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Amazon虛擬化
Amazon EC2作為世界領(lǐng)先的IaaS云計(jì)算服務(wù)，它有下面這些特點(diǎn)：
1) 功能豐富：支持豐富的操作系統(tǒng)和海量的軟件，還支持負(fù)載均衡等，并提供功能強(qiáng)大的Web管理界面和API。
2) 優(yōu)秀性能：除了快速的啟動(dòng)速度之外，EC2還提供了各種配置強(qiáng)大的套餐讓用戶隨意地選擇。
3) 安全性高：EC2提供多種安全機(jī)制來確保用戶能安全地使用其提供的實(shí)例。
4) 多地點(diǎn)：允許用戶在多個(gè)地點(diǎn)之間進(jìn)行選擇，來提升應(yīng)用的用戶體驗(yàn)。
5) 初期投入低：無需高昂的前期投入，用戶只需按照所使用的時(shí)間付費(fèi)。
6) 擴(kuò)展方便：能同時(shí)輕松地部署多個(gè)新的實(shí)例來滿足突發(fā)請求。
Amazon EC2是世界上最大的Xen集群，其應(yīng)該也是世界上最大的虛擬機(jī)集群。整個(gè)Xen集群都是基于Redhat Linux，也意味著Dom0為Redhat Linux，具體Xen的版本號未知，應(yīng)該是3.0左右，但為了讓Xen更好地適應(yīng)EC2的整體設(shè)計(jì)，Amazon的團(tuán)隊(duì)肯定已經(jīng)做了很多定制化工作。在虛擬化方式上，基本以Xen的半虛擬化方式為主，但是最近一段時(shí)間，為了支持閉源的Windows系統(tǒng)和利用HVM技術(shù)在計(jì)算密集型應(yīng)用上的優(yōu)勢，所以Amazon已經(jīng)開始試著引入Xen的HVM技術(shù)，其中最明顯的例子，莫過于，EC2最新推出的用于HPC應(yīng)用的集群計(jì)算（Cluster Compute）實(shí)例就是基于HVM技術(shù)。
AMI（Amazon Machine Images） 簡單的來說，AMI可以被認(rèn)為是Xen虛擬機(jī)的鏡像（Image），在鏡像里面包含了操作系統(tǒng)和一些軟件，比如，Apache和MySQL等。用戶在創(chuàng)建實(shí)例的時(shí)候，需要為這個(gè)實(shí)例選定一個(gè)AMI，在這個(gè)實(shí)例啟動(dòng)的時(shí)候，其會(huì)通過讀寫這個(gè)AMI來啟動(dòng)操作系統(tǒng)。AMI也可以被認(rèn)為是一個(gè)虛擬器件，但和標(biāo)準(zhǔn)的虛擬器件不同的是，其并不是基于OVF協(xié)議，而是基于Amazon EC2自己的一套規(guī)范來進(jìn)行配置和調(diào)整，比如，關(guān)于SSH認(rèn)證的設(shè)定等。
根據(jù)性質(zhì)的不同，AMI主要可分為三種：
1) 私有的：用戶個(gè)人創(chuàng)建的AMI，在默認(rèn)情況下是設(shè)為私有的，但可以授權(quán)其他用戶來使用這個(gè)AMI。
2) 公共的：用戶創(chuàng)建并發(fā)布到 Amazon Web Services 社區(qū)的AMI，任何用戶都可以使用這個(gè)AMI來啟動(dòng)實(shí)例。
3) 付費(fèi)的：開發(fā)者可以創(chuàng)建提供獨(dú)特功能的AMI，如果其他用戶想使用這個(gè)AMI，需要按照使用的時(shí)間來向開發(fā)者。
現(xiàn)在開發(fā)人員或者用戶主要使用名為“Amazon EC2 AMI Tools”的工具來創(chuàng)建AMI，當(dāng)AMI創(chuàng)建成功之后，需要將這個(gè)AMI上傳至S3中，并將這個(gè)AMI注冊至EC2中。
現(xiàn)有的AMI支持的操作系統(tǒng)有：Red Hat Enterprise Linux、Windows Server 2003/2008、OpenSolaris、openSUSE Linux和Ubuntu Linux等。
