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直播37:北京科技大学网络中心主任杨扬《云技术基础架构与校园云的构建》

[日期:2010-05-24] 来源:http://www.ciecloud.org  作者: [字体: ]

主持人:再次感谢张博士。今天最后讲者是杨扬教授,是北京科技大学网络翁信主任,多年从事网络网格领域研究,下面请杨扬教授做报告。

杨扬:
   
各位嘉宾上午好,我今天给大家讲从两个方面分享一下我们对云计算的理解。
   
第一个我们想要知道云计算究竟给我们带来什么,第二点是我们如何推进云计算的发展。
   
总如何推进云计算发展中,我们是大学,比起企业来讲多一点我们的责任和任务,也就是说大家追求目标两点,一个是顶天一个是立地,顶天是云计算基础上把共性一些问题提出来,对他进行研究,使得能达到一种理论创新,另外我们可以通过一些标准这样对云计算的实现指导。第二点我们希望在云计算中,这也是中国大学里一个特点,我们不简单做研究,应该如何去解决他的实现的一些问题,因为所有的研究是基于实现的需求基础上,这样我们就三个方面给大家分享。第一云计算机遇与挑战。第二云计算基础架构。第三北京科技大学云计算平台和大家分享技术实现。
   
云计算到现在已经不是去年一年,去年一年大家还讨论什么是云计算,今天我认为应该归为几点,一个是社会需求推动,网络发展改善我们生活,现在十几年过去,我们发现在网络最多有各种各样资源购买机器软件平台各种设备,这种资源没有得到充分利用,冲击数字讲现在利用率不到30%,这个时候一方面资源在浪费,因为负载不均衡造成浪费,企业和政府另一个方面不断购置,带来巨大成本浪费和能源浪费,对于个人使用者面临硬件和软件不断更新,还有病毒的侵蚀,所以大家针对这些都希望给出一个解决的方法,给出好的解决方案。
   
我们讲云计算一些众多新技术发展的必然趋势,有了网络大家开始研究几个方面,比如虚拟化技术,如何使得分散计算资源和存储资源变成可分配的虚拟架构,另外十几年前的网格技术从三个方面给大家提出了一个解决的办法,第一个是我能支持各种各样的现存的硬件和软件接口发现资源所在,这也就是说我们今天云计算的基础,我同意张博士说的,实际上所有的东西归结一点是共享,以共享为基础,在网格中第二点很重要,有资源发现以后我们可以组建透明资源,如何进行调度和管理使达到最优化,这是大家追求的目标。第三点在网格中早提到QS提供高质量服务,其他的技术针对面向服务架构,SOA分布式计算,都给我们提供基础,云计算是众多新技术发展的必然趋势,这种情况下,今天云计算发展不是一条路可寻,我认为关键一点挑战是提出这样的问题,就是如何由需求引导的,在网络环境下各要素构成的有机体,非常难,给我们无论从研究者角度还是实现者角度来讲都带来一种挑战。
   
转到云计算产生了一种新的业务模式,所以我们认为一种业务模式创新,这种业务模式创新是按需租用资源业务模式,实际我们去年提到这点,给我们中国的中小企业甚至个人提供了充分的机会,对这个时候服务变得更简单和实用,不是在开发一些重量级的,对于硬件也是这样,不再开发大型机器,通过刀片机,软件也是,这是我们的机遇和挑战。
   
所以云的特征,这方面内容大家讲的很多,有超大规模,前所未有的计算能力,这是我们的理解,虚拟化任意获取服务,高可靠性,通用性,高可扩展性,按需购买,这是我们的理想。
   
另外一点我们要考虑,这是从97年开始网格方面研究,研究资源调度和管理,这里我们发现所有的东西在向两个方面发展,一个是服务,一个是底层技术,面向服务我认为随着网络,已经不简单是现在的INTERNET,是动态下的服务组合,我们未来在云计算的时候提出这么一个观点,一切皆服务,这个时候我们如何把松散的偶合分布服务整合的给用户按需统一服务,最终用户能不能以一种透明的方式,把它输入的数据转化为需要的输出,所以这里我们需要研究的是,在动态性网络环境下以及柔性服务需求,建立服务应该考虑可信性和可持续性,涉及安全和可持续,随着在云计算中我给大家讲多媒体通信,随着时代发展,一切是由于多媒体在网络上的推动导致了今天在性能和存储方面的高度的要求,所以这个时候,网络的服务优化策略也是未来要研究的重要方面。
   
