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服务科学概论

服务科学概论. 第 6 章 服务网格与云计算. 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. 服务的故事 之 次贷的故事. 简陋棚屋 50m 2. 抵押. 霍特曼夫人 长期信贷不良记录 酗酒 吸毒 失业 13 年. 放贷 $10.3 万. 正直基金公司. 装修. 出售. 贷款. 每月 $881 租公寓. $10.3 万迅速花光. 富国银行. 违约 , 回归贫困 ，棚屋被收. 转售. 贷款. 个人投资者. $1.5 万残值.

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Presentation Transcript

  1. 服务科学概论 第6章 服务网格与云计算

  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 简陋棚屋 50m2 抵押 霍特曼夫人 长期信贷不良记录 酗酒 吸毒 失业13年 放贷$10.3万 正直基金公司 装修 出售 贷款 每月$881租公寓 $10.3万迅速花光 富国银行 违约,回归贫困 ，棚屋被收 转售 贷款 个人投资者 $1.5万残值 汇丰银行 证券化 山东大学软件学院 SSME V4.0

  4. 目录 • 网格 • 开放网格服务架构 • 云计算 山东大学软件学院 SSME V4.0

  5. 网格

  6. 电网 电站 电站 电站 矿山 水坝 油井 山东大学软件学院 SSME V4.0

  7. 国家信息基础设施－数字信息基础设施 本世纪 网络资源联合计算MetaComputer 八十年代 一个无缝集成的计算和协同环境Computational Grid 九十年代中期 广域资源的联合处理服务Grid：含义变化 应用广阔 本世纪初 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（E－Science） • 电子教育（E－Education） • 电子商务（E－Business） • 电子政务（E－Government） • 电子娱乐（E－Entertainment） 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 • E－Entertainment • 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-Education • 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 project) • Funded by NSF of U.S.A • Connect 5 supercomputer centers with 40Gbps fiber links • Aggregated resources • Over PeraFlops computing power • Over 30 Perabytes storage • 1Pera=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 Platform • Normally, utilize the autonomous resources at the edge of Internet • interact via symmetric protocols (vs. client/server) • take decentralized control • collect huge resources over Internet • Share idle resources at edges • such as CPU or file at desktop PCs • Dedicated to some special applications • SETI@Home • 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, etc. 山东大学软件学院 SSME V4.0

  15. Design Analytics Design Pricing Design Simulation 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 spaces • integrate visual devices • share persons’ presence • now 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. 合作网格 • DOE, UK Grid & DoD • 协同共享 • 公用的数据中心 • 动态的提供资源 企业间及合作伙伴 发展趋势 • 服务网格 • Virtualization of services • Dynamic service provisioning • Self-healing of services • Integratable with Enterprise applications 共享程度 • 企业网格 • Toshiba, TI, GM • Cluster-to-cluster sharing management • Reliable file transfer & staging • User account mapping, Firewalls, Kerboros 互联网服务提供方 企业内部 time 2000 2004 2008 1996 山东大学软件学院 SSME V4.0

  19. 计算 服务化 虚拟化 未来如何发展？ 山东大学软件学院 SSME V4.0

  20. 开放网格服务体系结构 Open Grid Services Architecture

  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. Discovery R R RM RM Access RM RM RM 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 • 向基础设施迈进－>支持多个应用领域 山东大学软件学院 SSME V4.0

  23. Design Analytics Design Pricing Design Simulation 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 • E－Untility • 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. Web Services OGSA Enabled OGSA Enabled OGSA Enabled Network Storage Servers OGSA Enabled OGSA Enabled OGSA Enabled OGSA Enabled OGSA Enabled OGSA Enabled Security Directory Workflow File Systems Database Messaging OGSA Applications Professional Services Autonomic Capabilities System Management Sevices Grid Services Open Grid Services Architecture (OGSA) OGSI – Open Grid Services Infrastructure 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. (a) Simple Hosting Environment (b) Virtual Hosting Environment (c) Collective Services Registry Registry E2E Factory Factory E2E Reg Service Service Factory ... ... H2R H2R E2E H2R Factory Factory Mapper Mapper Mapper ... ... ... Service Service Service Service Service Service E2E S E2E S E2E S F F R R R R F F 1 2 M M M M F F S S S S S S S S S S S S 基于OGSA构造网格运行环境 In each case, Registry handle is effectively the unique name 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 Community Registry Mining Factory Database Service BioDB 1 Compute Service Provider User Application . . . . . . “I want to create a personal database containing data on e.coli metabolism” Database Service Database Factory BioDB n Storage Service Provider 山东大学软件学院 SSME V4.0