現(xiàn)有的AMI所支持的軟件更是數(shù)不勝數(shù)，比如，在數(shù)據(jù)庫方面有：IBM DB2、微軟 SQL Server 2005、Oracle數(shù)據(jù)庫11g和MySQL等，在批處理方面有Hadoop、Condor和Open MPI等，在應(yīng)用服務(wù)器方面有：IBM的WebSphere和Oracle的WebLogic等，當(dāng)然還支持許許多多的開源軟件，比如Apache，Nginx和Ruby on Rails等。
實(shí)例
在部署AMI的時(shí)候，系統(tǒng)會(huì)首先會(huì)在一個(gè)Xen主機(jī)上創(chuàng)建一個(gè)虛擬機(jī)，并將這個(gè)AMI作為這個(gè)虛擬機(jī)的系統(tǒng)盤，在創(chuàng)建成功之后，系統(tǒng)會(huì)在這個(gè)Xen主機(jī)上啟動(dòng)這個(gè)虛擬機(jī)，在EC2中，這個(gè)虛擬機(jī)被稱為實(shí)例，其所消耗資源的大小和平臺(tái)的規(guī)格（32位或64位）取決于用戶所選擇實(shí)例的類型。用戶還可以使用CloudWatch等方式來檢測實(shí)例的運(yùn)行。
為了滿足不同用戶的需要，EC2有四大類的實(shí)例可供用戶選擇： 標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例，這類實(shí)例適合大多數(shù)應(yīng)用，共分小型，大，超大這三款：小的那款的配置為1.7GB內(nèi)存、1個(gè)EC2計(jì)算單位*、160GB的本地存儲(chǔ)、32位平臺(tái)和中等的I/O性能，起始價(jià)格為每小時(shí)0.085美元；大的那款的配置為7.5GB內(nèi)存、4個(gè)EC2計(jì)算單位、850GB的本地存儲(chǔ)、64 位平臺(tái)和高 I/O 性能，每小時(shí)為0.34美元；超大的那款的配置為15GB內(nèi)存、8個(gè)EC2計(jì)算單位、1690GB的本地存儲(chǔ)、64 位平臺(tái)和高 I/O 性能，每小時(shí)為0.68美元。
高內(nèi)存實(shí)例，適合那些對內(nèi)存非常依賴的應(yīng)用，比如數(shù)據(jù)庫和Memcache等應(yīng)用，在配置上，它的起始內(nèi)存是標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例的10倍，也就是17GB，其它配置也比標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例也有一定的提高，當(dāng)然在價(jià)格方面也貴很多，起始價(jià)格為0.50美元每小時(shí)。
高CPU實(shí)例，適合那些計(jì)算密集型的應(yīng)用，在配置上，其起始的CPU為5個(gè)EC2計(jì)算單位，由于其在其它配置方面和標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例非常接近，所以其初始價(jià)格只是標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例的一倍，也就是每小時(shí)0.17美元。
集群計(jì)算實(shí)例，這種實(shí)例有極強(qiáng)的CPU和10G以太網(wǎng)的支持，從而能非常好的支持HPC應(yīng)用，并采用了HVM虛擬化技術(shù)以更好地支持計(jì)算密集型的應(yīng)用。
注：一個(gè)EC2 計(jì)算單位 (ECU) 相當(dāng)于一個(gè)1.0-1.2GHz 2007 Opteron 或 2007 Intel Xeon 處理器的處理能力。
