《 云计算与应用 》

1. 《云计算与应用》 彭 舰 （jianpeng@scu.edu.cn） 四川大学计算机学院

2. 第5章：IBM SmartCloud的开发与测试 • 5.1 IBM智慧云框架 • 5.2 IBM智慧云的软件环境 • 5.3 IBM SmartCloud云计算平台开发与测试 • 5.4 IBM 智慧云典型应用案例分析 • 5.5 管理实例中的防火墙技术 四川大学计算机学院

3. 5.1：IBM智慧云框架 通过在所有云交付和部署模型中为不同领域提供广泛的产品和服务，IBM 可为云使用者和提供者提供大量产品。 IBM SmartCloud 产品家族目前是业界上最广泛的云服务产品组合。如图 7 所示，SmartCloud 包含 3 个产品家族：IBM SmartCloud Foundation、IBM SmartCloud Services 和 IBM SmartCloud Solutions。 四川大学计算机学院

4. 5.1：IBM智慧云框架 四川大学计算机学院

5. 5.1：IBM智慧云框架 IBM SmartCloud Foundation 包含使公司能够创建和配置私有或混合云的 IBM 硬件和软件产品。这些云基础架构产品包括服务器、存储和虚拟化组件。 IBM SmartCloud Solutions 将 SaaS 与 IBM 深厚的行业和流程技能相结合，以创建可供企业立即用作服务来满足其具体需求、基于云的应用程序。 四川大学计算机学院

6. 5.1：IBM智慧云框架 • IBM SmartCloud Services包含用于 IaaS 和 PaaS 的托管云服务。这些服务包括 IBM SmartCloud Enterprise、IBM SmartCloud Enterprise Plus、IBM SmartCloud Application Services 和 IBM SmartCloud Managed Backup Services。 • SmartCloud Enterprise是一个用于 IaaS 的公共云产品，目前由全球的 6 个 IBM 云中心承载。借助 SmartCloud Enterprise，企业可迅速将应用程序推向市场，无需在基础架构中进行投资。 • SmartCloud Enterprise Plus是一个 IBM 承载和托管私有云服务。它提供了共享或专用的资源，以及更广泛的虚拟机管理程序和基础硬件平台选择。 • SmartCloud Application Services向 IaaS 产品添加了集成的平台功能 (PaaS)。此功能包含在云中开发、部署、集成和管理应用程序的工具，以及对某些商用业务应用程序（比如 SAP）的特殊支持。 • SmartCloud Managed Backup Services包含在内部或异地备份和保护关键数据的功能。这些服务使公司能够减少他们的数据丢失风险，改善宕机或灾难期间的可用性，更高效地管理他们的制度合规性需求。 四川大学计算机学院

7. 5.1：IBM智慧云框架 虚拟机管理程序的类型 四川大学计算机学院

8. 5.1：IBM智慧云框架 IBM 硬件上目前支持的虚拟机管理程序 四川大学计算机学院

9. 5.1：IBM智慧云框架 虚拟设备是一个软件堆栈的可移植、自成一体的配置。它们也称为虚拟映像，通常用于承载单个业务应用程序。虚拟设备格式的行业标准是由 Distributed Management Task Force (DMTF) 发布的开放虚拟化格式 (Open Virtualization Format, OVF)。加入该小组的公司（比如 IBM、VMware、Citrix、Microsoft 和 Oracle）都在自己的产品中支持 OVF。 四川大学计算机学院

10. 5.1：IBM智慧云框架 • 虚拟设备之所以重要，是因为它们提供了一种创建、分发和部署软件的新方式。在虚拟机管理程序上有一个抽象层，能够封装软件，并将它作为预先配置的且 “随时可运行的” 单元来分发，这提供了一些重要的优势： • 应用程序的配备和部署时间减少，这意味着交付价值的时间缩短。 • 最终交付成果的质量改进：一个不需要安装和配置，因而更不容易发生错误的完整配置的应用程序。 • 在云提供程序之间交换虚拟设备的能力。 • OVF 还使工作负载可在维护机器或计划外的设备或应用程序故障期间转移到其他物理服务器。 四川大学计算机学院

11. 5.1：IBM智慧云框架 四川大学计算机学院

12. 5.1：IBM智慧云框架 云部署模型 四川大学计算机学院

13. 5.1：IBM智慧云框架 四川大学计算机学院

14. 5.1：IBM智慧云框架 四川大学计算机学院

15. 5.1：IBM智慧云框架 四川大学计算机学院

16. 5.1：IBM智慧云框架 IBM SmartCloud Foundation 集各种技术于一体，支持私有云、混合云、服务的虚拟化、自动化和管理。 SmartCloud Foundation 使各大企业能够轻松地构建并快速地扩展私有云环境，并将其快速地投入市场、整合和管理。 资源池、易用性、快速响应、可度量性、高可扩展性、高可靠性 四川大学计算机学院

