1、1计算机学院工程硕士操作系统与嵌入式设计课程报告浅谈云操作系统目 录摘要： .2关键词： 2引言: 21. 云计算概念 22. 云计算操作系统概述 32.1 定义 .32.2 兴起原因 .32.3 云操作系统的研发目的 .32.4 与传统 os 比较 .42.5 逻辑结构介绍 .42.6 模块功能介绍 .42.7 作用 .53. 几种常见的云 os.53.1 云海 OS5云海 OS 概述 35云海 OS 定位 6云海 OS 系统架构 6云海 OS 特点 6云海 OS 未来发展方向 113.2 其它云 OS4 11Google Chrome OS11微软 Azure.11Vmware Vsphe
2、re 412Jolicloud - 中庸之道 13Icloud14总结与展望 15参考文献： 152浅谈云操作系统余杞松，Z10030840摘要：云计算成为近年来研究的热点，云计算中心操作系统是实现云计算的关键一步，本文介绍了云计算和云操作系统的基本概念，对云操作系统一个较全面的介绍，其中分析了云海 OS，列举了 Google Chrome OS、微软 Azure 等热门云操作系统关键词： 云计算 云计算操作系统 云海 OS引言: 未来的 IT 业，将是云计算的产业！云计算操作系统是伴随云计算发展出现的新兴领域,与人们熟悉的个人电脑操作系统所发挥的作用一样,云数据中心操作系统主要是承担整个云计
3、算数据中心的软硬件资源的统一管理和调度,实现数据中心资源融合、智能调性、弹性伸缩的大型系统软件。它能够整合海量的异构资源,提供按需的资源服务、智能的资源调度、不间断的资源进化、灵活的资源管理,支撑多层次多类型的云计算服务,被誉为云数据中心“中枢系统” 。因此我们对云操作系统的讨论与学习非常有意义!1. 云计算概念云计算是一个模糊的术语,涵盖了一系列技术和服务.包括:网格计算(Grid Computing)、效用计算(Utility Computing)、软件即服务 (Software as a Service)、云端存储(Storage in the Cloud)和虚拟化(Virtualiza
4、tion)等 1.很多学者和机构都对云计算作了定义,只是侧重点不一样而已.比如:中国云计算专委会认为,云计算最基本的概念是:通过整合、管理、调配分布在网络各处的计算资源,并以统一的界面同时向大量用户提供服务 2。一个公认的模式是,计算发生在“云端”位于公司网络的外部。尽管是最高端的技术,云计算却并不神秘。当你使用联机的照片存储、文字处理、电子邮件、电子表格、数据存储或其它的基于互联网的应用时,你就在使用云计算.基于互联网的应用每天都在发生,比如联机的幻灯片创建、联机的设计工具、联机的思维导图(Mind Mapping)和文件转换、协作软件、社会化媒体(Social Media)等等。这里我们看
5、到,随着互联网的发展,Web2. 0 的浪潮使得大众可以参与信息制造和编辑,从而导致信息增长具有无限性的趋势。而摩尔定律的终结,使得在技术上和经济上都没有办法依靠硬件性能的提升而解决这一问题。怎样低成本的高效快速解决3无限增长的信息的存储和计算问题是一个摆在科学家面前的命题。云计算是采用大规模低成本运算单元通过 IP 网络相连而组成的运算系统以提供运算服务的技术。它具有高性能、低成本、通用性强的特点。它可以以较低成本和较高性能解决无限增长的海量信息的存储和计算问题。它使得 IT 基础设施能够实现资源化和服务化,使得用户可以按需定制,从而改变了传统 IT 基础设施的交用和支付方式 2。总之,云计
6、算成为普遍的应用有技术的、经济的、通信的多方面的原因。从技术上看,使用云计算不存在难度;从经济上看,使用云计算只有较低的开销;最后,它使得交流更容易。2. 云计算操作系统概述2.1 定义云计算中心操作系统，又称云计算操作系统、云 OS，是云计算后台数据中心的整体管理运营系统（也有人认为云计算系统包括云终端操作系统，例如现在流行的各类手机操作系统，这与先行的单机操作系统区别不大，在此不做讨论） ，它是指构架于服务器、存储、网络等基础硬件资源和单机操作系统、中间件、数据库等基础软件管理海量的基础硬件、软资源之上的云平台综合管理系统。 2.2 兴起原因原有的云管理系统不能以一种标准的、一致的方式访问