雖然用戶只需按實(shí)際使用的量付費(fèi)，但是如果長期使用的話，價(jià)格并不是特別經(jīng)濟(jì)，就那最便宜的小型標(biāo)準(zhǔn)實(shí)例為例，其每月最少需要61美元的開支，所以Amazon推出了預(yù)訂機(jī)制（Reserved Instances），來幫助長期租用EC2的用戶節(jié)省投入，通過使用預(yù)訂機(jī)制，能夠節(jié)省大約30%的支出，但預(yù)訂機(jī)制需要用戶和Amazon簽署一年或者三年的長約。
在硬件方面，每臺(tái)EC2服務(wù)器的成本范圍在2千至2.5千美元之間，現(xiàn)在使用的是Rackable的服務(wù)器，大部分是2U的雙處理器系統(tǒng)，共有8個(gè)內(nèi)核，每臺(tái)服務(wù)器裝有8個(gè)500GB SATA硬盤。每個(gè)機(jī)柜會(huì)裝有16到18個(gè)這種2U機(jī)箱。
存儲(chǔ)
在存儲(chǔ)方面，EC2主要使用兩類存儲(chǔ)： 1) 本地存儲(chǔ) 和 2) EBS。
本地存儲(chǔ)是實(shí)例自帶的硬盤空間，但它并不是持久的的，也就是說當(dāng)這個(gè)實(shí)例被關(guān)閉了，它附帶的硬盤空間也會(huì)隨之清空，所以需要對放置在本地存儲(chǔ)上的重要數(shù)據(jù)進(jìn)行備份。在實(shí)現(xiàn)機(jī)制方面，根據(jù)一些用戶的觀察，本地存儲(chǔ)通過使用LVM（Logical Volume Manager，邏輯卷管理）技術(shù)來方便本地存儲(chǔ)的管理和分配，并可能使用Raid 0技術(shù)來提升其的運(yùn)行速度。
由于本地存儲(chǔ)是易失的，所以EC2為了滿足用戶對持久存儲(chǔ)的需要，EC2推出EBS（Elastic Block Store），它不僅是持久的，而且在性能上也優(yōu)于本地存儲(chǔ)。與本地存儲(chǔ)不同的是，EBS并不與實(shí)例綁定，而是與用戶的賬號綁定，一個(gè)賬戶能創(chuàng)建最多20 個(gè)EBS卷（Volume），可以把卷作為塊級設(shè)備加載到正在運(yùn)行的一個(gè)實(shí)例。重要的文件和數(shù)據(jù)，都應(yīng)該將它們存儲(chǔ)在EBS卷上，但要注意，在任何時(shí)候每個(gè)EBS 卷只能連接到一個(gè)實(shí)例，可以一個(gè)實(shí)例可以同時(shí)連接任意數(shù)量的卷，并且實(shí)例和卷需要在同一個(gè)可用區(qū)。在實(shí)現(xiàn)方面，EBS采用了類似SAN的技術(shù)，其中iSCSI的可能性最大，因?yàn)楫?dāng)實(shí)例的本地網(wǎng)絡(luò)發(fā)生擁擠的時(shí)候，它的EBS性能也會(huì)隨之下降。EBS還提供非常有用的快照（Snapshot）功能，每個(gè)快照代表一個(gè)卷在一個(gè)特定時(shí)間點(diǎn)的狀態(tài)，快照主要可用于恢復(fù)，或者用于創(chuàng)建一個(gè)新卷?！ “踩矫?/font>
在安全方面，EC2主要提供三類機(jī)制來確保安全： 安全組（Security Group）：在 EC2 環(huán)境中啟動(dòng)的實(shí)例都屬于某一個(gè)安全組。每個(gè)安全組定義自己的防火墻規(guī)則，為在組中運(yùn)行的實(shí)例指定訪問限制?？梢愿鶕?jù) IP 地址或無類域間路由 (CIDR) 規(guī)則授予或限制訪問權(quán)，CIDR 規(guī)則允許指定端口范圍和傳輸協(xié)議。
密鑰對（Key Pairs）：安全密鑰對是在啟動(dòng)實(shí)例時(shí)指定的公共/私有 SSH 密鑰對，必須提供安全密鑰對，才能登錄啟動(dòng)的實(shí)例的控制臺(tái)。EC2 把密鑰對的公共部分添加到啟動(dòng)的實(shí)例中，然后用戶可以使用私有密鑰通過SSH/Putty來登錄實(shí)例，并無需輸入密碼。
