2020-2021 云计算复习提纲（考后修正版）¶

考试内容为L01-L06，L09-L11的ppt。40道选择题。

复习要点¶

云计算的五大基本特征¶

按需自助服务自动化资源分配
宽带网络访问 Location independent
资源池化（集中）多租户模式
快速伸缩资源快速分配和释放
可计量 Pay-as-you-go

云计算的核心理念¶

虚拟化：提供池化资源和按需服务
多租户节省开发和维护的成本
数据中心提供基础设施和安全保障

云计算的模式¶

软件即服务：SaaS
平台即服务：PaaS
基础结构即服务：IaaS
无服务器计算 Serverless
BaaS：Backend as a Service
FaaS：Function as a Service

云计算面临的挑战¶

技术挑战
数据远距离传输代价昂贵
数据安全和隐私
- 数据的所有权
- 不安全的接口、数据丢失√黑客攻击
数据中心能耗
非技术挑战
越来越多的安全漏洞
- 数据共享的安全风险
- 资源共享的安全风险
不同云平台之间缺乏可移植性
- Vendor lock--in（供应商锁定）
多区域合规和法律问题
- 不同地区的数据中心受不同数据政策的约束

覆盖网络¶

构建在原有网络之上的计算机网络
下层称为底层网络
上层称为覆盖网络，由众多物理节点和链路构成虚拟链路
其目的是对底层网络进行逻辑重构、从而方便网络节点在相应的应用中通信

封装与隧道¶

隧道协议
使用一种网络协议将另一个网络协议封装在负载部分
使得数据可以在不兼容的网络上传输，或在不安全网络上提供一个安全的路径（例：VPN）
常见的隧道协议 IPSec、GRE、SSH、SOCKS
隧道协议往往伴随数据加密技术
覆盖网络的本质上是使用封装技术，在原有网络的基础上构建的隧道网络

能源效率¶

Power Usage Effectiveness（PUE）
PUE=数据中心全部能耗/IT设备的能耗
衡量冷却、照明、电力等非IT设备的开销比率

常见的分布式资源管理系统¶

Yarn：Hadoop集群资源管理系统
Mesos：通用的数据中心资源管理系统
Myriad：混合式资源管理系统
Borg：Google第一代容器管理系统，管理Google数据中心所有服务
Omega：Borg的后代
Kubernetes：容器编排管理系统

Yarn¶

设计理念：
整体调度机制

Mesos¶

设计理念
非整体调度机制
架构及执行流程（难题）

OSI 7层协议架构¶

应用层¶

定义了网络应用/软件传输数据的协议

表示层¶

与应用层通信，对数据进行格式转换、压缩/解压缩、加密/解密

会话层¶

建立和管理应用之间的通信，同时负责身份验证和授权管理

传输层¶

建立和管理终端之间的连接和数据传输，负责数据分段、流量控制和错误管理

网络层¶

识别IP地址并加入到数据分段组成数据包（packet），建立传输路线，寻找最佳路径

数据链路层¶

给数据包添加MAC地址和结尾信息，打包成完整的数据帧，负责与物理层的数据传输以及错误检测

物理层¶

将数据帧转化为电平信号在物理介质上传输

三层架构¶

Access Layer （TOR层）
接入交换机通常位于机架顶部，所以它们也被称为ToR（Top of Rack）交换机，它们物理连接服务器。
Aggregation layer
汇聚交换机连接接入交换机，同时提供其他的服务，例如：防火墙，SSL Offload，入侵检测，网络分析等。
Core Layer
核心交换机为进出数据中心的包提供高速的转发，为多个汇聚层提供连接性，核心交换机为整个网络提供一个弹性的 L3 路由网络。

Fat Tree 结构¶

自上而下分别为边缘层（edge）、汇聚层（aggregate）和核心层（core），其中汇聚层交换机与边缘层交换机构成一个pod。

FatTree构建拓扑规则如下：FatTree拓扑中包含的Pod数目为 k，每一个pod连接的sever数目为$(k/2)^2$，每一个pod内的边缘交换机及聚合交换机数量均为k/2，核心交换机数量为$(k/2)^2$，网络中每一个交换机的端口数量为k，网络所能支持的服务器总数为$k^3/4$。

容纳$k\times(k/2)^2$个服务器
需要$k\times k+(k/2)^2$台交换机

云计算的资源组织架构¶

工作负载分配架构
资源池化架构
动态可扩展架构
弹性资源容量架构
服务负载平衡架构
云爆发架构
弹性磁盘供应架构
冗余存储架构

部署云应用程序的优势¶

低成本：有限的基础设施投入
便利：应用程序开发人员无需关心后台系统的搭建和运维
性能优势
根据工作负载弹性伸缩云资源
应用程序可以将工作负载分成N份并行处理，理论上处理时间将缩短N倍
可靠和安全：云安全技术保障数据安全和业务连续性
多租户架构
降低应用程序的运维开销
提高云资源的利用率
按需付费（pay-as-you-go）定价模式：根据资源使用量付费，降低不必要开销

阿达姆定律¶

假设s为并行处理实例个数，p为工作负载中可以并行处理的部分，则理论加速比为 $$ Speedup(s)=\frac{1}{(1-p)+p/s} $$

云原生的基本内容/四大特征¶

包含应用程序开发的技术和管理两部分（四个基本特征）

敏捷基础设施
随时使用，弹性、按需
以容器技术实现
微服务
只做一件事的独立小应用
可以独立扩展、升级和替换
解决传统单体服务架构臃肿、迭代速度慢、单点瓶颈导致业务瘫痪等问题
持续集成持续交付（CI/CD）
流水线开发方法
持续集成：开发人员每次提交改动，立刻进行产品自动化测试
持续交付：持续集成完成后，应用程序能够达到生产的条件，自动提交到预发布系统上
DevOps
Dev（开发人员）+Ops（运维人员）

AWS计算：Lambda¶

事件驱动的无服务器计算（ServerlessComputing）平台
以响应事件的方式运行代码
自动管理代码运行所需要的资源
支持Node.js, Python, Java, Go, Ruby和C#等