1、服务科学概论,第6章 服务网格与云计算,山东大学软件学院 SSME V4.0,2,服务的故事之次贷的故事,通用汽车金融服务公司GMAC卖汽车放贷？ 截至2008年底的过去5个季度，GMAC已经累计亏损79亿美元,山东大学软件学院 SSME V4.0,3,服务的故事之次贷的故事,正直基金公司,放贷$10.3万,简陋棚屋50m2,出售,富国银行,转售,汇丰银行,证券化,违约,回归贫困，棚屋被收,$1.5万残值,抵押,贷款,贷款,霍特曼夫人长期信贷不良记录酗酒吸毒失业13年,$10.3万迅速花光,每月$881租公寓,装修,个人投资者,山东大学软件学院 SSME V4.0,4,目录,网格开放网格服务架
2、构云计算,网格,山东大学软件学院 SSME V4.0,6,山东大学软件学院 SSME V4.0,7,Grid的由来,山东大学软件学院 SSME V4.0,8,什么是网格？,通常讲，网格（Grid）将网络上地理分布的各种资源聚合为一体，支持应用问题合作求解系统的构造集成计算、数据、存储、设备、软件和人员等各种资源；思想：资源共享和协同，强调统一和横向设计；方法：建立广泛的资源共享标准和协议,山东大学软件学院 SSME V4.0,9,网格的应用需求,电子科研（EScience） 电子教育（EEducation） 电子商务（EBusiness） 电子政务（EGovernment） 电子娱乐（EEnt
3、ertainment）,山东大学软件学院 SSME V4.0,10,网格应用需求,E-Science大规模构造和挖掘大型的观测和模拟数据库开发计算机模拟和分析访问远程的特殊设备分布各地的合作研究人员近实时的交换信息E-Business企业计算是高度分布、异构、企业之间(B2B)企业计算需要大量计算和数据服务各种资源和服务的提供商出现，租赁业务是可行的,山东大学软件学院 SSME V4.0,11,网格应用需求,E-Government各个政府部门的信息互通和互操作部门之间资源和信息共享和整合EEntertainment大规模的视频点播：分布、海量在线游戏:成千上万人、交互、处理 E-Educat
4、ion教育信息化主动学习方法和交互式的教学方式网络上作模拟实验,山东大学软件学院 SSME V4.0,12,从高性能计算领域,网格是一个集成Internet资源的虚拟超级计算机许多巨大挑战性应用计算和数据密集型应用需要比单个计算机更强的计算能力通过汇集 Internet的高性能计算资源，建立虚拟超级计算机平台 这是 Grid computing最初动力提供共享资源：超级计算机，存储器，数据和仪器， etc. on Internet 通过高速网络连接,网格对不同用户意味着不同的事情,山东大学软件学院 SSME V4.0,13,从高性能计算领域(cont),TERAGRID (a typical
5、project)Funded by NSF of U.S.AConnect 5 supercomputer centers with 40Gbps fiber linksAggregated resourcesOver PeraFlops computing powerOver 30 Perabytes storage1Pera=1000T=1000000G=1千万亿,山东大学软件学院 SSME V4.0,14,从 P2P 研究团体角度,Grid is a P2P computing PlatformNormally, utilize the autonomous resources at t
6、he edge of Internetinteract via symmetric protocols (vs. client/server) take decentralized controlcollect huge resources over InternetShare idle resources at edgessuch as CPU or file at desktop PCs Dedicated to some special applicationsSETIHome 集成网络上各种空闲PC，处理能力达到 54 teraflops适应特定应用Napster, Gnutella,
7、 etc.,山东大学软件学院 SSME V4.0,15,从工业界信息集成角度,Grid 为应用的无缝集成提供了一种有效的方式在不同的组织中集成应用和交换数据象WEB一样连接了分布在网络上的页面集中在不同组织中应用间的连接和互操作例如：Inter-enterprise business processes,山东大学软件学院 SSME V4.0,16,从合作研究的角度,网格是一个大规模的合作平台支持全球分布的人与人或组织与组织之间的高质量网上合作Access grid ：建立一个大规模电子会议和分布会议的平台Enable persistent electronic spacesintegrate
8、visual devices share persons presencenow used at over 150 institutions,山东大学软件学院 SSME V4.0,17,从基础设施看,网格是通过网络提供综合计算机、数据、设备等资源和服务的基础设施 计算资源共享 软件共享 设备共享 数据信息共享 服务共享 人才共享为应用提供不间断的，无限的处理和按需能力，如同电力和水力基础设施；以服务为手段；新一代信息基础设施（4T）,山东大学软件学院 SSME V4.0,18,互联网服务提供方,服务网格Virtualization of servicesDynamic service prov
9、isioningSelf-healing of servicesIntegratable with Enterprise applications,企业内部,time,共享程度,企业网格Toshiba, TI, GMCluster-to-cluster sharing managementReliable file transfer & stagingUser account mapping, Firewalls, Kerboros,1996,2000,2004,2008,发展趋势,山东大学软件学院 SSME V4.0,19,未来如何发展？,开放网格服务体系结构,Open Grid Servi
