本书系统地讲解了云计算的知识框架，包括云计算的三大认识角度（商业模式、计算范式、实现方式）、四个关键技术（计算、存储、网络、安全）、四种开发运维维度（云原生应用、云操作系统、云端软件、云运维），以及三大应用场景（云桌面、开发云、大数据与人工智能）。
本书在大部分的章中安排了一个或多个基于开源软件的实训内容，以帮助读者更有效地动手实践，包括GitHub、Hadoop、OpenStack、KVM、Docker、Ceph、Mininet、Mesos、Kubernetes等。
1.云计算专家，同济大学教授力作
2.华为公司提供真实企业开发案例
3.提供典型开源软件实训与案例
4.突出云计算系统内容，包括分布式计算、云计算架构、虚拟化技术及行业应用等
5.配套数字课程资源实训平台，并提供多媒体课件、案例代码等丰富的配套资源
同济大学计算机科学与技术系副教授，博士生导师，中国计算机学会会员，中国计算机学会教育工作委员会委员、中国计算机学会大数据专委会通讯委员、中国计算机学会体系结构专委会委员、上海计算机学会体系结构专委会委员、开源社理事会成员。荣获第 二届中国大数据创新百人称号。
美国Wisconsin大学Madison分校作访问学者，美国Florida大学作CSC访问学者，曾挂职于上海徐汇区行政服务中心（副主任）。入选《同济大学青年人才培养行动计划》、《同济大学青年英才计划（青年教师计划）》及《同济大学青年英才计划（青年教学科研骨干计划）》。研究方向包括：云计算、大数据、时序数据分析、大规模在线学习系统
第 1章 云计算概述1
1.1初识云计算1
1.1.1云计算的定义1
1.1.2计算模式的演进过程4
1.1.3云计算简史10
1.1.4云计算的推动力11
1.2云计算的公共特征与分类13
1.2.1云计算的公共特征13
1.2.2云计算的分类13
1.2.3与云计算有关的技术17
1.3云计算的三元认识论20
1.3.1 云计算作为一种商业模式20
1.3.2 云计算作为一种计算范式21
1.3.3 云计算作为一种实现方式22
1.4云计算的开源方法论23
1.4.1开源定义和相关概念23
1.4.2开源的价值和意义25
1.4.3开源发展历程26
1.4.4开源是种方法论27
1.4.5开源对云计算人才培养带来的挑战28
1.5实践：GitHub30
1.5.1 GitHub简介30
1.5.2使用GitHub31
1.5.3 Github界面总览37
1.6本章小结38
第 2章 分布式计算39
2.1分布式计算概述39
2.1.1基本概念39
2.1.2分布式计算的原理40
2.2分布式计算的理论基础41
2.2.1 ACID原则41
2.2.2 CAP理论41
2.2.3 BASE理论44
2.2.4最终一致性45
2.2.5一致性散列46
2.3分布式系统概述49
2.3.1分布式系统的基础知识49
2.3.2分布式系统的特性50
2.3.3分布式存储系统实例：Apache Hadoop51
2.4分布式系统的进阶53
2.4.1分布式存储系统54
2.4.2分布式计算系统55
2.4.3分布式资源管理系统57
2.5典型的分布式系统60
2.5.1网格系统60
2.5.2 P2P系统63
2.5.3透明计算65
2.5.4区块链系统68
2.6本章小结74
第3章 云计算架构75
3.1云计算的本质75
3.1.1革命性概念：IT作为服务75
3.1.2 云之道75
3.1.3云计算系统工程76
3.1.4云数据中心77
3.1.5云的工作负载模式77
3.1.6云计算的规模效应79
3.2云计算的架构81
3.2.1计算架构的进化81
3.2.2一般云计算架构的二维视角84
3.3云栈和云体87
3.3.1云栈87
3.3.2云体93
3.3.3 IT作为服务94
3.4软件定义的数据中心95
3.4.1数据中心的历史96
3.4.2继续发展的推动力98
3.4.3软件定义的必要性99
3.4.4软件定义数据中心的架构分析100
3.4.5软件定义数据中心的发展102
3.5实践：OpenStack104
3.5.1 OpenStack是什么？104
3.5.2 OpenStack组件介绍107
3.5.3体验使用OpenStack108
3.6本章小结109
第4章 虚拟化技术110
4.1虚拟化的定义110
4.2服务器虚拟化111
4.2.1 x86架构对虚拟化的限制112
4.2.2全虚拟化113
4.2.3半虚拟化114
4.2.4硬件辅助虚拟化114
4.3商用虚拟机技术115
4.4新型硬件虚拟化117
4.4.1硬件虚拟化背景117
4.4.2硬件虚拟化的代表118
4.4.3硬件虚拟化的未来119
4.5实践：Xen虚拟化技术120
4.5.1 Xen的历史120
4.5.2 Xen功能概览120
4.5.3 Xen实际操作121
