1. 亚马逊云计算 AWS
（ Amazon Web Service ）
电子工业出版社 刘鹏主编《云计算》教材配套课件 6

2. 概述
• Amazon 的云从哪里来
• Amazon 提供的云计算服务
• AWS 的应用案例
• AWS 的业务流程
• AWS 的体系架构及关键技术

3. Amazon 的云从哪里来 ?
• 一个简单的想法
• IaaS ：将硬件设备等基础资源封装成服务供用户
使用
• 主要思想：虚拟
• 优势：动态申请，资源无限

4. Amazon 提供的云计算服务
• 弹性计算云 EC2
• 简单存储服务 S3
• 简单数据库服务 Simple DB
• 简单队列服务 SQS
• 弹性 MapReduce 服务
• 内容推送服务 CloudFront
• 电子商务服务 DevPay
• 灵活支付服务 FPS

5. AWS 的应用案例—— SmugMug
• 为什么选择 AWS
SmugMug 是一家在线照片存储共享网站，拥有数亿照片资
源和几十万付费用户。业务量的急剧增长导致该新兴公司
无法承受巨额的基础设施开销， SmugMug 选择了 Amazon
的 EC2 服务和 S3 服务。应用 AWS 后，仅需 50 人即可完成
如此大的业务量。

6. SmugMug 的基本架构
队列服务 EC2
处理照片
访问 存储
用户 SmugMug 控制器
存储照片
队列服务 S3

7. AWS 的业务流程
• 注册账户
• 资源申请
• 创建虚拟节点
• 将虚拟节点映射到物理节点
• 分割算法
• 数据处理
• 数据同步

8. 基础存储架构 Dynamo
• Dynamo 在 Amazon 服务平台中的地位
• Dynamo 架构的主要技术
问题 采取的相关技术
数据均衡分布 改进的一致性哈希算法，数据备份
数据冲突处理 向量时钟（ vector clock ）
临时故障处理 Hinted handoff （数据回传机制），参数
（ W,R,N ）可调的弱 quorum 机制
永久故障后的恢复 Merkle 哈希树
成员资格以及错误检测 基于 gossip 的成员资格协议和错误检测

9. 数据均衡分布的问题
计算数据键
值的哈希值
节点G
计算节点的
哈希值
• 一致性哈希算法
节点A • 优势：
节点F
-- 负载均衡
节点E
节点B
键k
虚拟
节点A
-- 屏蔽节点处
虚拟
节点B 理能力差异
节点D 节点C
虚拟
节点C
虚拟
节点D

10. Dynamo 的数据冲突处理
• 最终一致性模型
• 向量时钟
（ Vector
Clock ）

11. Dynamo 的临时故障处理机制
• 读写参数 W 、 R 、 N
N ：系统中每条记录的副本数
W ：每次记录成功写操作需要写入的副本数
R ：每次记录读请求最少需要读取的副本数。
• 满足 R+W>N ，用户即可自行配置 R 和 W
• 优势：实现可用性与容错性之间的平衡

12. Dynamo 的永久性故障恢复
• Merkle 哈希树技术
Dynamo 中 Merkle 哈希树的叶子节点是存储数据
所对应的哈希值，父节点是其所有子节点的哈希
值 0 11
1 2 1 15
3 4 5 6 3 4 16 6
7 8 9 10 11 12 13 14 7 8 9 10 17 12 13 14
merkle树A merkle树B

13. 成员资格及错误检测
• 基于 Gossip 协议的成员检测机制
新节
点1
新节
种子节点 点2
（seed）
A
B
C

14. 弹性计算云 EC2
• EC2 是什么
• EC2 的主要特性
• EC2 基本架构及主要概念
• EC2 应用实战

15. EC2 是什么
• EC2 （ Elastic Compute Cloud ）
简言之， EC2 就是一部具有无限采集能力的虚拟
计算机，用户能够用来执行一些处理任务。
• EC2 的场景描述

16. EC2 的主要特性
• 灵活性：可自行配置运行的实例类型、数量，还
可以选择实例运行的地理位置。可以根据用户的
需求随时改变实例的使用数量。
• 低成本：按小时计费
• 安全性： SSH 、可配置的防火墙机制、监控等
• 易用性：用户可以根据亚马逊提供的模块自由构
建自己的应用程序，同时 EC2 还会对用户的服务
请求自动进行负载平衡
• 容错性：弹性 IP

