云计算技术-2024fa-回忆版
云计算技术 2024 年春季学期 的回忆版真题，来源于计算机速通之家 | QQ 群号：468081841。
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云计算和人工智能，物联网，移动互联网，大数据的联系
云计算为人工智能、物联网、移动互联网和大数据等技术提供了强大的计算和存储基础设施支持。通过云计算，企业和个人可以按需获取计算资源，快速部署和扩展应用程序，从而更高效地处理和分析大量数据，支持智能化应用的发展。
人工智能、物联网、移动互联网和大数据技术的发展都依赖于云计算提供的弹性计算能力和海量存储资源。云计算使得这些技术能够更好地协同工作，实现数据的实时采集、处理和分析，推动智能化应用的广泛应用。
简述 KVM 架构
KVM (Kernel-based Virtual Machine) 是适用于 Linux 操作系统的开源虚拟化技术。使用 KVM，Linux 可以作为运行多个隔离虚拟机(VM)的虚拟机管理程序。
KVM(Kernel-based Virtual Machine)架构是一种基于Linux内核的开源虚拟化解决方案，其核心架构主要由两个关键部分组成：
1. KVM 内核模块
KVM 架构的基本结构由 KVM 驱动构成，该驱动已成为 Linux 内核的一个模块。 KVM 内核模块主要负责虚拟机的创建、虚拟内存的分配、VCPU 寄存器的读写以及 VCPU 的运行。 该模块利用现代处理器中的硬件虚拟化扩展(如 Intel VT-x、AMD-V)来实现高效的虚拟化。 每个虚拟机在 KVM 架构中被视为一个独立的进程，具有自己的资源空间。
2. QEMU-KVM组件
KVM 整体架构主要由 KVM 模块和 QEMU-KVM 两个模块组成。 QEMU-KVM 运行在用户空间，负责设备模拟、I/O 虚拟化以及管理虚拟机的外设。 QEMU 为虚拟机提供磁盘、网络、显示等设备的模拟，是连接各个模式间转换的桥梁。
架构特点：
- KVM 将 Linux 内核转变为一个全功能的 hypervisor(Type-2类型)。
- KVM 基于 Linux 内核机制实现 CPU 虚拟化、内存虚拟化和外设虚拟化等主要功能。
- 作为一种完全虚拟化技术，KVM 能支持在相应硬件上能运行的几乎所有操作系统，包括 Linux、Windows、FreeBSD、MacOS 等。
这种架构设计使 KVM 能够充分利用 Linux 内核的稳定性和性能，同时通过硬件辅助虚拟化技术提供接近原生的性能表现。
虚拟机监视器作用
虚拟机监视器(Hypervisor)是管理虚拟机的核心软件组件。它的主要作用包括：
- 资源分配：虚拟机监视器负责将物理硬件资源(如 CPU、内存、存储和网络)分配给多个虚拟机，确保每个虚拟机能够独立运行。
- 隔离：虚拟机监视器提供虚拟机之间的隔离，确保一个虚拟机的故障或安全问题不会影响其他虚拟机。
- 虚拟化管理：它管理虚拟机的生命周期，包括创建、启动、暂停、恢复和销毁虚拟机。
- 性能优化：虚拟机监视器通过优化资源使用和调度，提高虚拟机的性能和效率。
- 安全性：虚拟机监视器提供安全机制，防止未经授权的访问和攻击，保护虚拟机和宿主机的安全。
CAP
一个分布式系统最多只能同时满足一致性(Consistency)、可用性(Availability)和分区容错性(Partition tolerance)这三项中的两项.
- 一致性 指“All nodes see the same data at the same time”，即更新操作成功并返 回客户端完成后，所有节点在同一时间的数据完全一致。对于一致性，可以分 为从客户端和服务端两个不同的视角来看。
- 可用性 指“Reads and writes always succeed”，即服务一直可用，而且是在正常的响应时间内。对于一个可用性的分布式系统，每一个非故障的节点必须对每一个请求作出响应。也就是该系统使用的任何算法必须最终终止。
- 分区容错性 指"The system continues to operate despite arbitrary message loss or failure of art of the system"，也就是指分布式系统在遇到某节点或网络 分区故障的时候，仍然能够对外提供满足一致性和可用性的服务.
