本書系統(tǒng)地講解了云計算的知識框架，包括云計算的三大認識角度（商業(yè)模式、計算范式、實現方式）、四個關鍵技術（計算、存儲、網絡、安全）、四種開發(fā)運維維度（云原生應用、云操作系統(tǒng)、云端軟件、云運維），以及三大應用場景（云桌面、開發(fā)云、大數據與人工智能）。
本書在大部分的章中安排了一個或多個基于開源軟件的實訓內容，以幫助讀者更有效地動手實踐，包括GitHub、Hadoop、OpenStack、KVM、Docker、Ceph、Mininet、Mesos、Kubernetes等。
1.云計算專家，同濟大學教授力作
2.華為公司提供真實企業(yè)開發(fā)案例
3.提供典型開源軟件實訓與案例
4.突出云計算系統(tǒng)內容，包括分布式計算、云計算架構、虛擬化技術及行業(yè)應用等
5.配套數字課程資源實訓平臺，并提供多媒體課件、案例代碼等豐富的配套資源
同濟大學計算機科學與技術系副教授，博士生導師，中國計算機學會會員，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據專委會通訊委員、中國計算機學會體系結構專委會委員、上海計算機學會體系結構專委會委員、開源社理事會成員。榮獲第 二屆中國大數據創(chuàng)新百人稱號。
美國Wisconsin大學Madison分校作訪問學者，美國Florida大學作CSC訪問學者，曾掛職于上海徐匯區(qū)行政服務中心（副主任）。入選《同濟大學青年人才培養(yǎng)行動計劃》、《同濟大學青年英才計劃（青年教師計劃）》及《同濟大學青年英才計劃（青年教學科研骨干計劃）》。研究方向包括：云計算、大數據、時序數據分析、大規(guī)模在線學習系統(tǒng)
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與云計算有關的技術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74
第3章 云計算架構75
3.1云計算的本質75
3.1.1革命性概念：IT作為服務75
3.1.2 云之道75
3.1.3云計算系統(tǒng)工程76
3.1.4云數據中心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79
3.2云計算的架構81
3.2.1計算架構的進化81
3.2.2一般云計算架構的二維視角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94
3.4軟件定義的數據中心95
3.4.1數據中心的歷史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軟件定義數據中心的架構分析100
3.4.5軟件定義數據中心的發(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109
第4章 虛擬化技術110
4.1虛擬化的定義110
4.2服務器虛擬化111
4.2.1 x86架構對虛擬化的限制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137
第5章 分布式存儲138
5.1分布式存儲的基礎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網絡文件系統(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設計思想153
5.4.3整體架構154
5.4.4集群部署156
5.5本章小結160
第6章 云計算網絡161
6.1基本概念161
6.1.1計算機網絡161
6.1.2覆蓋網絡162
6.1.3大二層網絡164
6.1.4租戶網絡164
6.2數據中心網絡：云計算的骨架165
6.2.1數據中心網絡拓撲165
6.2.2用 Mininet 搭建數據中心仿真環(huán)境167
6.3網絡虛擬化169
6.3.1靈活控制：軟件定義網絡（SDN）170
6.3.2快速部署：網絡功能虛擬化（NFV）176
6.4租戶網絡管理179
6.4.1網絡功能即服務（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云計算安全現狀193
7.1.3云計算安全技術框架193
7.1.4云計算安全關鍵技術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204
7.3.4安全云存儲系統(tǒng)的關鍵技術205
7.4云數據安全207
7.4.1云數據面臨的安全威脅208
7.4.2云數據安全研究內容209
7.4.3云數據安全研究進展209
7.5實踐：全同態(tài)加密算法210
7.5.1 HElib庫的調試與分析210
7.5.2 FHE-CODE的調試與分析212
7.5.3全同態(tài)加密方案對比與分析213
7.6本章小結216
第8章 云原生應用的開發(fā)217
8.1云原生的相關概念217
8.1.1云原生簡介217
8.1.2云原生的內容218
8.1.3云原生應用的技術手段222
8.2云原生應用開發(fā)實踐的12要素225
8.3云原生應用開發(fā)234
8.3.1云原生應用開發(fā)的原則234
8.3.2云原生的落地：Kubernetes236
8.4實踐：基于Node.js的云原生應用開發(fā)238
8.5本章小結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)的資源調度262
9.5.1資源調度簡介263
9.5.2云操作系統(tǒng)下資源調度的挑戰(zhàn)263
9.5.3云計算資源調度的策略和算法264
9.6實踐：Mesos266
9.6.1 Mesos架構267
9.6.2 Mesos設計解讀269
9.6.3 在Mesos上運行Spark270
9.6.4 Mesos實現容器編排272
9.7本章小結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云件的關鍵技術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)的架構設計與運行原理281
10.2.1計算與存儲的分離的設計理念281
10.2.2基于微服務架構的云件模型282
10.2.3云件的系統(tǒng)級架構設計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)模在線實訓平臺中的應用293
10.4.1實訓平臺提出的背景293
10.4.2構建基于云件系統(tǒng)的大數據工程實訓平臺294
10.5實踐：云件應用開發(fā)實例298
10.6本章小結300
第 11章 云計算運維301
11.1云服務環(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)控結構304
11.1.5關鍵技術306
11.2云監(jiān)控解決方案308
11.2.1云監(jiān)控的通用技術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智能運維的內容316
11.3.3 AIOps的關鍵場景與技術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用327
11.4.1背景介紹327
11.4.2人工智能技術在大視頻運維系統(tǒng)中的應用328
11.5本章小結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桌面云架構與關鍵技術337
12.2.1傳輸協(xié)議337
12.2.2服務層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桌面云典型應用案例344
12.3.1桌面云在政府中的應用345
12.3.2桌面云在運營商中的應用346
12.3.3桌面云在教育中的應用348
12.3.4桌面云在電力中的應用349
12.3.5桌面云在醫(yī)療中的應用352
12.3.6桌面云在工業(yè)中的應用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實現遠程訪問359
12.5本章小結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技術方案366
13.3.1 DevCloud總體架構366
13.3.2 DevCloud主要服務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378
第 14章 大數據與人工智能379
14.1什么是大數據？379
14.1.1大數據的發(fā)展背景379
14.1.2大數據的定義381
14.1.3大數據的技術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、大數據與人工智能的關系392
14.3.1云計算與大數據的融合393
14.3.2云計算與人工智能的融合394
14.4本章小結395
參考文獻396
論文閱讀399
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