雲計算導論：概念 架構與應用（微課版）（第2版）

武誌學，成都信息工程大學人工智能學院特聘教授，吉利學院商學院特聘教授，四川職業技術學院數字產業學院學術帶頭人，劍橋大學三一學院計算機科學博士，四川省“百人計劃”專家。曾任成都信息工程大學區塊鏈產業學院副院長，電子科技大學成都學院雲計算系首任系主任，Citrix Systems（UK）主任研究員，英國紐卡斯爾大學研究員。已獲得美國發明專利3項、國內發明專利17項，發表核心期刊論文20多篇，編寫專著1部，雲計算、大數據、區塊鏈專業教材4部，“十四五”職業教育國家規劃教材1部。主持四川省教育廳科研項目3項，四川省教育廳教學改革項目項目3項。負責研發了成都高新區電子政務雲、文山公路卡口智能管理平臺、畢節市公積金系統、貴州省電力大數據平臺等雲計算大數據人工智能行業應用項目十余項。先後獲得校級和院級教學質量獎、國家級大賽指導教師一等獎、全國高校區塊鏈教育十大領軍人物獎、區塊鏈創新人物獎、人工智能大數據區塊鏈教育教學突出貢獻獎、四川省大數據產業年度領軍人物蜀繡獎、成都市雲計算產業領軍人物雲匠獎等。

