问-HDFS-GlusterFS对象存储技术对象存储将数据存储为对象，每个对象都有一个唯一的标识符，例如URL对象存储技术可以提供高可用性、高扩展性、低成本的存储服务常见的对象存储服务-Amazon S3-Azure BlobStorage块存储解决方案块存储将数据存储为块，每个块都有一个唯一的标识符1块存储技术可以为虚拟机、数据库等应用程序提供高性能的2存储服务3常见的块存储服务-AWS EBS-Azure Disk云数据库技术云数据库将数据库管理系统DBMS部署在云平台上，提供常见的云数据库服务数据库服务-Amazon RDS-Azure SQLDatabase数据库应用NoSQLNoSQL数据库是一种非关系型数据库，可以存储各种类型的数据，例如文档、键值对、图数据常见的NoSQL数据库-MongoDB-Cassandra分布式缓存技术分布式缓存将数据存储在多个服务器常见的分布式缓存技术上，实现数据的快速读取和写入-Redis-Memcached大数据处理平台1数据采集2数据存储3数据处理4数据分析生态系统Hadoop计算框架SparkSpark是一个基于内存的计算框架，可以提供更快的处理速Spark可以用于各种大数据处理任务，例如批处理、流处理、度机器学习流计算与实时处理1流计算是一种实时数据处理技术，可以对流式数据进行实时分析和处理常见的流计算框架2-Apache Kafka-Apache Flink3流计算可以用于实时监控、欺诈检测、推荐系统等应用机器学习在云端的应用1云平台提供了强大的机器学习服务，可以帮助用户快速构建和部署机器学习模型2常见的机器学习服务-Amazon SageMaker-Azure MachineLearning机器学习可以用于各种应用，例如图像识别、语音识别、自3然语言处理深度学习平台部署深度学习平台提供了深度学习模常见的深度学习平台型的训练、推理和部署服务-TensorFlow-PyTorch深度学习可以用于更复杂的机器学习任务，例如自动驾驶、计算机视觉、自然语言生成模型训练与推理AIAI模型训练使用大量数据来训练模型，使其能够学习数据中的模式AI模型推理使用训练好的模型来预测新数据的输出结果AI模型训练和推理通常需要高性能的计算资源，云平台可以提供这些资源边缘计算架构数据采集1数据处理24数据分析数据存储3物联网与云计算集成物联网设备可以将数据上传到云平台，实现数据的集中存储、分云平台可以提供各种物联网服务，例如设备管理、数据分析、安析和管理全控制网络与云计算协同5G5G网络的高带宽、低延迟特性可以为云计算提供更高速、更可靠的网络连接云计算可以为5G网络提供计算、存储、安全等服务，加速5G网络的发展5G与云计算的结合将推动各种新应用的出现，例如自动驾驶、虚拟现实、工业互联网多云管理策略多云管理策略是指使用多个云平台来满足不同的业务需求，1例如成本、性能、安全等方面的需求2多云管理策略可以提高系统的可靠性、可扩展性和安全性3常见的多云管理工具-HashiCorp Terraform-CloudHealth混合云解决方案混合云将公有云和私有云结合在一起，实现资源的灵活分配和利用混合云解决方案可以满足不同的业务需求，例如数据安全、性能、成本等方面的需求云计算成本优化选择合适的云服务和实例类型优化资源利用率，例如自动扩展、资源预留使用云平台提供的成本管理工具，例如成本分析、预算设置采用开源解决方案，降低软件成本资源调度与管理资源调度系统可以根据应用程序的需自动扩展技术可以根据应用程序的负求，将资源分配给不同的虚拟机或容载情况，自动调整资源数量，例如增器加或减少虚拟机或容器自动扩展技术自动扩展技术可以根据应用程序的负载情况，自动调整资源数常见的自动扩展策略量，例如增加或减少虚拟机或容器-基于CPU利用率的自动扩展-基于内存使用量的自动扩展-基于请求数量的自动扩展容灾与备份策略容灾是指在发生灾难时，能够快速恢复系统和数据的正常运行备份是指定期将数据复制到其他存储设备上，以防止数据丢失常见的容灾备份策略-数据镜像-数据复制-数据快照性能监控与优化1性能监控是指对系统性能指标进行实时监测，例如CPU使用率、内存使用量、网络带宽性能优化是指根据性能监控数据，对系统进行调整，例如优2化代码、调整配置、升级硬件3常见的性能监控工具-Prometheus-Grafana日志管理与分析日志管理是指对系统产生的日志常见的日志管理工具信息进行收集、存储、分析和管-Logstash理-ELK日志分析可以帮助用户了解系统运行情况，发现问题，进行故障排查云计算最佳实践选择合适的云服务和实例类型优化资源利用率，例如自动扩展、资源预留使用云平台提供的成本管理工具，例如成本分析、预算设置采用开源解决方案，降低软件成本云迁移方法论1评估2规划3迁移4验证应用现代化改造应用现代化改造是指将传统应用程序迁移到云平台，并对其进行应用现代化改造的常见方法优化，使其能够充分利用云平台的优势-容器化-微服务化-无服务器计算云计算规划与实施1云计算规划是指根据业务需求，制定云计算的战略目标、技术架构、实施方案等云计算实施是指将云计算规划转化为现实，完成云平台搭建、应用程序迁移、系统配2置等云计算规划与实施需要考虑多个因素，例如成本、性能、安全3性、可扩展性等服务质量保证1服务质量保证SLA是云服务提供商与用户之间签订的服务质量协议，规定了服务质量的标准2常见的云计算服务质量指标-可用性-性能-安全性云计算趋势分析云原生边缘计算无服务器计算人工智能绿色计算与可持续发展绿色计算是指在云计算环境中，通过使用节能技术和环保措施，降低能耗和环境污染常见的绿色计算措施-使用节能硬件设备-优化系统性能-采用可再生能源云计算标准与法规云计算标准是为了规范云计算服务，提高服务质量和安全性云计算法规是为了保障云计算安全，保护用户隐私和数据安全案例分析电商平台架构商品管理2用户界面1订单处理35物流系统4支付系统案例分析金融科技解决方案金融科技解决方案可以利用云计算技术，提高金融服务的效率和常见的金融科技解决方案安全性-互联网金融-金融风控-金融数据分析案例分析智慧城市应用智慧城市应用可以利用云计算技术，实现城市管理的数字化转型常见的智慧城市应用场景-交通管理-环境监测-公共安全云计算职业发展路径1云计算工程师2云架构师3云安全专家4云数据科学家实验环境搭建指南本课程提供实验环境搭建指南，帮助您动手实践，巩固学习成果实验环境搭建指南包括-软件安装-配置设置-实验操作步骤。