17. 5.1：IBM智慧云框架 • SmartCloud Foundation 套件包括以下产品： • IBM SmartCloud Entry 解决方案，基于 IBM Starter Kit for Cloud 为在虚拟化 IBM System x 和 Power Systems硬件环境下构建私有云提供构件。这一解决方案可简化基于Power 和 x86 系统的云计算环境的初建和管理，实现虚拟机标准化，利用易用的自助服务界面提高运营生产效率。企业还可以随着业务需求和工作负载的增长，快速轻松地向更加先进的云计算解决方案扩展。 • IBM SmartCloud Provisioning 软件提供强大的配置引擎和图像管理系统，动态创建或分配虚拟机。这一软件可瞬间创建数百个虚拟机，并且可在不到一小时的时间内扩展到4,000多个虚拟机。   • IBM SmartCloud Monitoring 采用业内领先的监控技术显著提高虚拟和物理环境的操作可视性，包括：存储、网络和服务器资源。 四川大学计算机学院

18. 5.1：IBM智慧云框架 四川大学计算机学院

19. 5.1：IBM智慧云框架 SmartCloud Entry 通过对 IBM VMControl 或 VMware vCenter 等虚拟化平台的集成，提供了 Power 服务器以及 x86 服务器的 IaaS 轻量级解决方案，它大大简化了业内已有的虚拟化解决方案，屏蔽其复杂性，在不减弱基功能的同时，还提供了计费和使用量统计、查询以及角色控制、审批等功能。 SmartCloud Entry 可安装在 Windows、Linux 以及 AIX 环境中。可以迅速地为企业的 IT 部门搭建面向最终用户的简便易用的 IaaS 环境。最终用户在使用 SmartCloud Entry 时，无需了解任何底层计算资源的细节，只需填写所需的 CPU 和内存资源，便可申请虚拟机。IT 管理员再也不需要手工创建任何虚拟机资源，只需要完成审批流程，SmartCloud Entry 便可以在很短的时间内完成虚拟机的部署。通过底层虚拟化技术，虚拟机的计算资源还可以实现动态调整，真正实现了计算资源的按需分配和高效利用。 四川大学计算机学院

20. 5.1：IBM智慧云框架 系统分层设计 四川大学计算机学院

21. 5.1：IBM智慧云框架 • 基于 IBM SmartCloud Entry 的 IaaS 系统分层设计主要包括四层，自下而上分别为系统硬件和 Hypervisor 层，虚拟化管理层，IaaS Cloud 实现层，以及 Web 展示层。 • 系统硬件和 Hypervisor 层：目前 SmartCloud Entry 支持 IBM Power 平台和 x86 平台。在 Power 平台上，PowerVM 提供了完整的虚拟化技术，包括 CPU 虚拟化、内存虚拟化、存储虚拟化。在 x86 平台上，主要基于 VMware 支撑底层的虚拟化特性。 • 虚拟化管理层：对于 Power 平台，这一层通过调用 IBM Systems Director 以及 VMControl 的 REST API，实现了虚拟化管理功能。对于 x86 平台，通过对 vCenter 的调用实现对 x86 计算资源的虚拟化管理功能。 • IaaS Cloud 实现层： IBM SmartCloud Entry 的实现层，通过整合虚拟化管理层实现了自动化和标准化功能，同时屏蔽了虚拟化管理层在功能上的复杂性并向外部提供 REST API 接口。 • Web 展示层：通过调用 IaaS Cloud 实现层提供的 REST API 为终端用户提供具体的服务，或者第三方开发者基于此 REST API 进行不同的客户定制化 Web 展示。 四川大学计算机学院

22. 5.1：IBM智慧云框架 IBM SmartCloud Entry 软件架构 IBM SmartCloud Entry 采用了基于 OSGi 的技术框架，通过将各个功能模块实现为 OSGi bundle，解耦合了功能模块间的相互依赖，为功能的扩展提供了全面的灵活性。 四川大学计算机学院

23. 5.1：IBM智慧云框架 Tivoli Monitoring for Virtual Environments 四川大学计算机学院

24. 5.1：IBM智慧云框架 Tivoli Storage Manager for Virtual Environments 四川大学计算机学院

25. 5.1：IBM智慧云框架 Tivoli Security Management for z/OS 四川大学计算机学院

26. 5.1：IBM智慧云框架 IBM Cloud Foundation Stack 是基于 IBM Systems Director VMControl核心功能 (虚拟化管理，系统池，映像管理与部署) 的基础上增加一系列云计算扩展功能如自助服务，计量计费，审计日志等，构建一套可以满足 IT 基础架构管理流程的云计算平台服务管理系统。管理界面将类似下列图示： 四川大学计算机学院

