开源代码及Linux系统在云计算中的应用
时间：2010-08-05 来源：linux论坛
云计算和存储将物理资源(例如处理器和存储)转换成 Internet 上可伸缩、可共享的资源(“作为服务”的计算和存储)。虽然虚拟化不是一个新概念，但是通过服务器虚拟化实现的物理系统共享，的确能使资源的可伸缩性大得多，效率也高得多。云计算使用户可以访问大规模计算和存储资源，而且他们不必知道那些资源的位置及其是如何配置的。正如您预期的一样，Linuxreg;在此扮演着极为重要的角色。探索云计算，了解其中的奥秘。
最近，没有哪家技术性网站不提到所谓的云计算(cloud computing)的。云计算其实就是以服务的形式提供计算资源(计算机和存储)。这又涉及到以一种简单、透明的方式动态地将服务延伸到更多的计算机和存储的能力。所有这些都类似于效用计算(utility computing)背后的思想。在效用计算中，计算资源被看作一种计量服务，就像更传统的公共设施(例如水或电)一样。它们的区别不在于这些思想背后的目标，而在于组合到一起、使这些思想成为现实的现有技术。
云计算背后最重要的概念之一就是可伸缩性，而实现它的关键则是虚拟化(virtualization)。虚拟化在一台共享计算机上聚集多个操作系统和应用程序，以便更好地利用服务器。虚拟化还允许在线迁移，因此，当一个服务器超载时，可以将一个操作系统的一个实例(以及它的应用程序)迁移到一个新的、不那么繁忙的服务器上。
从外部看，云计算只是将计算和存储资源从企业迁出，并迁入到云中。用户定义资源需求(例如计算和广域网、带宽需求)，云提供者在它的基础设施中虚拟地装配这些组件。
screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor='hand'; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://pub.chinaunix.net//uploadfile/2010/0805/20100805095424818.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />
云计算在 Internet 中迁移资源
云计算的目标是使这些资源比您自己所能提供和管理的资源更廉价。云计算除了降低成本外，还有更大的灵活性和可伸缩性。云计算提供者可以轻松地扩展虚拟环境，以通过提供者的虚拟基础设施提供更大的带宽或计算资源。
云计算在环保方面的优势是，它可以在不同的应用程序之间虚拟化和共享资源，以提高服务器的利用率。下图显示了一个例子。在这个例子中，不同的应用程序使用了 3个独立的平台，每个应用程序都在它自己的服务器上运行。在云中，可以在多个操作系统和应用程序之间共享(虚拟化)服务器，从而减少服务器的数量。更少的服务器意味着需要更少的空间(减少数据中心占用的空间)和更少用于制冷的电力(减少碳足迹)。
screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" onmouseover="if(this.width>screen.width*0.7) {this.resized=true; this.width=screen.width*0.7; this.style.cursor='hand'; this.alt='Click here to open new window\nCTRL+Mouse wheel to zoom in/out';}" onclick="if(!this.resized) {return true;} else {window.open('http://pub.chinaunix.net//uploadfile/2010/0805/20100805095425828.jpg');}" onmousewheel="return imgzoom(this);" alt="" />
虚拟化和资源使用
现在让我们来探索一下，Linux 和开源社区如何为云计算领域做出贡献。您可能已经猜到，Linux 和开放源代码扮演着极其重要的角色。
Software-as-a-Service
SaaS 就是以服务的形式访问 Internet 上的软件。一种早期的 SaaS 方法是 Application Service Provider(ASP)。ASP 提供对 Internet 上存放或交付的软件的订阅。ASP 交付软件，并根据软件的使用收费。这样一来，您就不必购买软件，只需随需租用软件。
SaaS 的另一个方面是在 Internet 上使用远程执行的软件。这种软件可以是本地应用程序所使用的服务(并定义为 Web服务)，也可以是通过 Web 浏览器看到的远程应用程序。远程应用程序服务的一个例子是 Google Apps，它通过一个标准的 Web浏览器提供一些企业应用。要远程地执行应用程序，通常需要依赖于一个应用服务器来公布所需的服务。应用服务器 是一个软件框架，它公布软件服务的API(例如事务管理或数据库访问)。具体的例子有 Red Hat JBoss Application Server、Apache Geronimo 和 IBMreg; WebSpherereg; Application Server 等。另外还有很多其他的应用服务器，参考资料 小节给出了一份详细的列表。
SaaS 的另一个最近的例子是 Google 的 Chrome 浏览器。这个浏览器是作为新桌面的理想环境，除了具有传统的 Web 浏览体验外，还可以通过它来(以本地或远程方式)交付应用程序。(要了解更多信息，请参阅 参考资料)。
Platform-as-a-Service