10、ces Architecture,山东大学软件学院 SSME V4.0,21,开放网格服务体系结构OGSA,OGSA（Open Grid Services Architecture)面向服务的体系结构SOA以服务为中心的“服务结构”一切都是服务商业应用分布企业计算，例如企业应用集成和B2B等Web Services和Grid技术融合的产物遵循Web Service标准，扩展它,山东大学软件学院 SSME V4.0,22,OGSA产生的动机,科学研究领域的成功商业计算电子科研环境商业应用，如同WEB技术发展资源集成是一个基本挑战问题和解决方法类似分布、可靠、可扩展和安全的分布系统挑战向基础设施迈
11、进支持多个应用领域,山东大学软件学院 SSME V4.0,23,OGSA产生的动机,以主机为中心企业计算以网络为中心企业计算 外部的网络、资源和服务高度集成的内部IT基础设施分解成异构多个系统的集合，异构和小系统的集合按QoS的重新集成现行方法是面向平台的纵向集成构件和服务没有合适标准的IT基础架构和工具，分布计算的管理、灵活性、可扩展等的保证非常麻烦,山东大学软件学院 SSME V4.0,24,OGSA产生的动机,服务提供商Web、存储、内容分发和应用等服务提供商EUntility按服务级别动态共享、分配和组织资源；快速一致的响应时间、多级别的高可用，灵活实时的重配置B2B计算多企业之间的合
12、作虚拟组织分布异构系统的集成,山东大学软件学院 SSME V4.0,25,Professional Services,OGSI Open Grid Services Infrastructure,Grid Services,System Management Sevices,Open Grid Services Architecture (OGSA),Applications,Autonomic Capabilities,OGSA,山东大学软件学院 SSME V4.0,26,OGSA结构,Everything is a Grid service计算资源、存储资源、网络、程序、数据库等面向服务的
13、体系结构互操作问题分成两个子问题服务接口的定义协议的表示，解决服务的激活讨论标准接口定义机制，局部/远程透明，自适应局部OS服务和单一服务语义等虚拟化资源将服务功能以标准的方式表达，任何实现都可以激活；利用已有的资源和系统功能A grid service is a web service兼容、扩展web Service服务的发现、描述，C/S代码的自动产生等web Service特性有状态的服务,山东大学软件学院 SSME V4.0,27,OGSA结构（续）,网格可视为一个网格功能服务的扩展集合可以采用各种方式聚合这些服务，以满足VO需要服务响应网格互操作协议的消息网格功能服务以服务的形式实现
14、各自的功能对先前的层次网格体系结构的补充和完善定义网格功能服务的基本公共接口和行为 定义服务规范交互、创建和基本公共管理等更容易实现网格服务本身的功能便于分布系统的集成基础服务规范和架构建立系统的差别不在是交互机制，而在于资源拥有者的管理、安全等策略的不同,山东大学软件学院 SSME V4.0,28,OGSA结构（续）,核心服务的定义服务级别、数据访问和集成、工作流、安全、策略、监测和诊断等.GGF 正在努力的目标支持基于上述定义服务的任何面向应用的服务实现基于核心服务之上构建高级服务,山东大学软件学院 SSME V4.0,29,OGSA服务模型,系统应当由少量的永久服务和大量的瞬时服务组成所
15、有的服务遵循网格服务接口和行为的定义可靠的服务激活、生命周期管理、发现、授权、通知、升级、并发和可管理性；管理服务实例的接口,山东大学软件学院 SSME V4.0,30,基于OGSA构造网格运行环境,In each case, Registry handle is effectively the uniquename for the virtual organization.,山东大学软件学院 SSME V4.0,31,应用例子1,山东大学软件学院 SSME V4.0,32,Example:Data Mining for Bioinformatics,UserApplication,BioDB
16、 n,Storage Service Provider,MiningFactory,CommunityRegistry,DatabaseService,BioDB 1,DatabaseService,.,Compute Service Provider,“I want to createa personal databasecontaining data one.coli metabolism”,.,DatabaseFactory,山东大学软件学院 SSME V4.0,33,Example:Data Mining for Bioinformatics,UserApplication,BioDB
17、 n,Storage Service Provider,MiningFactory,CommunityRegistry,DatabaseService,BioDB 1,DatabaseService,.,Compute Service Provider,.,“Find me a data mining service, and somewhere to store data”,DatabaseFactory,山东大学软件学院 SSME V4.0,34,Example:Data Mining for Bioinformatics,UserApplication,BioDB n,Storage S
18、ervice Provider,MiningFactory,CommunityRegistry,DatabaseService,BioDB 1,DatabaseService,.,Compute Service Provider,.,GSHs for Miningand Database factories,DatabaseFactory,山东大学软件学院 SSME V4.0,35,Example:Data Mining for Bioinformatics,UserApplication,BioDB n,Storage Service Provider,MiningFactory,Commu
19、nityRegistry,DatabaseService,BioDB 1,DatabaseService,.,Compute Service Provider,.,“Create a data mining service with initial lifetime 10”,“Create adatabase with initial lifetime 1000”,DatabaseFactory,山东大学软件学院 SSME V4.0,36,Example:Data Mining for Bioinformatics,UserApplication,BioDB n,Storage Service