虚拟机和物理机计算资源整合,我们今天讲云计算不再是打破旧有重新建立,而是在现有基础上如何对资源进行整合,这个非常重要,另外整合过程中,我们说虚拟技术达到了对存储的共享,可是如何给出优化共享,使容易度达到满足基本需求,这个时候应该支持复杂业务模式下存储资源整合和数据管理。如果我们希望对这些资源能很好的进行调度和管理,也就是说我们应该按需要按需求,变化的资源供给能力扩展,应该对新的厂商,新的所有的软件要了解接口技术,便于资源发现和整合。
   
在这种情况下,刚才我们上一位讲了,我们也认为这样,如何建立按需分配资源池,动态调查是我们面临的科学问题。我们要满足用户需求,我们今天提到的是用户不需要计算机,而是需要计算资源和能力,这个时候用户不需要软件,而是需要提供的功能和服务,这个时候我们看到云计算与传统IT模式比有非常大的优势,所以刚才讲了,降低成本,降低能耗,另外提供资源利用率,给出弹性计算和存储能力,灵活定制,用户使用千变万化,这个基础上我们如何根据他的需要,根据特点定制相应服务,这是说云计算一定要达到的。
   
这个图已经被大家公认,分三个层次,也给我们一个目标。我们如何通过虚拟,我讲是资源的发现调度和管理达到能按需,也就是对每个服务使用者,我们给他按需以租赁方式给他,降低成本。PaaS层如何建立这样的平台,有利于开发,这里包括一些开发环境,中间件,甚至计费都在这个层次。SaaS层是我们国家有巨大空间的领域,我们通过工作,对云计算体系结构理解应该是这样的,也就是网络资源,有的大型设备,或者能联到网上,甚至不能联上的,我们大学几百万美元设备不一定联,可以用网络服务提交方式,以数据输出方式通过网络传给对,完成了租赁。在网上,我们认为目前现状有两种,一种物理机,一种虚拟机,如何建立一个资源池,是透明的,并且是可动态调度的,这个时候通过资源调度,服务模板方式给用户,这层是一方面平台方式进行租赁,另外一方面可以对上层的SaaS提供支持,我们可以对他的ERPCRM提供服务支持。
   
这个时候我们认为云计算一个简单的实现机制是这样的,所有的终端用户,不论是上网本手机智能终端,通过交互接口,在目录中找到服务,我们通过系统管理,通过网络,然后以配置工具这样的一种服务方式提供给用户计算或者存储资源,或者其他方面的所需要的网络具有的服务,另外有一个统计功能,时刻让用户透明的知道你的服务现状。
   
这里我们北京科技大学为一个案例,这个案例中我们认为可以用于其他企业的私有云,这种情况下大家有独特的地方,因为大学大家知道是以教授为核心的种研究和教育体系,这个时候,所有的教授们拿到课题,自己去购置他的设备,学校每年通过一些工程会拨下一批经费,每年到年底熟悉大学脉搏的人知道,一到年底12月去了大学,因为什么?在12月底之前要大笔钱要花出去,这种钱基本是胡花出去,我们认为,就是盲目的购置设备,这个时候购置设备后,使设备本身3年可能成为废品,有的放置了,随着教育资金大幅度提高,老师科研经费大幅度增加,在大学中应该存在比较大的浪费现象。
   
这个时候,本身有一些需求这种需求,我们主要在这里针对着是对于科学计算,我们想营造一个科研,我们下一步会面向教学化管理,信息服务是在网络中心。主要的问题是刚才我讲的实际资源重复购置,大量闲置,利用率低,资源分散管理,每年这个时候学校有一批公用款的时候,给各个学院,看谁发展能抢拿去,拿去实际可能没有好规划,但是购置一些闲置计算机,这样本身学院体系各不相同,互相没有贯通,不知道哪些设备可以共享,不知道这些东西如何可租用变成可提供服务的方式。所以这里,我们现在高校普遍存在状况,无法实现有效协作。
   