17. EC2 的几个重要概念 (1)
• Amazon 机器映像 AMI （ Amazon Machine
Image ）
—— 由一个操作系统和当虚拟机启动时你想要预
先载入的任何的应用程序组成。
——AMI 是用户整个云计算平台运行的基础，用
户使用 EC2 服务的第一步就是要创建一个自己的
AMI 。
—— 公共 AMI 、私有 AMI 、付费 AMI 、共享 AMI

18. EC2 的几个重要概念 (2)
• 实例 Instance ：用户创建好 AMI 后，实际运行
的系统
High-
Extra High-CPU CPU
资源 Small Large
Large Medium Extra
Large
平台 32 位 64 位 64 位 32 位 64 位
CPU 1ECU 4ECU 8ECU 5ECU 20ECU
内存 1.7G 7.5G 15G 1.7G 7G
存储容量 160G 850G 1690G 350G 1690G
实例类型
m1.small m1.large m1.xlarge c1.medium c1.xlarge
名

19. EC2 的几个重要概念 (3)
• 弹性块存储 EBS （ Elastic Block
Store ）
—— 卷，每个 EBS 最多创建 20 个卷
—— 快照

20. EC2 的几个重要概念 (4)
• 区域
A
EC2
可用区域B3
地理区域B
A
可用区域B1
可用区域A3
地理区域A 可用区域B2
可用区域A1
可用区域A2

21. EC2 的基本架构
弹性块
S3
存储 快照
通过私钥
使用SSH
亚马逊机
方式访问
器映像
EC2 实例 实例 实例
私有IP地址 私有IP地址
存储模块
防火墙
公有IP
地址
Internet

22. EC2 应用实战
• 注册用户，选择支付方式
• 使用 EC2 的几个前提条件
Java Runtime Environment
Amazon EC2 command-line tools
PuTTY & PuTTYgen
• 配置工具
• 运行实例

23. 简单存储服务 S3
• S3 （ Simple Store Service ）的设计思路
• 数据一致性模型

24. S3 的设计思路 (1)
• S3 为任意类型的文件提供临时或永久的存
储服务
• 非传统关系数据库存储模式
—— 简单、高效
—— 存储、读取，非查询

25. S3 的设计思路 (2)
• 基本概念
—— 对象： S3 的基本存储单元（数据、元
数据），数据类型任意
—— 键：对象的唯一标识符
—— 桶：存储对象的容器（不能嵌套、在
S3 中名称唯一、每个用户最多创建 100 个
桶）

26. S3 的设计思路 (3)
桶
对象 对象 对象
键 数据 元数据 访问控制

27. S3 的数据一致性模型
• 冗余存储
• 最终一致性模型
修 返
改 回
数 原
据 内
容
延迟
服务器1 服务器2
延迟
服务器3

28. 简单队列服务 SQS(1)
• 目标：解决低耦合系统间的通信问题，支持分
布式计算机系统之间的工作流
• 特点：简单、无处不在
——“ 在互联网的所有计算机不用安装任何软件或
特殊防火墙配置就可以增加或读消息”
• 处理端： EC2 上的 AMI

29. 简单队列服务 SQS(2)
• 机制：
—— 冗余存储，基于加权随机分布的消息取样
—— 并发管理和故障排除，消息的可见性超时值
与生命周期
消息删除
消息 时
间
未
到
接收 消息未删除 扩展 生命周
可见 不可见 重新计时 期结束
未接收 时间到
终止计时
超过4天

30. 简单队列服务 SQS(3)
队列
消息1 消息2 消息3 ……… 消息n

31. 简单数据库服务 SimpleDB
• SDB 与 S3 的区别
• SDB 与传统关系数据库的区别
• SDB 的基本结构及主要概念

32. SDB 与 S3 的区别
• S3 是专为大型，非结构化的数据块设计的
• SimpleDB 是为复杂的，结构化数据建立的
，支持数据的查找、删除、插入等操作

33. SDB 与关系数据库的区别 (1)
• 传统的关系数据库——表结构
• SDB 树状结构
域
条目
属性
值

34. SDB 的基本结构
用户账户
域1 域2
属性1 属性2
属性3 属性4
条目2 条目1
条目4 条目3
值 值 值 值
值 值 值 值
域3
……

35. SDB 与关系数据库的区别 (2)
• 不能完成的操作 • 新特性：
： —— 无需预定义模式
—— 没有事务的概念 —— 单个属性允许有
—— 不支持连接操作 多个值
—— 实际存储的数据类 —— 支持自动索引
型过于单一
—— 查询结果只包含条
目名称而不包括相应属
性值，返回结果不支持
排序操作

36. 总结—— AWS 的结合使用
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