本書為云計算及相關技術的入門教材。本書從云計算的概念、技術與構架幾個方面入手，對云計算及相關技術進行較為細致的介紹，具體涉及云計算相關的處理技術（虛擬化技術）、通信技術（計算機網(wǎng)絡技術）和存儲技術（存儲及分布式存儲技術）；同時結合云典型應用案例介紹開源的云計算管理平臺項目OpenStack及被廣泛應用的容器技術；最后介紹云計算發(fā)展的趨勢。本書旨在為讀者提供云計算領域較為完整的知識架構，為讀者今后從事云計算、大數(shù)據(jù)等相關領域的研究、開發(fā)等工作或繼續(xù)學習深造打下基礎。另外，本書每章后都配有相應的習題，以便讀者鞏固所學知識。
1.本書為華為ICT認證系列叢書之一，面向高校數(shù)據(jù)科學、大數(shù)據(jù)、人工智能等專業(yè)，包括華為ICT 學院學生，也可以作為其他專業(yè)的輔助教材；
2.本書摒棄了以清單羅列知識點的生硬做法，用邏輯性更強的文字描述知識點與知識點之間的聯(lián)系；
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王偉，華東師范大學教授，博士生導師，中國計算機學會高級會員、中國計算機學會教育工作委員會委員、中國計算機學會大數(shù)據(jù)專委會通訊委員、開源社理事會成員。IBM中國優(yōu)秀教師獎教金、Google獎教金獲得者，榮獲“第二屆中國大數(shù)據(jù)創(chuàng)新百人”稱號。
第 1章 云計算概述 1
1.1 無處不在的云計算 1
1.2 云計算的特點 3
1.2.1 按需自助服務 3
1.2.2 廣泛的網(wǎng)絡接入 4
1.2.3 資源池化 4
1.2.4 快速彈性伸縮 4
1.2.5 可計量服務 5
1.3 云計算的定義 6
1.4 云計算的起源和發(fā)展 9
1.4.1 網(wǎng)絡及互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展史 9
1.4.2 計算模式的發(fā)展史 11
1.4.3 云計算的推動力 16
1.4.4 云計算的發(fā)展 18
1.5 云計算的優(yōu)勢 18
1.6 云計算的分類 19
1.6.1 按照運營模式分類 19
1.6.2 按照服務模式分類 21
1.7 云使能技術 23
1.7.1 寬帶網(wǎng)絡和Internet架構 23
1.7.2 數(shù)據(jù)中心技術 25
1.7.3 虛擬化技術 25
1.7.4 Web技術 26
1.7.5 多租戶技術 28
1.7.6 服務技術 28
1.8 多角度認識云計算 30
1.8.1 云計算的三元認識論 30
1.8.2 云計算的開源方法論 34
1.9 習題 37
第 2章 云計算機制 39
2.1 云基礎設施機制 39
2.1.1 邏輯網(wǎng)絡邊界 39
2.1.2 虛擬服務器 40
2.1.3 云存儲設備 41
2.1.4 云使用監(jiān)控 44
2.1.5 資源復制 46
2.2 云管理機制 46
2.2.1 遠程管理系統(tǒng) 47
2.2.2 資源管理系統(tǒng) 48
2.2.3 SLA管理系統(tǒng) 49
2.2.4 計費管理系統(tǒng) 49
2.3 云安全機制 50
2.3.1 加密 50
2.3.2 散列 51
2.3.3 數(shù)字簽名 52
2.3.4 公鑰基礎設施 53
2.3.5 身份與訪問管理 54
2.3.6 單點登錄 54
2.3.7 基于云的安全組 55
2.3.8 強化的虛擬服務器映像 56
2.4 基本云架構 57
2.4.1 負載分布架構 57
2.4.2 資源池架構 58
2.4.3 動態(tài)可擴展架構 58
2.4.4 彈性資源容量架構 59
2.4.5 服務負載均衡架構 60
2.4.6 云爆發(fā)架構 61
2.4.7 彈性磁盤供給架構 61
2.4.8 冗余存儲架構 62
2.5 習題 63
第3章 虛擬化技術 65
3.1 虛擬化技術簡介 65
3.1.1 虛擬化的定義 65
3.1.2 虛擬化技術的發(fā)展 66