PaaS 可描述为一个完整的虚拟平台，它包括一个或多个服务器(在一组物理服务器上虚拟而成)、操作系统以及特定的应用程序(例如用于基于Web 的应用程序的 Apache 和 MySQL)。在某些情况下，这些平台可以预先定义和选择。而在另一些情况下，可以提供一个 VM镜像，该镜像包含所有的特定于用户的应用程序。
PaaS 一个有趣的例子是 Google App Engine。App Engine 是一个服务，通过它可以在 Google的可伸缩性极佳的架构上部署 Web 应用程序。App Engine 为可通过 Internet 引用的 Python应用程序提供一个沙盒(将来还会支持更多的语言)。除了支持用户认证、镜像操作和电子邮件发送外，App Engine 还提供了 PythonAPI，用于持久地存储和管理数据(使用 Google Query Language 或 GQL)。Web应用程序运行时所在的沙盒将限制对底层操作系统的访问。虽然 App Engine 限制了应用程序可用的功能，但是它支持有用的 Web服务的构造。请参阅 参考资料 小节，了解更多信息。
注意： 在一定的带宽和存储约束范围内，在 App Engine 中部署应用程序是免费的。但是，如果要用 App Engine 构建生产 Web 站点，则需要评估使用费。
PaaS 的另一个例子是 10gen，它既是一个云平台，又是一个可下载的开放源代码包，可用于创建您自己的私有云。10gen 是类似于App Engine 的一个软件栈，它提供与 App Engine 类似的功能 — 但有一些不同之处。通过 10gen，可以使用 Python以及 JavaScript. 和 Ruby编程语言开发应用程序。该平台还使用沙盒概念隔离应用程序，并且使用它们自己的应用服务器的许多计算机(当然，是在 Linux上构建)提供一个可靠的环境。 Infrastructure-as-a-Service
IaaS 是以服务的形式交付计算机基础设施。这一层与 PaaS 的不同之处在于，只提供虚拟硬件，而没有软件栈。客户提供一个 VM镜像，该镜像在一个或多个虚拟服务器上被调用。IaaS 是作为服务的计算的最原始的形式(除了对物理基础设施的访问)。最著名的商业 IaaS提供程序是 Amazon Elastic Compute Cloud(EC2)。在 EC2 中，可以指定一个特定的VM(操作系统和应用程序集)，然后将应用程序部署到它上面，或者提供要在服务器上执行的 VM 镜像。然后，只需根据计算时间、存储和网络带宽付费。
Eucalyptus 项目(Elastic Utility Computing Architecturefor Linking Your Programs To Useful Systems)是 Amazon EC2的一个开源实现，它与商业服务接口兼容。和 EC2 一样，Eucalyptus 依赖于 Linux 和 Xen进行操作系统虚拟化。Eucalyptus 是加利福尼亚大学(SantaBarbara)为进行云计算研究而开发的。您可以从该大学的网站上下载它(见 参考资料)，或者通过 Eucalyptus PublicCloud 体验它，不过后者有一些限制。
另一个 EC2 风格的 IaaS 是 Enomalism 云计算平台。Enomalism 是一个开放源代码项目，它提供了一个功能类似于 EC2 的云计算框架。Enomalism 基于 Linux，同时支持 Xen 和 Kernel Virtual Machine(KVM)。与其他纯 IaaS 解决方案不同的是，Enomalism 提供了一个基于 TurboGears Web 应用程序框架和 Python 的软件栈。
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最近，没有哪家技术性网站不提到所谓的云计算(cloud computing)的。云计算其实就是以服务的形式提供计算资源(计算机和存储)。这又涉及到以一种简单、透明的方式动态地将服务延伸到更多的计算机和存储的能力。所有这些都类似于效用计算(utility computing)背后的思想。在效用计算中，计算资源被看作一种计量服务，就像更传统的公共设施(例如水或电)一样。它们的区别不在于这些思想背后的目标，而在于组合到一起、使这些思想成为现实的现有技术。
云计算背后最重要的概念之一就是可伸缩性，而实现它的关键则是虚拟化(virtualization)。虚拟化在一台共享计算机上聚集多个操作系统和应用程序，以便更好地利用服务器。虚拟化还允许在线迁移，因此，当一个服务器超载时，可以将一个操作系统的一个实例(以及它的应用程序)迁移到一个新的、不那么繁忙的服务器上。
从外部看，云计算只是将计算和存储资源从企业迁出，并迁入到云中。用户定义资源需求(例如计算和广域网、带宽需求)，云提供者在它的基础设施中虚拟地装配这些组件。
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云计算在 Internet 中迁移资源
云计算的目标是使这些资源比您自己所能提供和管理的资源更廉价。云计算除了降低成本外，还有更大的灵活性和可伸缩性。云计算提供者可以轻松地扩展虚拟环境，以通过提供者的虚拟基础设施提供更大的带宽或计算资源。
云计算在环保方面的优势是，它可以在不同的应用程序之间虚拟化和共享资源，以提高服务器的利用率。下图显示了一个例子。在这个例子中，不同的应用程序使用了 3个独立的平台，每个应用程序都在它自己的服务器上运行。在云中，可以在多个操作系统和应用程序之间共享(虚拟化)服务器，从而减少服务器的数量。更少的服务器意味着需要更少的空间(减少数据中心占用的空间)和更少用于制冷的电力(减少碳足迹)。