20、 Provider,DatabaseFactory,MiningFactory,CommunityRegistry,DatabaseService,BioDB 1,DatabaseService,.,Compute Service Provider,.,Database,Miner,“Create a data mining service with initial lifetime 10”,“Create adatabase with initial lifetime 1000”,山东大学软件学院 SSME V4.0,37,Example:Data Mining for Bioinforma
21、tics,UserApplication,BioDB n,Storage Service Provider,DatabaseFactory,MiningFactory,CommunityRegistry,DatabaseService,BioDB 1,DatabaseService,.,Compute Service Provider,.,Database,Miner,Query,Query,山东大学软件学院 SSME V4.0,38,Example:Data Mining for Bioinformatics,UserApplication,BioDB n,Storage Service P
22、rovider,DatabaseFactory,MiningFactory,CommunityRegistry,DatabaseService,BioDB 1,DatabaseService,.,Compute Service Provider,.,Database,Miner,Query,Query,Keepalive,Keepalive,山东大学软件学院 SSME V4.0,39,Example:Data Mining for Bioinformatics,UserApplication,BioDB n,Storage Service Provider,DatabaseFactory,Mi
23、ningFactory,CommunityRegistry,DatabaseService,BioDB 1,DatabaseService,.,Compute Service Provider,.,Database,Miner,Keepalive,Keepalive,Results,Results,山东大学软件学院 SSME V4.0,40,Example:Data Mining for Bioinformatics,UserApplication,BioDB n,Storage Service Provider,DatabaseFactory,MiningFactory,CommunityR
24、egistry,DatabaseService,BioDB 1,DatabaseService,.,Compute Service Provider,.,Database,Miner,Keepalive,山东大学软件学院 SSME V4.0,41,Example:Data Mining for Bioinformatics,UserApplication,BioDB n,Storage Service Provider,DatabaseFactory,MiningFactory,CommunityRegistry,DatabaseService,BioDB 1,DatabaseService,
25、.,Compute Service Provider,.,Database,Keepalive,山东大学软件学院 SSME V4.0,42,OGSA Platform components,OGSI（ Open Grid Services Infrastructure）OGSA平台服务OGSA模型,山东大学软件学院 SSME V4.0,43,OGSI,OGSI（ Open Grid Services Infrastructure） 定义可管理网格服务的核心接口和行为定义了服务的creating, managing, and exchanging information定义了客户如何和网格服务交
26、互Supported by strong open source technology & major commercial vendorshttp:/www.ggf.org/ogsi-wg.,云计算：Cloud computing,山东大学软件学院 SSME V4.0,45,你所了解的计算正面临着变革：你的应用程序和文件将会从桌面转移到云中。在这一计算模式中，应用程序和文件存放在一个由数千台计算机和服务器组成的“云”中，这些计算机和服务器都联接在一起，并且可以通过因特网进行访问。利用云计算，你现在所做的一切事情都是基于web的而不是基于桌面的。你可以利用任何一台连接到因特网的计算机来访问你所
27、有的应用程序和文件。迈克尔米勒 云计算 ,山东大学软件学院 SSME V4.0,46,Outline,StoriesBackgroundWeb 2.0, Grid Computing and Cloud ComputingCloud Computing Cases Future,山东大学软件学院 SSME V4.0,47,The First Story,4+ billion phones by 2010 Source: Nokia,PCs,TVs,PDAs,山东大学软件学院 SSME V4.0,48,The Second Story,Manage,Contact,Work,Share,Goog
28、le Charts,山东大学软件学院 SSME V4.0,49,山东大学软件学院 SSME V4.0,50,1. 用户输入查询关键字,Cloud Computing,2. 分布式预处理数据以便为搜索提供服务:Google Infrastructure (thousands of commodity servers around the world)MapReduce for mass data processingGoogle File System,3. 返回搜索结果,互联网搜索：云计算的例子,山东大学软件学院 SSME V4.0,51,Timeline,COBOL, Edsel,1959,