訪問密鑰（Access Key）和X.509證書：這兩個(gè)機(jī)制主要用于API的調(diào)用。訪問密鑰主要用于REST API的調(diào)用，基于對稱密鑰加密（Symmetric Key Cryptography）的算法，主要有兩部分組成：其一是訪問密鑰ID，其二是秘密訪問密鑰（Secret Access Key），在創(chuàng)建一個(gè)API請求的時(shí)候，工具會(huì)通過秘密訪問密鑰來生成一個(gè)電子簽名（Digital Signature），并將這個(gè)電子簽名和訪問密鑰ID一并加入到請求中，之后，EC2在處理這個(gè)請求時(shí)，它會(huì)用傳過來的訪問密鑰ID來查找對應(yīng)的秘密訪問密鑰，接著用找到的那個(gè)秘密訪問密鑰來對那個(gè)電子證書進(jìn)行確保，以確保對方的合法性。X.509證書則主要用于SOAP API的調(diào)用，基于公開密鑰加密（Public Key Cryptography）的算法，X.509證書也主要有兩部分組成，其一是X.509證書，其二是私鑰，在創(chuàng)建一個(gè)API請求的時(shí)候，工具會(huì)通過私鑰來創(chuàng)建一個(gè)電子簽名，并這個(gè)電子簽名和X5.09證書一并加入到請求中，之后，EC2在處理這個(gè)請求時(shí)，會(huì)使用電子證書中的公鑰來對那個(gè)電子簽名進(jìn)行解密，來確認(rèn)發(fā)送者的合法性，同時(shí)也對這個(gè)電子證書進(jìn)行檢查。
可用區(qū)（Availability zones）
與單純以地點(diǎn)劃分不同數(shù)據(jù)中心的做法不同的是，Amazon為了更好的穩(wěn)定性，引入了區(qū)域（Zone）這個(gè)概念，并有兩種區(qū)域：其一是地理（Region）區(qū)域，其是按照實(shí)際位置劃分的，比如有，美國西海岸區(qū)域和美國東海岸區(qū)域；其二是可用性（Availability）區(qū)域，每個(gè)可用區(qū)采取隔離措施，從而避免一個(gè)可用區(qū)中的故障影響其他可用區(qū)。從EC2的全區(qū)而言，其共有多個(gè)地理區(qū)域，而一個(gè)地理區(qū)域內(nèi)會(huì)包括多個(gè)可用性區(qū)域，所以就算將一組實(shí)例部署到同一個(gè)地理區(qū)域，也要將它們拆分到不同的可用性區(qū)域以避免全部宕機(jī)的危險(xiǎn)，Amazon也會(huì)根據(jù)當(dāng)前的系統(tǒng)健康狀態(tài)和能力自動(dòng)為用戶選擇可用區(qū)。
網(wǎng)絡(luò)方面
在網(wǎng)絡(luò)方面，一個(gè)實(shí)例會(huì)有三類IP地址：公共IP地址、私有IP地址和彈性（Elastic）IP地址。一個(gè)普通的EC2實(shí)例在創(chuàng)建的時(shí)候會(huì)自帶兩個(gè)IP地址，公共IP地址和私有IP地址，公共IP地址由EC2分配的，而且私有IP地址則通過EC2內(nèi)部的DHCP服務(wù)分配，并且他們兩個(gè)地址通過NAT（Network Address Translation，網(wǎng)絡(luò)地址轉(zhuǎn)換）技術(shù)來進(jìn)行相互之間的轉(zhuǎn)換，實(shí)例通過公共IP地址來與外部通信，而使用私有IP地址來與其它EC2實(shí)例進(jìn)行內(nèi)部通信，并且與其它實(shí)例之間的內(nèi)部通信是免費(fèi)的。由于實(shí)例的每次啟動(dòng)，都會(huì)導(dǎo)致其公共IP地址出現(xiàn)變化，而且需要一定時(shí)間才能更新IP地址和DNS之間的映射關(guān)系，所以EC2還提供彈性IP地址，與其它兩個(gè)地址不同的是，其并不與實(shí)例綁定，而是與用戶的賬號進(jìn)行綁定，通過將一個(gè)彈性IP地址和一個(gè)實(shí)例進(jìn)行綁定，那么就算實(shí)例失效了，用戶也能將這個(gè)彈性IP地址映射到另一個(gè)實(shí)例，來保證用戶不會(huì)受到服務(wù)中斷的影響。
