第 1章 云計算概述1

1.1初識云計算1

1.1.1云計算的定義1

1.1.2計算模式的演進過程4

1.1.3云計算簡史10

1.1.4云計算的推動力11

1.2云計算的公共特征與分類13

1.2.1云計算的公共特征13

1.2.2云計算的分類13

1.2.3與云計算有關(guān)的技術(shù)17

1.3云計算的三元認識論20

1.3.1 云計算作為一種商業(yè)模式20

1.3.2 云計算作為一種計算范式21

1.3.3 云計算作為一種實現(xiàn)方式22

1.4云計算的開源方法論23

1.4.1開源定義和相關(guān)概念23

1.4.2開源的價值和意義25

1.4.3開源發(fā)展歷程26

1.4.4開源是種方法論27

1.4.5開源對云計算人才培養(yǎng)帶來的挑戰(zhàn)28

1.5實踐：GitHub30

1.5.1 GitHub簡介30

1.5.2使用GitHub31

1.5.3 Github界面總覽37

1.6本章小結(jié)38

第 2章 分布式計算39

2.1分布式計算概述39

2.1.1基本概念39

2.1.2分布式計算的原理40

2.2分布式計算的理論基礎(chǔ)41

2.2.1 ACID原則41

2.2.2 CAP理論41

2.2.3 BASE理論44

2.2.4最終一致性45

2.2.5一致性散列46

2.3分布式系統(tǒng)概述49

2.3.1分布式系統(tǒng)的基礎(chǔ)知識49

2.3.2分布式系統(tǒng)的特性50

2.3.3分布式存儲系統(tǒng)實例：Apache Hadoop51

2.4分布式系統(tǒng)的進階53

2.4.1分布式存儲系統(tǒng)54

2.4.2分布式計算系統(tǒng)55

2.4.3分布式資源管理系統(tǒng)57

2.5典型的分布式系統(tǒng)60

2.5.1網(wǎng)格系統(tǒng)60

2.5.2 P2P系統(tǒng)63

2.5.3透明計算65

2.5.4區(qū)塊鏈系統(tǒng)68

2.6本章小結(jié)74

第3章 云計算架構(gòu)75

3.1云計算的本質(zhì)75

3.1.1革命性概念：IT作為服務(wù)75

3.1.2 云之道75

3.1.3云計算系統(tǒng)工程76

3.1.4云數(shù)據(jù)中心77

3.1.5云的工作負載模式77

3.1.6云計算的規(guī)模效應(yīng)79

3.2云計算的架構(gòu)81

3.2.1計算架構(gòu)的進化81

3.2.2一般云計算架構(gòu)的二維視角84

3.3云棧和云體87

3.3.1云棧87

3.3.2云體93

3.3.3 IT作為服務(wù)94

3.4軟件定義的數(shù)據(jù)中心95

3.4.1數(shù)據(jù)中心的歷史96

3.4.2繼續(xù)發(fā)展的推動力98

3.4.3軟件定義的必要性99

3.4.4軟件定義數(shù)據(jù)中心的架構(gòu)分析100

3.4.5軟件定義數(shù)據(jù)中心的發(fā)展102

3.5實踐：OpenStack104

3.5.1 OpenStack是什么？104

3.5.2 OpenStack組件介紹107

3.5.3體驗使用OpenStack108

3.6本章小結(jié)109

第4章 虛擬化技術(shù)110

4.1虛擬化的定義110

4.2服務(wù)器虛擬化111

4.2.1 x86架構(gòu)對虛擬化的限制112

4.2.2全虛擬化113

4.2.3半虛擬化114

4.2.4硬件輔助虛擬化114

4.3商用虛擬機技術(shù)115

4.4新型硬件虛擬化117

4.4.1硬件虛擬化背景117

4.4.2硬件虛擬化的代表118

4.4.3硬件虛擬化的未來119

4.5實踐：Xen虛擬化技術(shù)120

4.5.1 Xen的歷史120

4.5.2 Xen功能概覽120

4.5.3 Xen實際操作121

4.6實踐：KVM虛擬化技術(shù)125

4.6.1 KVM簡介125

4.6.2 KVM的基本安裝操作125

4.7輕量級虛擬化130

4.7.1容器技術(shù)簡介130

4.7.2容器與虛擬機的對比131

4.7.3 容器背后的內(nèi)核知識132

4.8實踐：Docker容器134

4.8.1安裝Docker134

4.8.2運行第 一個Docker容器136

4.9本章小結(jié)137

第5章 分布式存儲138

5.1分布式存儲的基礎(chǔ)138

5.1.1基本概念138

5.1.2分布式存儲分類139

5.1.3分布式存儲的發(fā)展歷史141

5.2文件存儲144

5.2.1單機文件系統(tǒng)144

5.2.2網(wǎng)絡(luò)文件系統(tǒng)144

5.2.3并行文件系統(tǒng)145

5.2.4分布式文件系統(tǒng)146

5.2.5高通量文件系統(tǒng)146

5.3從單機存儲系統(tǒng)到分布式存儲系統(tǒng)147

5.3.1單機存儲系統(tǒng)147

5.3.2分布式存儲系統(tǒng)148

5.4實踐：分布式存儲系統(tǒng)Ceph152

5.4.1概述152

5.4.2設(shè)計思想153