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虚拟化和资源使用
现在让我们来探索一下，Linux 和开源社区如何为云计算领域做出贡献。您可能已经猜到，Linux 和开放源代码扮演着极其重要的角色。
Software-as-a-Service
SaaS 就是以服务的形式访问 Internet 上的软件。一种早期的 SaaS 方法是 Application Service Provider(ASP)。ASP 提供对 Internet 上存放或交付的软件的订阅。ASP 交付软件，并根据软件的使用收费。这样一来，您就不必购买软件，只需随需租用软件。
SaaS 的另一个方面是在 Internet 上使用远程执行的软件。这种软件可以是本地应用程序所使用的服务(并定义为 Web服务)，也可以是通过 Web 浏览器看到的远程应用程序。远程应用程序服务的一个例子是 Google Apps，它通过一个标准的 Web浏览器提供一些企业应用。要远程地执行应用程序，通常需要依赖于一个应用服务器来公布所需的服务。应用服务器 是一个软件框架，它公布软件服务的API(例如事务管理或数据库访问)。具体的例子有 Red Hat JBoss Application Server、Apache Geronimo 和 IBMreg; WebSpherereg; Application Server 等。另外还有很多其他的应用服务器，参考资料 小节给出了一份详细的列表。
SaaS 的另一个最近的例子是 Google 的 Chrome 浏览器。这个浏览器是作为新桌面的理想环境，除了具有传统的 Web 浏览体验外，还可以通过它来(以本地或远程方式)交付应用程序。(要了解更多信息，请参阅 参考资料)。
Platform-as-a-Service
PaaS 可描述为一个完整的虚拟平台，它包括一个或多个服务器(在一组物理服务器上虚拟而成)、操作系统以及特定的应用程序(例如用于基于Web 的应用程序的 Apache 和 MySQL)。在某些情况下，这些平台可以预先定义和选择。而在另一些情况下，可以提供一个 VM镜像，该镜像包含所有的特定于用户的应用程序。
PaaS 一个有趣的例子是 Google App Engine。App Engine 是一个服务，通过它可以在 Google的可伸缩性极佳的架构上部署 Web 应用程序。App Engine 为可通过 Internet 引用的 Python应用程序提供一个沙盒(将来还会支持更多的语言)。除了支持用户认证、镜像操作和电子邮件发送外，App Engine 还提供了 PythonAPI，用于持久地存储和管理数据(使用 Google Query Language 或 GQL)。Web应用程序运行时所在的沙盒将限制对底层操作系统的访问。虽然 App Engine 限制了应用程序可用的功能，但是它支持有用的 Web服务的构造。请参阅 参考资料 小节，了解更多信息。
注意： 在一定的带宽和存储约束范围内，在 App Engine 中部署应用程序是免费的。但是，如果要用 App Engine 构建生产 Web 站点，则需要评估使用费。
PaaS 的另一个例子是 10gen，它既是一个云平台，又是一个可下载的开放源代码包，可用于创建您自己的私有云。10gen 是类似于App Engine 的一个软件栈，它提供与 App Engine 类似的功能 — 但有一些不同之处。通过 10gen，可以使用 Python以及 JavaScript. 和 Ruby编程语言开发应用程序。该平台还使用沙盒概念隔离应用程序，并且使用它们自己的应用服务器的许多计算机(当然，是在 Linux上构建)提供一个可靠的环境。 Infrastructure-as-a-Service
IaaS 是以服务的形式交付计算机基础设施。这一层与 PaaS 的不同之处在于，只提供虚拟硬件，而没有软件栈。客户提供一个 VM镜像，该镜像在一个或多个虚拟服务器上被调用。IaaS 是作为服务的计算的最原始的形式(除了对物理基础设施的访问)。最著名的商业 IaaS提供程序是 Amazon Elastic Compute Cloud(EC2)。在 EC2 中，可以指定一个特定的VM(操作系统和应用程序集)，然后将应用程序部署到它上面，或者提供要在服务器上执行的 VM 镜像。然后，只需根据计算时间、存储和网络带宽付费。
Eucalyptus 项目(Elastic Utility Computing Architecturefor Linking Your Programs To Useful Systems)是 Amazon EC2的一个开源实现，它与商业服务接口兼容。和 EC2 一样，Eucalyptus 依赖于 Linux 和 Xen进行操作系统虚拟化。Eucalyptus 是加利福尼亚大学(SantaBarbara)为进行云计算研究而开发的。您可以从该大学的网站上下载它(见 参考资料)，或者通过 Eucalyptus PublicCloud 体验它，不过后者有一些限制。
另一个 EC2 风格的 IaaS 是 Enomalism 云计算平台。Enomalism 是一个开放源代码项目，它提供了一个功能类似于 EC2 的云计算框架。Enomalism 基于 Linux，同时支持 Xen 和 Kernel Virtual Machine(KVM)。与其他纯 IaaS 解决方案不同的是，Enomalism 提供了一个基于 TurboGears Web 应用程序框架和 Python 的软件栈。
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