27. 5.1：IBM智慧云框架 • IBM Systems Director VMControl 将复杂的硬件和虚拟技术进行封装，采用以工作负载为核心的管理模式。虚拟映像是指支持某项业务的整个操作系统和应用的虚拟机映像。虚拟映像被预先配置好，可直接运行，它以开放虚拟格式 Open Virtualization Format (OVF)被打包、传输、部署， 让用户更容易进行如下操作： • 管理数据中心的虚拟服务器和存储：凭借在服务器虚拟化和存储行业最佳实践经验，简化配置，采用一种方法同时管理单一服务器和系统池。 • 管理数据中心的虚拟映像：在跨越异构平台的虚拟映像库中发现、组织虚拟映像，并编制目录，跨 IBM 平台部署、捕获、定制虚拟映像。 • 管理虚拟机运行的工作负载：通过资源池和自动化功能，提高系统利用率、可用性、能源效率。提高计划内和计划外停机时间的系统效率，增加系统弹性。 四川大学计算机学院

28. 5.2：IBM智慧云的软件环境 IBM SmartCloud Application Services • IBM’s platform as a service (PaaS) that powers fast development and deployment of applications to the cloud with a suite of cloud-based development tools, workload patterns, middleware and databases. • IBM PaaS runs on the IBM self-service public cloud, SmartCloud Enterprise. 四川大学计算机学院

29. 5.2：IBM智慧云的软件环境 Get WebSphere-based applications to the cloud fast with IBM SmartCloud Application Workload Service IBM SmartCloud Application Workload Service (SCAWS) eliminates the tedium of managing middleware and infrastructure, enabling IT to more easily, quickly and repeatedly deploy WebSphere-based applications to IBM's public cloud, SmartCloud Enterprise. 四川大学计算机学院

30. 5.2：IBM智慧云的软件环境 B. Accelerate and simplify getting to cloud with patterns Core to IBM PaaS technology and built on years of IBM expertise, patterns are templates consisting of software and virtual machine resources. Patterns radically streamline the set-up and management of hardware and software resources, enabling IT teams to quickly deploy complex application environments to the cloud with validated, high-quality and consistent results. 四川大学计算机学院

31. 5.2：IBM智慧云的软件环境 C. Scale apps with policy-based automated scaling Patterns have policies to provide powerful automation, including a routing policy for load balancing, a log policy, a JVM policy, and a scaling policy for automated rule-based scaling. By setting the scaling policy, a deployed pattern can dynamically scale depending on rules (for example, based on request response time). 四川大学计算机学院

32. 5.2：IBM智慧云的软件环境 D. Capture your own expertise with customized patterns SCAWS enables you to develop customized patterns to meet your business application needs, converting your own expertise into reusable templates. Once designed, your patterns are available in SCAWS (or PureSystems) to automate a wide range of IT tasks. 四川大学计算机学院

33. 5.2：IBM智慧云的软件环境 E. Move apps between private, public and hybrid SCAWS is based on IBM Workload Deployer (IWD), the same deployment engine used by IBM PureApplication System. By using SCAWS, you can easily port your workload patterns to another environment managed by either IBM Workload Deployer or the IBM PureApplication System. 四川大学计算机学院

34. 5.2：IBM智慧云的软件环境 四川大学计算机学院

35. 5.2：IBM智慧云的软件环境 四川大学计算机学院

36. 5.2：IBM智慧云的软件环境 四川大学计算机学院

37. 5.2：IBM智慧云的软件环境 四川大学计算机学院

38. 5.2：IBM智慧云的软件环境 • 在 IBM SmartCloud Enterprise 的上下文环境中，软件包指的是一组可以在虚拟机实例上进行部署的一组软件安装文件、配置文件和元数据的集合。 • 在 SmartCloud Enterprise 中，可以使用 IBM Image Construction and Composition Tool (ICCT)、SmartCloud Enterprise REST API 和第三方工具在创建和管理软件包。 四川大学计算机学院

39. 5.2：IBM智慧云的软件环境 • SmartCloud Enterprise 使用虚拟机参数、激活脚本和软件包在 SmartCloud Enterprise 上创建模板镜像，来弥补 “冷冻” 方法和 DIY 方法间的空档。 • IBM Image Construction and Composition Tool (ICCT)，它是一个独立的工具，可以向虚拟机中添加软件。 • IBM Workload Deployer 3.1、IBM SmartCloud Provisioning 1.2 和 IBM SmartCloud 现在均包含 ICCT。ICCT 将镜像存储为 Open Virtual Format Archive OVA 软件包，此软件包可以用 IBM Workload Deployer 3.1、IBM SmartCloud Enterprise 和 VMware 产品进行部署。 四川大学计算机学院