我们希望建设的校园的目标,就是如何将分散的资源整合一个资源池,在学校内一个私有云的情况下,分布在各点,各处不同的计算机整合在一起共用计算资源,把存储整合在一起共用存储资源,以后对学校的发展会产生这样的情况,资金可以统一配置,对各个学院我们提供不是计算机而是计算能力,分配计算点数,学生享受服务的时候,学校一般建一卡通,我们通过一卡通使用。老师使用大量模拟软件,这种软件一方面使得各个单位不同的重复购置,另外又使得一些资源在那闲置,这是现在的问题。我们希望把一些软件放到云端,节省每一个科研人员的重复的配置和版本问题,这是我们的目的。
   
对我们来讲,因为我们北京科技大学从97年,我在法国读书的时候两个方向,一个方向是离散事件理论研究,我出版一本专注,离散事件理论系统及应用,从97年以来,我们参加了国家的973863组织负责国家自然资金,我们主要研究重点,包括国家重大计划重点课题是网络资源管理调度,网络环境下管理服务基础理论研究,经过十几年积累,我们有了这样的实现的基础,所以作这里我们认为他的这种架构应该是这样的,就是对现存的虚拟机物理机整合在资源池上,上面资源分配引擎实现调度,对上面我们支持一些软件,在这个平台中我们现在部署CRM软件,把第三方软件部署里面,我们可以给管理学院老师或者EMBA或者MBA提供学习平台,这个软件可以实现真实功能,但是在大学中作为非常好的范例,使学生在云端,使用软件过程中学会所需要的课程,其他软件可以达到这个目的。
   
这里我们也就说对于目前学校的现有的现状,我们把物理机和虚拟机整合,构建资源池,通过按需服务要求提供给他CPU或者存储,这个时候我们的界面列出所有的物理机不同类型虚拟机,我们对应用软件和运行操作系统建立影像,建立标准服务模板,我们基础设施可以支持目录管理,这个时候我们以管理员或者应用经理或者院长或者用户方式开放给大家,可能通过这样的管理,通过注册登陆来实现,按照你的权限和需要的服务。
   
他的核心技术,刚才张博士讲的,我们也认为,云计算未来是走向大,如果在一个大的无序空间中,资源调度分配,资源管理成为非常重要的,这点就和我们现在城市交通一个道理,我们有资源有道有车,没有很好的管理,当扩大的时候,一定给你带来问题。所以我们讲在这里我们认为一定要满足他的资源,在这里要花一定研究精力。
   
资源调度引擎可以区分配可以预约。刚才我们发现资源分配策略,我们这里应该一样,首先根据各种各样资源分配,我们能对资源进行填满,使服务器利用率最大化,通过分散策略可以虚拟机使用在最小物理服务器上,这样可以降低物理服务器故障影响,还有基于关联程度分配策略,基于高可靠性分配策略等等,这个时候我们可以根据用户的优先级别动态分配他的资源,另外一点是可以通过实现绿色策略进行节能优化。
   
经过这样的构建我们认为我们的云平台这样的门户应该是有关的一些特点。是以应用软件为中心,内置多种应用软件接口,他的好处我们做了尝试,把第方软件可以部署在上面,很快部署在云端,使终端用户可以流畅使用。
   
通过WEB远程管理应用软件及工作数据,基于角色的权限管理和页面访问控制。可自定义的应用程序参数表单。
   
这是我们平台界面,几个功能,一个以学院划分,另外可以用功能划分,有云平台管理,虚拟机作用和管理,有系统管理和维护,有系统监控,构成一个完整的云计算,用于校园的系统云平台软件。
   
我们可以看到,当一个系进去的时候,我们可以提供这样的PAAS的工具,我们称为工具,所有科研工作者不在自己本机装,直接在云端使用。我们有任务数据管理功能,进行图形化交互。
   