29、1969,1982,1996,A,2004,2006,Darkness,Web as a Platform,Web Services, Resources Eliminated,Web Awareness,Internet,ARPANET,Dot-Com Bubble,Web 2.0,Web ScaleComputing,2001,1997,COBOLEdsel,山东大学软件学院 SSME V4.0,52,山东大学软件学院 SSME V4.0,53,Grid Computing 2.0?,Grid Computing,Cloud,Cloud,Cloud,Computing,山东大学软件学院 S
30、SME V4.0,54,Cloud Computing,WIKIPEDIA: Cloud computing is a new (circa late 2007) label for the subset of grid computing that includes utility computing and other approaches to the use of shared computing resources. Cloud computing is an alternative to having local servers or personal devices handli
31、ng users applications. News Blog: Cloud computing, the notion of outsourcing hardware and software to Internet service providers, is showing the classic signs of disruptive technology-its not good enough for the masses yet, but it has clear potential to shake things up.Forrester: Cloud computing is
32、a new IT outsourcing modelcloud computing is looking like a classic disruptive technology.,山东大学软件学院 SSME V4.0,55,The Architecture of Cloud Computing,山东大学软件学院 SSME V4.0,56,Upon Cloud Computing,Cloud storage: it is a model of networked data storage where data is stored on multiple virtual serversHoste
33、d by third parties, Hosting companies operate large data centersCloud services: Web services offered via cloud computing.,山东大学软件学院 SSME V4.0,57,Cloud Computing, Grid Computing and Web2.0,Cloud computing as being a complement to grid computing, focusing more on scalable, on-demand, Web 2.0-type appli
34、cationsThe architecture of Cloud Computing certainly could handle a lot of the batch workloads traditionally associated with grid computing.,山东大学软件学院 SSME V4.0,58,Company/Lab Clouds ,山东大学软件学院 SSME V4.0,59,Google & IBM,Google and IBM Announce University Initiative to Address Internet-Scale Computing
35、Challenges (Cloud Computing)CMU, Stanford, Berkeley, California, Maryland, Washingtong will be involved,山东大学软件学院 SSME V4.0,60,Cloud Computing Architecture,IBM Monitoring v.6,DB2,Provisioning Management Stack,Provisioning Manager v.5.1,WebSphere Application Server,Monitoring,Provisioning Baremetal &
36、Xen VM,Open Source Linux with Xen,Tivoli Monitoring Agent,Virtualized Infrastructure based on Open Source Linux & Xen,VirtualMachine,VirtualMachine,VirtualMachine,VirtualMachine,Data Center System x,Apache,Cloud computing infrastructure to support the academic initiative can be delivered either as h
37、osted or onsite solution.,山东大学软件学院 SSME V4.0,61,Example of How the Cloud Drives Innovation,Speed time to market for new offerings by exploiting collaboration technology to co-create and gather rapid feedback on new offerings,Expand sources of innovation with a network of partners, customers, researc