目　　錄

第 1章

雲計算的基本概念 1

1.1 雲計算概述 1

1.1.1 雲計算的思想起源 1

1.1.2 雲計算的定義 2

1.1.3 雲計算的發展歷程 4

1.2　雲計算的服務模式 8

1.2.1 IaaS 9

1.2.2 PaaS 11

1.2.3 SaaS 13

1.3 雲計算的部署模式 15

1.4　雲計算的使用場景 18

1.5　雲計算帶來的變革 19

1.6　雲計算產業鏈的結構 20

1.7　總結 22

習題 22

第 2章

雲計算平臺體驗 23

2.1　IaaS體驗 23

2.1.1 體驗對象 23

2.1.2 安裝部署 24

2.1.3 添加鏡像 25

2.1.4 登錄管理界面 27

2.1.5 創建安全組 27

2.1.6 定制安全組 28

2.1.7 創建雲主機 29

2.1.8 操作雲主機 30

2.1.9 使用雲主機 31

2.1.10 掛載卷 32

2.2 PaaS體驗 32

2.2.1 體驗對象 32

2.2.2 安裝客戶端 33

2.2.3 部署應用 35

2.2.4 使用應用 35

2.2.5 查看日誌 36

2.2.6 連接數據庫 36

2.2.7 擴展應用 37

2.3　SaaS體驗 38

2.3.1 註冊賬戶 38

2.3.2 登錄Office Online 39

2.3.3 使用Office Online 40

2.4 總結 41

習題 42

第3章

IaaS服務模式 43

3.1 IaaS服務模式概述 43

3.2 基本功能 44

3.2.1 用戶管理 44

3.2.2 資源管理 45

3.2.3 數據管理 46

3.2.4 安全管理 47

3.2.5 任務管理 47

3.3 整體架構 47

3.4 服務器虛擬化技術 49

3.4.1 IaaS的基本資源 49

3.4.2 實現方式 50

3.4.3 關鍵特性 50

3.4.4 核心技術 51

3.4.5 虛擬化與雲計算 58

3.5 OpenStack 59

3.5.1 OpenStack核心項目簡介 59

3.5.2 Nova 61

3.5.3 Cinder 66

3.5.4 Neutron 67

3.5.5 Glance 70

3.5.6 Swift 71

3.5.7 小結 74

3.6 超融合架構 74

3.6.1 超融合架構簡介 74

3.6.2 超融合架構的本質 74

3.6.3 超融合架構的發展動力 75

3.6.4 超融合架構的優勢 76

3.6.5 基於OpenStack的超融合架構 77

3.7 總結 80

習題 80

第4章

PaaS服務模式 81

4.1 PaaS服務模式概述 81

4.1.1 驅動力 81

4.1.2 主流類型 82

4.1.3 功能角色 84

4.2 核心系統 86

4.2.1 簡化的應用開發和部署模型 86

4.2.2 自動資源獲取和應用激活 87

4.2.3 自動的應用運行管理 88

4.2.4 平臺級優化 90

4.3 Cloud Foundry 90

4.3.1 Cloud Foundry簡介 90

4.3.2 Cloud Foundry的特點 91

4.3.3 Cloud Foundry的邏輯結構 92

4.3.4 Cloud Foundry的整體架構 93

4.3.5 Cloud Foundry的核心組件 94

4.4 Hadoop 97

4.4.1 Hadoop概述 97

4.4.2 Hadoop簡史 97

4.4.3 Hadoop的組成部分 98

4.4.4 HDFS 98

4.4.5 MapReduce 100

4.4.6 MapReduce計算舉例 101

4.4.7 HDFS與MapReduce組合 103

4.4.8 MapReduce的優勢與劣勢 104

4.5　總結 104

習題 105

第5章

SaaS服務模式 106

5.1　SaaS簡介 106

5.1.1 SaaS的特征 106

5.1.2 SaaS的發展歷程 107

5.1.3 SaaS應用的實現層次 108

5.2 SaaS支撐平臺 109

5.2.1 支撐平臺的類型 109

5.2.2 支撐平臺的關鍵技術 110

5.2.3 支撐平臺的參考實現 119

5.3 SaaS應用 120

5.3.1 SaaS應用的分類 121

5.3.2 雲應用的典型示例 122

5.4 SaaS的發展趨勢 124

5.5 總結 125

習題 126

第6章

桌面雲 127

6.1 桌面雲的概念 127

6.2 桌面雲的業務價值 128

6.3 虛擬桌面的發展歷史 130

6.3.1 虛擬桌面發展的動力 130

6.3.2 UNIX X Window階段 130

6.3.3 應用虛擬化階段 131

6.3.4 桌面虛擬化階段 132

6.3.5 小結 133

6.4 桌面雲架構 134

6.5 虛擬桌面架構技術 137

6.6 虛擬桌面交付協議 138

6.6.1 虛擬桌面交付協議概述 139

6.6.2 RDP 139

6.6.3 ICA/HDX 141

6.6.4 PCoIP 146

6.6.5 SPICE 148

6.6.6 虛擬桌面交付協議對比 150

6.6.7 小結 152

6.7　應用發布 153

6.7.1 應用流 154

6.7.2 應用虛擬化 155

6.8 總結 156

習題 156

第7章

雲存儲 157

7.1 雲存儲概述 157

7.2 雲存儲的結構模型 159

7.3 雲存儲架構 160

7.4 雲存儲的類型及適合的應用 160

7.4.1 塊存儲系統 161

7.4.2 文件存儲系統 161

7.4.3 對象存儲系統 162

7.4.4 小結 163

7.5 雲存儲關鍵技術 164

7.5.1 存儲虛擬化 164

7.5.2 分布式存儲 165

7.5.3 數據容錯 167

7.5.4 數據備份 168

7.5.5 數據縮減 169

7.6 典型的雲存儲服務 173

7.6.1 Amazon雲存儲服務 173

7.6.2 Azure雲存儲服務 178

7.6.3 阿裏雲存儲服務 181

7.7 總結 186

習題 186

第8章

容器即服務 187

8.1 容器虛擬化 187

8.1.1 容器虛擬化簡介 187

8.1.2 Docker簡介 188

8.1.3 Docker的工作原理 189

8.1.4 容器與虛擬機的對比 191

8.2 CaaS 194

8.2.1 CaaS的價值 194

8.2.2 CaaS與IaaS和PaaS的關系 194

8.3 CaaS的整體架構 195

8.3.1 CaaS的層次結構 195

8.3.2 CaaS的關鍵技術 197

8.4 基於Kubernetes的CaaS 198

8.4.1 整體架構 198

8.4.2 Kubernetes 200

8.5 總結 203

習題 203

第9章

Serverless架構 205

9.1 Serverless概述 205

9.1.1 Serverless的背景 205

9.1.2 Serverless帶給雲計算的

重大變化 206

9.1.3 Serverless的優勢 206

9.1.4 Serverless的缺點 207

9.2 Serverless的工作原理 208

9.2.1 BaaS 208

9.2.2 FaaS 209

9.2.3 Serverless的應用架構 210

9.2.4 Serverless的技術特點 211

9.3 Serverless的應用場景 212

9.3.1 事件請求場景 212

9.3.2 流量突發場景 214

9.3.3 大數據處理場景 215

9.4 Serverless平臺

Kubeless 215

9.4.1 Kubeless簡介 215

9.4.2 Kubeless的工作原理 216

9.5 總結 223

習題 223

結束語 225