7、云资源。依赖底层硬件细节，将云应用封装成 API sets、lib packages 等。Web OS 之后的关键动力是对基于网页的应用需求的提高。比如：Hotmail、Gmail、即时通讯、数据存储、基于 Web 的文字处理。2.3 云操作系统的研发目的1) 云资源抽象2) 提供一种标准的、一致的方式访问云资源3) 将云整合成一个标准的环境。灵活、扩展性强、可以自我管理、可信度高、编程更加简单4) 为开发和发布扩展性强的分布式应用提供易用的接口2.4 与传统 os 比较1) 管理的资源不同一台或多台电脑 vs 云资源2) 运行的例程不同4Os 包括 调度器、虚拟内存分配、文件系统和中断处理程
8、序云 os 提供了更多附加功能：虚拟机的分配和释放、任务的分配和融合等3) 接口功能不同Os 提供管理底层硬件的库函数云 os 提供基于网络的接口管理资源4) 包含的分布式库不同os 包括标准的分布式库和软件包云 os 为分布式应用提供了自主扩展和灵活调度的软件支持2.5 逻辑结构介绍2.6 模块功能介绍1) Measurement探测云资源的情况，一直处于活动状态2) Authentication云资源访问权限控制3) Process management 和 virtual machine management维持各个对象和它们的网络地址及端口的联系4) Naming提供结果信息、跟踪用户
9、 CPs 及组它们的云对象2.7 作用5云计算中心操作系统是实现云计算的关键一步，从前端看，云计算用户能够通过网络按需获取资源，并按使用量付费，如同打开电灯用电，打开水龙头用水一样，接入即用；从后台看，云计算能够实现对各类异构软硬件基础资源的兼容，更要实现资源的动态流转，如西电东送，西气东输等。将静态、固定的硬件资源进行调度，形成资源池，云计算的两大基本功能就是云计算中心操作系统实现的，但是操作系统的重要作用远不止于此。 简单来讲，云计算中心操作系统有以下几个作用，一是治众如治寡，能管理和驱动海量服务器、存储等基础硬件，将一个数据中心的硬件资源逻辑上整合成一台服务器；二是为云应用软件提供统一、
10、标准的接口；三是管理海量的计算任务以及资源调配。3. 几种常见的云 os3.1 云海 OS云海 OS 概述 32011 年 5 月 31 日,领先的云计算解决方案和服务供应商浪潮发布了云数据中心操作系统云海 OS,云数据中心操作系统是云计算的大型基础性软件,是云数据中心的神经中枢。这是继“大服务器、海量存储” “云海集装箱数据中心”等云计算产品推出后,浪潮在云计算通用产品上的又一次关键突破。云海 OS 可谓是“云计算+云存储”的整合性方案,能够实现计算、存储、网络的全面逻辑化资源整合,弹性、可用性等方面数倍于业界水平。该产品系统整体可用性超过 99.99%,支持硬件在线扩展,即插即用,能够同时
11、管理 5000 台以上的服务器,池化 50000TB 以上的存储空间,支持 50000 个以上的虚拟资源节点,支持不间断的资源进化；此外,浪潮云海 OS 还能对数据中心进行一体化自动化管理,大幅度提高运营水平,部署该系统后,节能最高可达 70%,资源利用率可提高3 倍以上。云海 OS 与大服务器、海量存储、集装箱数据中心,共同构筑了浪潮在云计算 IaaS 领域完整的产品方案能力,也将切实有效地推动行业云发展。2011 年初,浪潮实施全面云计算战略转型,定位于 IaaS，PaaS 和 SaaS 三个层面的整体解决方案和服务供应商,提出要大力完善各个层次的技术布局,发展行业云应用。云海 OS 定位