  33. Example:Data Mining for Bioinformatics “Find me a data mining service, and somewhere to store data” Community Registry Mining Factory Database Service BioDB 1 Compute Service Provider User Application . . . . . . Database Service Database Factory BioDB n Storage Service Provider 山东大学软件学院 SSME V4.0

  34. Example:Data Mining for Bioinformatics Community Registry Mining Factory GSHs for Mining and Database factories Database Service BioDB 1 Compute Service Provider User Application . . . . . . Database Service Database Factory BioDB n Storage Service Provider 山东大学软件学院 SSME V4.0

  35. Example:Data Mining for Bioinformatics Community Registry Mining Factory Database Service “Create a data mining service with initial lifetime 10” BioDB 1 Compute Service Provider User Application . . . . . . “Create a database with initial lifetime 1000” Database Service Database Factory BioDB n Storage Service Provider 山东大学软件学院 SSME V4.0

  36. Example:Data Mining for Bioinformatics Community Registry Mining Factory Database Service “Create a data mining service with initial lifetime 10” BioDB 1 Miner Compute Service Provider User Application . . . . . . “Create a database with initial lifetime 1000” Database Service Database Factory BioDB n Database Storage Service Provider 山东大学软件学院 SSME V4.0

  37. Example:Data Mining for Bioinformatics Community Registry Mining Factory Database Service Query BioDB 1 Miner Compute Service Provider User Application . . . . . . Query Database Service Database Factory BioDB n Database Storage Service Provider 山东大学软件学院 SSME V4.0

  38. Example:Data Mining for Bioinformatics Community Registry Mining Factory Database Service Query BioDB 1 Miner Keepalive Compute Service Provider User Application . . . . . . Query Database Service Database Factory Keepalive BioDB n Database Storage Service Provider 山东大学软件学院 SSME V4.0

  39. Example:Data Mining for Bioinformatics Community Registry Mining Factory Database Service BioDB 1 Miner Keepalive Compute Service Provider User Application . . . . . . Results Database Service Database Factory Keepalive Results BioDB n Database Storage Service Provider 山东大学软件学院 SSME V4.0

  40. Example:Data Mining for Bioinformatics Community Registry Mining Factory Database Service BioDB 1 Miner Compute Service Provider User Application . . . . . . Database Service Database Factory Keepalive BioDB n Database Storage Service Provider 山东大学软件学院 SSME V4.0

  41. Example:Data Mining for Bioinformatics Community Registry Mining Factory Database Service BioDB 1 Compute Service Provider User Application . . . . . . Database Service Database Factory Keepalive BioDB n Database Storage Service Provider 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互 • Supported by strong open source technology & major commercial vendors • http://www.ggf.org/ogsi-wg. 山东大学软件学院 SSME V4.0

  44. 云计算：Cloud computing

  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有的应用程序和文件。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. 云计算（Cloud Computing）,2007年第3季度才诞生的新名词，仅过了半年多，其受到关注程度就超过网格计算（Grid Computing），而且关注度至今一直居高不下 山东大学软件学院 SSME V4.0

  47. 云计算的定义 云计算到底是什么？ 云计算有什么特点？ 云计算是一种商业计算模型。它将计算任务分布在大量计算机构成的资源池上，使各种应用系统能够根据需要获取计算力、存储空间和信息服务。 山东大学软件学院 SSME V4.0

  48. 云计算 并行计算 分布式计算 网格计算 • 同时使用多种计算资源解决计算问题的过程 • 将需要巨大计算能力的问题分成许多小部分进行处理，最后综合结果 • 在动态、多机构参与的虚拟组织中协同共享资源和求解问题 山东大学软件学院 SSME V4.0

  49. 云计算特点 • 超大规模 • 虚拟化 • 高可靠性 • 通用性 • 高可伸缩性 • 按需服务 • 极其廉价 山东大学软件学院 SSME V4.0

  50. 云计算服务类型 IaaS PaaS SaaS 01 02 03 • 针对性更强，它将某些特定应用软件功能封装成服务 • 将硬件设备等基础资源封装成服务供用户使用 • 对资源的抽象层次更进一步，提供用户应用程序运行环境 山东大学软件学院 SSME V4.0

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