5、分布式与云计算系统的技术与模型解析

分布式与云计算系统的技术与模型解析

1 广域网络与虚拟化技术

1.1 广域网络发展

以太网带宽呈现出快速增长的趋势。从 1979 年的 10 Mbps 增长到 1999 年的 1 Gbps，在 2011 年达到 40 - 100 GE。有推测认为，到 2013 年 1 Tbps 的网络链路将投入使用。2006 年，国际、国家、组织、光纤桌面和铜缆桌面连接的网络链路带宽分别达到了 1000、1000、100、10 和 1 Gbps。网络性能每年增长两倍，这比 CPU 速度每 18 个月翻一番的摩尔定律还要快。这意味着未来会有更多的计算机同时投入使用，高带宽网络也提升了构建大规模分布式系统的能力。IDC 2010 年的报告预测，InfiniBand 和以太网将成为高性能计算领域的两大主要互连选择，目前大多数数据中心在服务器集群中使用千兆以太网作为互连技术。

1.2 虚拟机与虚拟化中间件

传统计算机只有单一的操作系统镜像，这种架构将应用软件与特定硬件平台紧密耦合，导致某些软件在不同指令集和操作系统的平台上无法运行。虚拟机（VMs）为解决现有物理机资源利用率低、应用灵活性差、软件可管理性和安全性等问题提供了新的解决方案。

在构建大型集群、网格和云时，需要以虚拟化方式访问大量的计算、存储和网络资源，并将这些资源聚合，以提供单一系统镜像。特别是云环境中的资源供应，需要动态地对处理器、内存和 I/O 设施进行虚拟化。

1.2.1 虚拟机架构

虚拟机可以为任何硬件系统进行配置，它由虚拟资源组成，由客户操作系统管理以运行特定应用。在虚拟机和主机平台之间，需要部署一个名为虚拟机监视器（VMM）的中间件层。常见