5.4.3整體架構(gòu)154

5.4.4集群部署156

5.5本章小結(jié)160

第6章 云計算網(wǎng)絡(luò)161

6.1基本概念161

6.1.1計算機網(wǎng)絡(luò)161

6.1.2覆蓋網(wǎng)絡(luò)162

6.1.3大二層網(wǎng)絡(luò)164

6.1.4租戶網(wǎng)絡(luò)164

6.2數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)：云計算的骨架165

6.2.1數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)拓撲165

6.2.2用 Mininet 搭建數(shù)據(jù)中心仿真環(huán)境167

6.3網(wǎng)絡(luò)虛擬化169

6.3.1靈活控制：軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）170

6.3.2快速部署：網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化（NFV）176

6.4租戶網(wǎng)絡(luò)管理179

6.4.1網(wǎng)絡(luò)功能即服務(wù)（Network Function as a Service）180

6.4.2 OpenStack Neutron180

6.4.3 Group-Based Policy183

6.5實踐：用Mininet搭建OpenFlow實驗環(huán)境185

6.5.1 Mininet入門186

6.5.2 Mininet實驗187

6.6本章小結(jié)189

第7章 云計算安全190

7.1云安全概述190

7.1.1云計算安全挑戰(zhàn)190

7.1.2云計算安全現(xiàn)狀193

7.1.3云計算安全技術(shù)框架193

7.1.4云計算安全關(guān)鍵技術(shù)195

7.2虛擬機安全196

7.2.1虛擬化軟件棧安全威脅197

7.2.2虛擬化軟件棧安全防御201

7.2.3虛擬化安全總結(jié)202

7.3云存儲安全203

7.3.1云存儲的安全需求203

7.3.2安全云存儲系統(tǒng)概述204

7.3.3安全云存儲系統(tǒng)的一般架構(gòu)204

7.3.4安全云存儲系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)205

7.4云數(shù)據(jù)安全207

7.4.1云數(shù)據(jù)面臨的安全威脅208

7.4.2云數(shù)據(jù)安全研究內(nèi)容209

7.4.3云數(shù)據(jù)安全研究進展209

7.5實踐：全同態(tài)加密算法210

7.5.1 HElib庫的調(diào)試與分析210

7.5.2 FHE-CODE的調(diào)試與分析212

7.5.3全同態(tài)加密方案對比與分析213

7.6本章小結(jié)216

第8章 云原生應(yīng)用的開發(fā)217

8.1云原生的相關(guān)概念217

8.1.1云原生簡介217

8.1.2云原生的內(nèi)容218

8.1.3云原生應(yīng)用的技術(shù)手段222

8.2云原生應(yīng)用開發(fā)實踐的12要素225

8.3云原生應(yīng)用開發(fā)234

8.3.1云原生應(yīng)用開發(fā)的原則234

8.3.2云原生的落地：Kubernetes236

8.4實踐：基于Node.js的云原生應(yīng)用開發(fā)238

8.5本章小結(jié)245

第9章 云計算操作系統(tǒng)246

9.1計算機軟件與操作系統(tǒng)246

9.1.1計算機軟件的發(fā)展246

9.1.2操作系統(tǒng)的發(fā)展簡史247

9.1.3操作系統(tǒng)的軟件定義本質(zhì)249

9.2 UNIX類操作系統(tǒng)的發(fā)展250

9.2.1 UNIX系統(tǒng)簡介250

9.2.2 UNIX家族的演化251

9.2.3類UNIX系統(tǒng)的發(fā)展253

9.2.4 UNIX系統(tǒng)的展望254

9.3云操作系統(tǒng)概述255

9.3.1基本概念255

9.3.2云操作系統(tǒng)實例256

9.3.3云操作系統(tǒng)的挑戰(zhàn)257

9.3.4新一代云操作系統(tǒng)的職責(zé)與功能258

9.4云計算編程模型與環(huán)境259

9.4.1云計算環(huán)境下的編程困惑259

9.4.2云計算編程模型260

9.5云操作系統(tǒng)的資源調(diào)度262

9.5.1資源調(diào)度簡介263

9.5.2云操作系統(tǒng)下資源調(diào)度的挑戰(zhàn)263

9.5.3云計算資源調(diào)度的策略和算法264

9.6實踐：Mesos266

9.6.1 Mesos架構(gòu)267

9.6.2 Mesos設(shè)計解讀269

9.6.3 在Mesos上運行Spark270

9.6.4 Mesos實現(xiàn)容器編排272