我们设计帐单和计费系统,开发了以实时网络和运营计费,我们还有第三方类似支付宝的系统。
   
云平台构建监控平台不可少,所有使用IaaS中资源使用情况,我们构建监控平台达到这样的功能,我们可以实时监控网络拓扑,通过图表方式给出使用效果,我们可以检测CPU,对于新设备可以无缝扩展进去,我们可以监控DSP应用,对UPS进行监控,我们有报表统计分析平台,这个平台我们可以看到图形化方式全机使用报表。我们可以给出数据统计分析结果。
   
如果大家有兴趣的话,有时间可以到我们北京科技大学,我们叫多媒体实验室,现在有云计算实验室,希望大家给予参观和指导。
   
谢谢大家。

提问:我有两个问题,您进入一个学院,有一个工具,有一些工具是可以共享的,还有一些软件由于限制,这种情况怎么实现?第二个问题,刚才你介绍针对计算资源调度和虚拟池化,云计算资源不仅仅是计算,还有存储网络,这个怎么考虑?

杨扬:
   
我们在部署第三方软件的时候,我们现在和公司做尝试,一个大公司,大公司现在美国一家公司,他认为实现了,通过他们技术人员我们装了2个小时现在可以使用,另外找另外一家CRM部署里面,有这样的问题,我现在跟第三方软件也在讨论,如果你的架构满足SOA这样的架构,我们现在目前试了几个没有问题,是不是对有的软件出现问题,主要在以前开发环境是一些什么样的状况。
   
第二个问题在里有存储资源,存储资源我们目前也在利用一些第三方软件整合,同时我们最近发现一些开元软件,我们做尝试,我们功能达到基本存储共享。
   
谢谢。

提问:我问一个问题,我看到里面提了一个观点,虚拟机和物机和统一的池化,我想了解一下面,在现在介绍平台里面,对于虚拟机的池化和物机池化管理是统一方式还是分开方式管理?

杨扬:
   
是这样的,目前是网格计算,从网格来讲应该是支持多种接口,这是我们现在这种软件特点,对虚拟机,扩充的时候可能会有一些问题,现在我们发现在实际中,使用的往往是虚拟和物理机并存情况,物理机和虚拟机一定有一些标准接口,我们把接口放在统一的资源池中,这个时候我们会看到虚拟机的计算资源,比如CPU,我们知道物理机的计算资源,上层我们以资源池来解决问题。

提问:咱们在云实践方面建立自己云平台,不管利用自己的软件和国外软件,一定有很多经验,另外咱们承担了好多课题,包括你介绍的,云计算面临重大科学问题,通过以前研究,哪些东西解决了,哪些东西还是面临巨大问题需要我们进一步研究的?因为网格计算提了这么多年,虚拟化20年前提出来,服务技术很多年提出来,有哪些关键或者未来下阶段发展值得我们关注的一些重大科学技术问题或者关键技术。

杨扬:
   
这个问题比的非常好,这个问题实际是针对我们大学的这些研究者共同的问题,因为从网格来讲,我们发现大学机构实际上每天在想提炼一些共性问题,这个里面我们做的一些工作又要集中到某些点中,所以这里我们也是不断的通过查询文献去寻找,在面临科学问题中,我提炼出几方面,分两部分,因为一个是面向服务,服务的不一定是技术,但是要解决的是服务的组合,现在包括工作流,解决服务组合问题。这个时候也就是说把一些松散偶合分布子服务,整合成为用户提供透明按需服务,这里衍生了服务科学,有大量文章做。
   
另外一个问题,刚才我们讲网格解决两个重大问题,一个是接口问题,实际这个东西是个技术问题,并不存在有多大研究,是这样的,在企业之中,如何根据现有的标准,通过软件方式来实现资源发现,另外对于策略,服务的调度策略,这是一直大家在研究的,在研究中我们认为从目前来讲,很多国际公司也做这方面的工作,包括张博士谈,从网格中,在国际中,应该说很多策略已经都能达到实用,因为这里只有一个问题实现容易评价难。我们也是一直在这个方面和清华大学计算机系,一直做性能评测方面的研究。
   
谢谢。

主持人:再次感谢杨老师。上午的报告就到这。
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