40. 5.2：IBM智慧云的软件环境 虚拟机镜像可以包含： 操作系统 中间件 应用程序 特定于用户的配置 往镜像添加更多的内容，镜像的重用性就越差；单个镜像的重用性越差，最终就越有可能生成更多的镜像。这个概念虽然很浅显，但却是一个重要的概念，往镜像包含越少的内容，对于云用户来说您的镜像用处就越低。 决定要在镜像中包含什么内容以及如何将其制作成镜像模板，是镜像开发的两个基本任务。 四川大学计算机学院

41. 5.2：IBM智慧云的软件环境 镜像和软件包资源模型 四川大学计算机学院

42. 5.2：IBM智慧云的软件环境 四川大学计算机学院

43. 5.2：IBM智慧云的软件环境 IBM 基于 WebSphere 产品家族的中间件推出了 PaaS 模式的云计算解决方案。此方案分为两层，一层是 WebSphere 中间件的虚拟机版本，也即直接支持 Hypervisor( 也称作虚拟机监控器 virtual machine monitor，VMM) 的中间件版本，另外一层是 PaaS 的通用平台层。 在 PaaS 的通用平台层，提供对 PaaS 中间件平台的横向支持，使之成为完整 PaaS 解决方案的支撑 四川大学计算机学院

44. 5.2：IBM智慧云的软件环境  IBM PaaS 的功能架构 四川大学计算机学院

45. 5.2：IBM智慧云的软件环境 以 B/S 三层架构应用的 PaaS 模式云计算为例，用户通过 HTTP 或是 Web Service 的方式进入 PaaS 的平台应用，首先用户的所有访问请求经过安全网关，也即基于 DataPower 的“云计算安全服务”，对用户的请求实施用户论证、鉴权、防攻击等安全措施，可以把安全系统从应用中剥离出来，交由安全网关处理，简化 PaaS 的应用开发。经过安全验证后，通过的用户 HTTP( 或 Web Service) 请求进入基于 WVE 的应用平台虚拟化系统，对所有的请求根据优先级进行分类、排队，路由到合适的应用平台，虚拟化平台同时管理各个应用平台和应用的起停。 四川大学计算机学院

46. 5.2：IBM智慧云的软件环境 IBM PaaS 解决方案的逻辑架构 四川大学计算机学院

47. 5.2：IBM智慧云的软件环境 私有 PaaS 模式云的场景样例 四川大学计算机学院

48. 5.2：IBM智慧云的软件环境 云服务框架 四川大学计算机学院

49. 5.3：IBM SmartCloud云计算平台开发与测试 大多数的云供应商都允许或支持在其云产品中使用 Java 技术 • Amazon EC2 就是其中的一个例子，它实际上是一个 IaaS 云。可以部署 Amazon Machine Images (AMI)，Amazon 将其描述为 “一种特殊类型的预设置操作系统和虚拟应用程序软件，用于在 Amazon Elastic Compute Cloud (EC2) 中创建虚拟机”。也就是说，您需要部署一个包含了所需软件的自构建映像或预构建映像，并可包括一个 Java 运行时。 • Microsoft Azure 和 Salesforce.com Heroku二者都是 PaaS 云，提供了软件环境并允许运行 Java 应用程序。不过，这二者中只有 Heroku 通过启用 OpenJDK 6 提供了 Java 运行时。对于 Azure，您必须提供自己的 Java 运行时。 • Google App Engine 和 Amazon Elastic Beanstalk 提供了大多数的产品应用。无需担心虚拟机和软件的安装，只需提供自己的应用程序即可。不过，可以只运行基于 Web 的应用程序，而且这两项服务均对应用程序的功能强加了一些限制。 四川大学计算机学院

50. 5.3：IBM SmartCloud云计算平台开发与测试 云计算的目标之一就是让开发人员降低理解和管理软硬件基础架构的复杂性，使他们能够专注于应用程序的功能。这个目标通过基础架构即服务 (IaaS) 云和平台 (PaaS) 云在不同程度上得到了实现。IaaS 云提供了硬件并允许您携带自己的软件。PaaS 云还额外提供了软件，通常允许您关注于构建和部署应用程序、代表您处理基础架构和中间件的部署。  IBM Application Pattern for Java 允许轻松将现有的 Java 应用程序移到基于云的环境中，并使它能够作为一个平台或一个可修改的模板进行重用。 四川大学计算机学院