9.7本章小結(jié)273

第 10章 云端軟件274

10.1從軟件到云件274

10.1.1云件的基本概念274

10.1.2從軟件到云件的變遷275

10.1.3云件的關(guān)鍵技術(shù)279

10.1.4云件的開發(fā)、部署和運行模式280

10.2云件系統(tǒng)的架構(gòu)設(shè)計與運行原理281

10.2.1計算與存儲的分離的設(shè)計理念281

10.2.2基于微服務(wù)架構(gòu)的云件模型282

10.2.3云件的系統(tǒng)級架構(gòu)設(shè)計286

10.3云件的開發(fā)模式與效果289

10.3.1云件的開發(fā)模式289

10.3.2云件的效果展示292

10.4云件在大規(guī)模在線實訓(xùn)平臺中的應(yīng)用293

10.4.1實訓(xùn)平臺提出的背景293

10.4.2構(gòu)建基于云件系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)工程實訓(xùn)平臺294

10.5實踐：云件應(yīng)用開發(fā)實例298

10.6本章小結(jié)300

第 11章 云計算運維301

11.1云服務(wù)環(huán)境的監(jiān)控301

11.1.1云監(jiān)控概述301

11.1.2云監(jiān)控特性302

11.1.3云監(jiān)控需求302

11.1.4云監(jiān)控結(jié)構(gòu)304

11.1.5關(guān)鍵技術(shù)306

11.2云監(jiān)控解決方案308

11.2.1云監(jiān)控的通用技術(shù)308

11.2.2容器的監(jiān)控310

11.3智能運維314

11.3.1智能運維的歷史315

11.3.2智能運維的內(nèi)容316

11.3.3 AIOps的關(guān)鍵場景與技術(shù)319

11.3.4智能運維的展望326

11.4實例：智能運維在大視頻運維中的應(yīng)用327

11.4.1背景介紹327

11.4.2人工智能技術(shù)在大視頻運維系統(tǒng)中的應(yīng)用328

11.5本章小結(jié)333

第 12章 桌面云334

12.1桌面云概述334

12.1.1桌面云的發(fā)展歷史334

12.1.2什么是桌面云？335

12.2桌面云架構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)337

12.2.1傳輸協(xié)議337

12.2.2服務(wù)層340

12.2.3資源層341

12.2.4安全342

12.2.5桌面云面臨的挑戰(zhàn)344

12.3桌面云典型應(yīng)用案例344

12.3.1桌面云在政府中的應(yīng)用345

12.3.2桌面云在運營商中的應(yīng)用346

12.3.3桌面云在教育中的應(yīng)用348

12.3.4桌面云在電力中的應(yīng)用349

12.3.5桌面云在醫(yī)療中的應(yīng)用352

12.3.6桌面云在工業(yè)中的應(yīng)用354

12.4實踐：基于OpenStack的桌面云355

12.4.1Windows鏡像的制作355

12.4.2配置SPICE實現(xiàn)遠程訪問359

12.5本章小結(jié)360

第 13章 軟件開發(fā)云361

13.1軟件開發(fā)云的概念361

13.1.1傳統(tǒng)軟件開發(fā)中的挑戰(zhàn)361

13.1.2云計算給軟件開發(fā)帶來的新可能362

13.1.3云時代的軟件開發(fā)363

13.2華為軟件開發(fā)云服務(wù)364

13.2.1軟件交付的趨勢和挑戰(zhàn)364

13.2.2 DevCloud是什么 365

13.2.3 DevCloud核心理念366

13.3DevCloud技術(shù)方案366

13.3.1 DevCloud總體架構(gòu)366

13.3.2 DevCloud主要服務(wù)367

13.4實踐：DevCloud實戰(zhàn)368

13.4.1 DevCloud登錄368

13.4.2項目管理369

13.4.3代碼托管370

13.4.4構(gòu)建373

13.4.5測試374

13.4.6發(fā)布375

13.4.7部署376

13.4.8流水線377

13.5本章小結(jié)378

第 14章 大數(shù)據(jù)與人工智能379

14.1什么是大數(shù)據(jù)？379

14.1.1大數(shù)據(jù)的發(fā)展背景379

14.1.2大數(shù)據(jù)的定義381

14.1.3大數(shù)據(jù)的技術(shù)383

14.2什么是人工智能？385

14.2.1人工智能的歷史及概念385

14.2.2 人工智能的特征與參考框架388

14.2.3 人工智能的發(fā)展趨勢390

14.3云計算、大數(shù)據(jù)與人工智能的關(guān)系392

14.3.1云計算與大數(shù)據(jù)的融合393

14.3.2云計算與人工智能的融合394

14.4本章小結(jié)395

參考文獻396

論文閱讀399