12、6云海 OS 系统架构云海 OS 特点1) 大规模基础资源管理2) 虚拟化技术3) 分布式文件系统4) 资源调度与节能管理5) 安全控制技术大规模基础资源管理71) 涵盖计算、存储、网络三大类资源2) 基础资源整合：从整合的角度看待具体资源3) 基于群组的层级管理：资源群组化分级，更易于管理4) 图形化展示数据更加直观：报表、图表多种显示方式5) 告警方式多样化：日志、短信、邮件6) 带内外管理一体化：带内管理与带外管理有机结合计算资源管理物理计算节点或群组的资产管理(CPU/内存/硬盘/系统等资产信息）物理计算节点或群组的实时、历史负载(CPU/内存/硬盘/网络等的负载信息）物理计算节点风扇
13、、温度、电压及 RAID 健康管理物理计算节点电源（开机、关机、重启等）及远程控制资产异常告警（资产异常、健康异常、负载异常的告警）存储资源管理存储设备状态监控用户存储空间申请、管理、审存储生命周期管理具体包括： 创建、删除等网络资源管理网络资源管理包括对网络设备和 IP 的管理网络设备管理：网络设备搜索、识别网络设备基础信息网络设备状态监控IP 资源管理：IP 资源申请IP 资源审批（手动、自动）IP 资源基本管理：录入、删除、分配等资源整合以整体的视角整合计算、存储、网络三类资源，即将计算资源（包括物理计算资源和虚拟计算资源） 、存储资源、网络资源以整体池化的形式对外展示用户看到的资源，不
14、再是具体的单机资源，而是面向数据中心的整合的资源，即数据中心整体的计算核数，整体的存储空间和整体的网络带宽等8资源整合后，对外提供资源获取统一接口，系统使用由资源池提供的统一接口获取基础资源信息数据。物理资源与资源池的一致性，则通过利用同步机制来确保基于群组的层级管理资源按内容、位置等划分成不同的组通过组内各节点信息获取整个群组的信息：群组总资产、平均负载基于群组制定告警、调度、节能策略群组的资产、负载数据更具参考价值虚拟化技术虚拟化功能封装了关于虚拟机的管理和控制逻辑，包含了虚拟机生命周期的管理、虚拟机监控两部分功能虚拟机的生命周期管理包括创建、删除、启动、停止、暂停、恢复、重启、强制关闭等
15、虚拟机的监控功能主要是显示虚拟机的相关信息，该部分信息包括虚拟机基础信息，虚拟存储信息，虚拟网络信息与虚拟化相关联的功能中心包括：节点中心、业务中心、调度中心、能量中心以及云客户端左图是一个完整的包含资源和虚拟网络隔离情况的示意图,图中包括 1 到 12 个虚拟机，以及相应的存储资源。通过应用我们的策略，我们将虚拟机和相应的存储资源划分到不同的网段中，形成了 3 个独立的区域，既达到了划分网段的目的，也达到了安全隔离资源的目的分布式文件系统9采用分布式文件系统整合各种存储设备，形成一个或者多个大型的、一致的存储资源池通过池化物理存储设备屏蔽底层差异，简化存储资源的使用通过共享下层存储设施，提高
16、数据中心的资源利用效率;通过对存储池的动态分配，快速响应用户对存储资源的需求与存储相关联的功能中心包括：业务中心以及云客户端存储服务主要特点整合存储资源：支持异构存储资源的整合，形成一致的存储资源池，可以在廉价存储设备的基础上构建可靠的存储服务存储池在线伸缩：支持在线添加/删除存储设备，实现存储池的快速扩容，方便维护逻辑存储按需分配：支持自助式的存储资源申请逻辑存储高可用：允许用户自定义逻辑存储的冗余度逻辑存储动态变更：允许用户动态变更逻辑资源的冗余度和空间大小，存储空间随时按需追加界面友好，支持 NFS/Samba 导出，主流的 OS 如 Linux 和 Windows 无需安装任何代理即可
17、挂接使用弹性伸缩的存储池存储池的构建基于分布式文件系统实现，可以聚合各种异构的、闲散的存储资源支持在线增减存储设备文件分块存放，访问数据可以充分利用聚合网络带宽支持建立多个存储池，分别设置存储池的访问权限统一的存储池管理界面，简化创建流程数据高可用存储服务主要基于分布式文件系统实现用户数据的高可用单一节点的宕机不会影响用户数据的完整性，也不会影响已经建立的数据访问连接（副本=2）数据分块存储，每块数据按照副本数目分布在不同的块服务器上通过将 VM 镜像存储在分布式文件系统构建的存储池中，即使存储节点发生宕机，云海 OS 也能保证 VM 的正常运行10资源调度实现云计算环境下的计算资源整合、按需