3.1.3 虛擬化技術的優(yōu)勢 67
3.1.4 虛擬化技術的常見類型 68
3.2 服務器虛擬化的基礎知識 69
3.2.1 系統(tǒng)虛擬化 69
3.2.2 服務器虛擬化 70
3.2.3 典型實現(xiàn) 70
3.2.4 全虛擬化 71
3.2.5 半虛擬化 72
3.2.6 主流服務器虛擬化技術 73
3.3 服務器虛擬化的支撐技術 73
3.3.1 CPU虛擬化 73
3.3.2 內(nèi)存虛擬化 75
3.3.3 設備與I/O虛擬化 76
3.3.4 存儲虛擬化 78
3.3.5 網(wǎng)絡虛擬化 78
3.3.6 桌面虛擬化 79
3.4 虛擬機的主要功能 80
3.4.1 虛擬機快照 80
3.4.2 虛擬機快速部署與克隆 81
3.4.3 虛擬機備份 82
3.4.4 虛擬化集群 82
3.4.5 虛擬機資源熱添加 83
3.4.6 NUMA 84
3.5 KVM 84
3.5.1 KVM簡介 84
3.5.2 KVM的虛擬化技術 85
3.6 FusionCompute 86
3.6.1 FusionCompute簡介 86
3.6.2 FusionCompute的計算虛擬化 88
3.6.3 FusionCompute的存儲虛擬化 91
3.6.4 FusionCompute的網(wǎng)絡虛擬化 92
3.7 桌面云 93
3.7.1 桌面云概述 93
3.7.2 桌面云架構與關鍵技術 93
3.7.3 桌面云典型應用案例 94
3.7.4 FusionAccess簡介 95
3.8 習題 96
第4章 云計算中的網(wǎng)絡基礎知識 97
4.1 計算機網(wǎng)絡概述 97
4.1.1 計算機網(wǎng)絡的基本概念 97
4.1.2 計算機網(wǎng)絡的形成與發(fā)展 98
4.1.3 計算機網(wǎng)絡的定義與功能 100
4.1.4 計算機網(wǎng)絡的組成 100
4.1.5 計算機網(wǎng)絡的分類 101
4.1.6 計算機網(wǎng)絡的拓撲結構 103
4.2 計算機網(wǎng)絡的基本原理 104
4.2.1 網(wǎng)絡的分層與封裝 105
4.2.2 物理層 106
4.2.3 數(shù)據(jù)鏈路層 106
4.2.4 網(wǎng)絡層 107
4.2.5 傳輸層 107
4.2.6 應用層 108
4.3 網(wǎng)絡互連設備 108
4.3.1 中繼器和集線器 108
4.3.2 網(wǎng)橋和交換機 109
4.3.3 路由器 110
4.4 網(wǎng)絡虛擬化 112
4.4.1 網(wǎng)絡虛擬化概述 112
4.4.2 傳統(tǒng)的網(wǎng)絡虛擬化 112
4.4.3 基于虛擬交換機的虛擬網(wǎng)絡 116
4.4.4 華為虛擬化產(chǎn)品的網(wǎng)絡特性 121
4.5 軟件定義網(wǎng)絡 124
4.5.1 SDN簡介 124
4.5.2 SDN發(fā)展簡史 125
4.5.3 SDN體系結構 127
4.5.4 SDN關鍵技術 128
4.5.5 SDN的優(yōu)勢 129
4.6 習題 130
第5章 云計算中的存儲基礎知識 132
5.1 存儲的基礎知識 132
5.1.1 存儲的發(fā)展和技術演進 132
5.1.2 存儲的前沿技術和發(fā)展趨勢 135
5.1.3 常見的存儲產(chǎn)品和解決方案 136
5.1.4 云存儲的數(shù)據(jù)安全技術 137
5.2 基本存儲單元 138
5.2.1 機械硬盤 138
5.2.2 固態(tài)硬盤 140
5.3 網(wǎng)絡存儲 142
5.3.1 DAS 142
5.3.2 SAN 143
5.3.3 NAS 146
5.4 存儲可靠性技術 149
5.4.1 傳統(tǒng)RAID技術 149
5.4.2 RAID 2.0 + 技術 151
5.5 存儲虛擬化 155
5.5.1 I/O通路的虛擬化 155
5.5.2 塊級和文件級的存儲虛擬化 157
5.5.3 基于主機的存儲虛擬化 161