38、hers, and academia,Innovation Factory,Lower barriers to IT by leveraging Cloud to provide incubation environment for new prototypes,Virtualized Cloud Incubation Environment,Leverage Clouds powerful combination of Web 2.0 collaboration platform and dynamic, secure computing environment to drive busin
39、ess transformations.,山东大学软件学院 SSME V4.0,62,Examples of Cloud Computing Workloads,Web 2.0 applications Provide rich user experience including real-time global collaboration Enable rapid software development Software to scan voluminous Wikipedia edits to identify spam Organize global news articles by
40、geographic location Data-intensive workloads based on scalable architectures, such as Googles MapReduce framework Financial modeling, real-time speech translation, Web search Next generation rich media, such as virtual worlds, streaming videos, Web conferencing, etc. New services can be created and
41、published via a completely integrated Eclipse-based environment,山东大学软件学院 SSME V4.0,63,Amazon EC2 Is,A Web service that provides resizable compute capacity in the cloud. Designed to make Web-scale computing easier for developers. A simple Web service interface that provides complete control of your c
42、omputing resources,山东大学软件学院 SSME V4.0,64,Amazon EC2 Benefits You Because It:,Reduces the time required to obtain and boot new server instances to minutesQuickly scales capacity, both up and down, as your computing requirements change Changes the economics of computing:Pay only for capacity that you
43、actually use,山东大学软件学院 SSME V4.0,65,Microsoft：WebStudio,WebStudio is an infrastructure to provide large-scale Web data management and processing capabilities. It provides an integrated development environment (IDE) for use in quickly prototyping and conducting experiments at Web-scale.,山东大学软件学院 SSME
44、V4.0,66,Microsoft Virtual World,山东大学软件学院 SSME V4.0,67,Microsofts Cloud Services,Windows Live Services,Windows Live services also underscore Microsofts desire to become the manager for a users data wherever it is located.,山东大学软件学院 SSME V4.0,68,Microsofts Cloud Storge,Windows Live ServicesWindows Live
45、 SkyDrive SkyDrive is also available now in 38 countries/regions (but not in China)Bill Gates: “When you think storage, think Windows Live”,山东大学软件学院 SSME V4.0,69,Growing confrontation between Google and Microsoft !,山东大学软件学院 SSME V4.0,70,Challenge & Venture,SecurityFor single user: Is the storage rel
46、iable?For all user: If terrorists attack several Computing CloudsPrivacyIf internet breaks down one day?,picture source: http:/www.sis.pitt.edu,（1）数据在云端 不怕丢失 不必备份（2）软件在云端 不必下载 自动升级,（3）无所不在的云计算 任何设备 登录后就是你的（4）无限强大的云计算 无限空间 无限速度,业界趋势：云计算时代的到来,山东大学软件学院 SSME V4.0,72,大作业,题目：服务科学对XX行业的影响要求：以你身边某个熟悉的行业为背景,按下列提纲完成:1.这个行业是否存在服务转型?2.观察IT技术对这个行业中服务的支撑?3.描述这个行业的某个典型服务场景，使用蓝图法描述这一服务系统?4.从SOA的角度对该行业的服务支撑IT系统改进提出建议?,