18、分配和资源池动态伸缩可通过云端申请与使用计算资源（虚拟机） 、存储资源(共享或分布式存储)、网络资源（虚拟局域网、IP 资源等）云计算中心为云端请求自动分配计算、存储、网络三大资源云端释放资源时，云计算中心自动回收资源，并进行必要的垃圾清理支持云端用户实时查看所拥有的各类资源配置、性能、工作状态等，及据业务类型对资源管理系统拥有完善的调度策略与学习机制，自动发现与应用虚拟资源和物理资源间的关联关系据物理资源的负载、虚拟度、业务关联度等指标，在业务不中断的前提下自动调整虚拟资源在物理资源上的分布自动发现设备异常、人为误操作、周围环境变化等信息，并实时作用至调度过程中，以便进行必要的处理资源调度结
19、合 HA、容错、数据分布存储与备份等技术，使系统具有极高的可靠性节能管理系统通过扫描系统负载、虚拟度等信息，自动触发节能请求节能时自动模拟节能后系统的状态，计算出最佳节能方案自动整合虚拟资源，关闭部分物理资源，以降低系统功耗系统资源紧张时，自动开启新的物理资源与固定资源池不同，内部采用活动（或活性）资源池控制技术安全控制技术11用户和管理员控制机制加密机制云海 OS 内部安全机制存储安全机制云海 OS 内部稳定性机制云海 OS 未来发展方向虚拟化资源分配与管理，跨平台异构管理物理实体设备服务器，存储，网络设备管理监控结合浪潮软件形成统一的云门户管理为客户提供透明的、按需分配、按量计费的计算、存
20、储、网络服务将浪潮传统的 IaaS 逐步提升到 PaaS，最终实现浪潮软硬一体化解决方案的 SaaS3.2 其它云 OS4Google Chrome OS1) 所有的应用程序和数据存储都严格限制在云端2) 只是为上网本开发的一套操作系统3) 速度:基本把除浏览器之外的所有应用都放在网上，数秒的启动时间4) 简洁：只有一个浏览器模式5) 安全：在启动每一个步骤都需要验证安全签名。如果任何一个步骤验证失败，这可能是因为恶意软件入侵，系统将会自动重启，然后将重新下载干净的系统微软 Azure提供了对本地资源（数据、应用程序）的管理;提供了使用“云服务”的接入点。这个接入点或许不单以 web 浏览器为
21、入口点，它将提供更多的接入点，以便于用户的顺畅地使用“云计算服务”而不感觉到奇怪。12Vmware Vsphere 413Jolicloud - 中庸之道Jolicloud1) 2009 年 11 月底，Jolicoud 推出了第一个测试版，之后又有更新2) 基于 Ubuntu，在支持不同硬件上比 ubuntu 更加优秀143) 重量级。可以让用户灵活的选择运行本地应用或者 web 应用，同样，用户也可以自由的将数据存储在本地硬盘上。实际上， Jolicloud 是一个经过优化了的 Ubuntu 商业发行版4) 相比其他云 os，支持的上网本种类更多 5) 我们的梦想：把 windows 上网
22、本转换成开放的 Jolicloud 电脑 6) 多模式安装直接装在硬盘上装在 windows 下 快速切换Jolicloud USB creator7) 问题最严重的问题是更新源的速度太慢没有国内的高速镜像稳定性不好Icloud1) Xcerion 推出的一款云 OS2) 第一款世界领先的云操作系统3) 基于 XIOS一款网络操作系统4) 旨在为基于 XML 的应用程序提供一个与地理位置无关的、与开发者系统共存的虚拟桌面计算机环境15总结与展望云计算的名字起得好，真的是有点像天上的云，飘忽不定。而现在“云计算“需要的是“ 落地“。云计算对互联网应用、产品应用模式、IT 产品开发方向等将产生深远影响。云计算成必然趋势，而云操作系统成“着陆点” 5!本文只是对云操作系统一个大概的介绍。 今后需要大家对云操作系统进一步深入研究，她可能带来的是信息产业的又一次革命。参考文献：1 ARMBRUS TM, FOXA, GRIFFITHR, et al Above the Clouds : A Berkeley View of Cloud Computing DB /OL.2 张为民, 唐剑峰,罗治国等.云计算深刻改变未来 M.北京: 科学出版社, 2009 . 3 云海 OS http:/ 4 云操作系统 http:/