软件定义网络的定义，架构图和解释
软件定义网络(SDN，Software-Defined Networking)是网络虚拟化的一种实现方式，其核心技术 OpenFlow 通过将网络设备的控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络作为管道变得更加智能，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。 主要功能是解决如何让网络的控制逻辑更好地控制网络中交换机和路由器的行为。
软件定义网络分为数据层、控制层、应用层三层。数据层负责报文转发，由网络底层的物理转发设备组成；控制层由网络控制器实现，负责将设备的分布状态抽象成全网视图，以便众多应用能够通过全网信息进行网络的统一配置；应用层提供具体的业务服务。
数据层与控制层之间的接口称为南向接口，南向接口确保转发设备完成状态上报、数据转发的任务；应用层与控制层的接口是北向接口，北向接口确保应用层业务掌握全网信息，并通过软件编程方式调用所需网络资源，方便网络配置和应用部署等业务的快速推进。
控制层内部的接口称为东西向接口，用于各控制器间的消息交互。网络控制器作为软件定义网络的核心组成，负责在网络设备与上层应用之间提供桥梁作用，为应用层提供编程接口使得上层应用能够操作底层网络设备；同时屏蔽底层网络设备，开放数据层的可编程能力。
轻量级虚拟化技术是什么？代表？和传统虚拟化技术对比的优势和不足是？
定义：轻量化虚拟化技术(Lightweight Virtualization Technology)，通常指的是容器化技术，如 Docker。与传统的虚拟化技术(如 VMware 和 Hyper-V)相比，轻量化虚拟化技术通过共享宿主机的操作系统内核，实现了更高效的资源利用和更快的启动速度。
| 层面 | 传统虚拟化技术 | 轻量化虚拟化技术 |
|---|---|---|
| 性能 | 较低，存在较大的性能开销 | 较高，接近原生性能 |
| 资源开销 | 较大，需要分配大量的资源给每个虚拟机 | 较小，共享宿主机的资源 |
| 安全性 | 较高，虚拟机之间隔离性强 | 较低，容器之间隔离性较弱 |
简述租户网络
租户网络(Tenant Network)是云计算环境中为不同租户(用户或组织)提供的隔离网络环境。每个租户网络都是独立的，允许租户在共享的物理基础设施上运行其应用程序和服务，同时确保其网络流量与其他租户隔离开来。
HDFS 支不支持并发访问和随机读写
HDFS(Hadoop 分布式文件系统)主要设计用于大规模数据存储和处理，支持高吞吐量的数据访问。HDFS 支持并发访问，允许多个客户端同时读取数据。然而，HDFS 不支持随机读写操作，主要是为了优化大文件的顺序读写性能。HDFS 更适合处理大规模的批处理任务，而不是需要频繁随机访问的小文件操作。
OpenStack 部署了什么服务，画架构图
Understanding OpenStack | Red Hat
OpenStack 是一个开源的云计算平台，提供了一套完整的服务来构建和管理公共和私有云环境。OpenStack 的主要组件包括：
| 项目 | 代码名称 | 描述 |
|---|---|---|
| 计算(Compute) | Nova | 管理虚拟机资源，包括 CPU、内存、磁盘和网络接口 |
| 网络(Networking) | Neutron | 提供虚拟机网络接口资源，包括 IP 寻址、路由和软件定义网络(SDN) |
| 对象存储(Object Storage) | Swift | 提供可通过 RESTful API 访问的对象存储 |
| 块存储(Block Storage) | Cinder | 为虚拟机提供块(传统磁盘)存储 |
| 身份认证服务(Identity) | Keystone | 为 OpenStack 组件提供基于角色的访问控制(RBAC)和授权服务 |
| 镜像服务(Image Service) | Glance | 管理虚拟机磁盘镜像，为虚拟机和快照(备份)服务提供镜像 |
| 仪表盘(Dashboard) | Horizon | 为 OpenStack 提供基于 Web 的图形界面 |
| 计量服务(Telemetry) | Ceilometer | 集中为 OpenStack 各个组件收集计量和监控数据 |
| 编排服务(Orchestration) | Heat | 为 OpenStack 环境提供基于模板的云应用编排服务 |