5.5.4 基于存儲設備的存儲虛擬化 161
5.5.5 基于網(wǎng)絡的存儲虛擬化 161
5.5.6 存儲虛擬化產(chǎn)品及應用 162
5.6 分布式存儲 163
5.6.1 云存儲概述 163
5.6.2 HDFS 164
5.6.3 對等存儲系統(tǒng) 166
5.7 習題 168
第6章 OpenStack 169
6.1 OpenStack概述 169
6.1.1 OpenStack架構 169
6.1.2 OpenStack核心組件 170
6.1.3 OpenStack組件邏輯關系 171
6.2 OpenStack操作界面管理 172
6.2.1 OpenStack操作界面簡介 172
6.2.2 OpenStack操作界面的架構和功能 172
6.3 OpenStack認證管理 173
6.3.1 OpenStack認證服務簡介 173
6.3.2 OpenStack認證服務原理 175
6.4 OpenStack鏡像管理 176
6.4.1 OpenStack鏡像服務簡介 176
6.4.2 OpenStack鏡像服務原理 177
6.5 OpenStack計算管理 177
6.5.1 OpenStack計算服務簡介 177
6.5.2 OpenStack計算服務原理 178
6.6 OpenStack存儲管理 180
6.6.1 OpenStack存儲服務簡介 180
6.6.2 OpenStack存儲服務原理 181
6.7 OpenStack網(wǎng)絡管理 184
6.7.1 Linux網(wǎng)絡虛擬化基礎 184
6.7.2 OpenStack網(wǎng)絡服務簡介、架構 187
6.7.3 OpenStack網(wǎng)絡服務原理、流程 188
6.7.4 OpenStack網(wǎng)絡服務典型場景分析 189
6.8 OpenStack編排管理 190
6.8.1 OpenStack編排服務簡介 190
6.8.2 OpenStack編排服務架構 191
6.8.3 OpenStack編排服務原理 192
6.8.4 OpenStack編排服務與配置管理工具集成 192
6.9 OpenStack故障管理 193
6.9.1 OpenStack故障處理 194
6.9.2 OpenStack故障處理工具 195
6.9.3 OpenStack故障處理案例 196
6.9.4 OpenStack故障處理的相關
項目 198
6.10 習題 199
第7章 容器技術 201
7.1 容器技術概述 201
7.1.1 容器技術簡介 201
7.1.2 容器鏡像 205
7.1.3 容器網(wǎng)絡 210
7.1.4 容器存儲 213
7.1.5 容器底層實現(xiàn)技術 216
7.2 Kubernetes概述 217
7.2.1 Kubernetes簡介 217
7.2.2 Kubernetes管理對象 219
7.2.3 Kubernetes服務 221
7.2.4 Kubernetes網(wǎng)絡 223
7.2.5 Kubernetes存儲 226
7.2.6 Kubernetes服務質量 229
7.2.7 Kubernetes資源管理 231
7.3 習題 234
第8章 云計算及其他新興技術 236
8.1 云計算發(fā)展趨勢 236
8.1.1 云計算在國內(nèi)的發(fā)展及趨勢 236
8.1.2 云計算在國外的發(fā)展及趨勢 237
8.1.3 云計算未來發(fā)展需解決的問題及展望 238
8.2 與云計算相關的其他領域 239
8.2.1 物聯(lián)網(wǎng) 239
8.2.2 大數(shù)據(jù) 241
8.2.3 人工智能 243
8.2.4 5G 244
8.3 其他新興技術簡介 245
8.3.1 邊緣計算和霧計算 245
8.3.2 微服務 247
8.3.3 無服務器計算 249
8.4 習題 251
參考文獻 253
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