4.6实践：KVM虚拟化技术125
4.6.1 KVM简介125
4.6.2 KVM的基本安装操作125
4.7轻量级虚拟化130
4.7.1容器技术简介130
4.7.2容器与虚拟机的对比131
4.7.3 容器背后的内核知识132
4.8实践：Docker容器134
4.8.1安装Docker134
4.8.2运行第 一个Docker容器136
4.9本章小结137
第5章 分布式存储138
5.1分布式存储的基础138
5.1.1基本概念138
5.1.2分布式存储分类139
5.1.3分布式存储的发展历史141
5.2文件存储144
5.2.1单机文件系统144
5.2.2网络文件系统144
5.2.3并行文件系统145
5.2.4分布式文件系统146
5.2.5高通量文件系统146
5.3从单机存储系统到分布式存储系统147
5.3.1单机存储系统147
5.3.2分布式存储系统148
5.4实践：分布式存储系统Ceph152
5.4.1概述152
5.4.2设计思想153
5.4.3整体架构154
5.4.4集群部署156
5.5本章小结160
第6章 云计算网络161
6.1基本概念161
6.1.1计算机网络161
6.1.2覆盖网络162
6.1.3大二层网络164
6.1.4租户网络164
6.2数据中心网络：云计算的骨架165
6.2.1数据中心网络拓扑165
6.2.2用 Mininet 搭建数据中心仿真环境167
6.3网络虚拟化169
6.3.1灵活控制：软件定义网络（SDN）170
6.3.2快速部署：网络功能虚拟化（NFV）176
6.4租户网络管理179
6.4.1网络功能即服务（Network Function as a Service）180
6.4.2 OpenStack Neutron180
6.4.3 Group-Based Policy183
6.5实践：用Mininet搭建OpenFlow实验环境185
6.5.1 Mininet入门186
6.5.2 Mininet实验187
6.6本章小结189
第7章 云计算安全190
7.1云安全概述190
7.1.1云计算安全挑战190
7.1.2云计算安全现状193
7.1.3云计算安全技术框架193
7.1.4云计算安全关键技术195
7.2虚拟机安全196
7.2.1虚拟化软件栈安全威胁197
7.2.2虚拟化软件栈安全防御201
7.2.3虚拟化安全总结202
7.3云存储安全203
7.3.1云存储的安全需求203
7.3.2安全云存储系统概述204
7.3.3安全云存储系统的一般架构204
7.3.4安全云存储系统的关键技术205
7.4云数据安全207
7.4.1云数据面临的安全威胁208
7.4.2云数据安全研究内容209
7.4.3云数据安全研究进展209
7.5实践：全同态加密算法210
7.5.1 HElib库的调试与分析210
7.5.2 FHE-CODE的调试与分析212
7.5.3全同态加密方案对比与分析213
7.6本章小结216
第8章 云原生应用的开发217
8.1云原生的相关概念217
8.1.1云原生简介217
8.1.2云原生的内容218
8.1.3云原生应用的技术手段222
8.2云原生应用开发实践的12要素225
8.3云原生应用开发234
8.3.1云原生应用开发的原则234
8.3.2云原生的落地：Kubernetes236
8.4实践：基于Node.js的云原生应用开发238
8.5本章小结245
第9章 云计算操作系统246
9.1计算机软件与操作系统246
9.1.1计算机软件的发展246
9.1.2操作系统的发展简史247
9.1.3操作系统的软件定义本质249
9.2 UNIX类操作系统的发展250
9.2.1 UNIX系统简介250
9.2.2 UNIX家族的演化251
9.2.3类UNIX系统的发展253
9.2.4 UNIX系统的展望254
9.3云操作系统概述255
9.3.1基本概念255
9.3.2云操作系统实例256
9.3.3云操作系统的挑战257
9.3.4新一代云操作系统的职责与功能258
9.4云计算编程模型与环境259
9.4.1云计算环境下的编程困惑259
9.4.2云计算编程模型260
9.5云操作系统的资源调度262
9.5.1资源调度简介263
9.5.2云操作系统下资源调度的挑战263
9.5.3云计算资源调度的策略和算法264
9.6实践：Mesos266
9.6.1 Mesos架构267
9.6.2 Mesos设计解读269
9.6.3 在Mesos上运行Spark270
9.6.4 Mesos实现容器编排272
9.7本章小结273
第 10章 云端软件274
10.1从软件到云件274
10.1.1云件的基本概念274
10.1.2从软件到云件的变迁275
10.1.3云件的关键技术279
10.1.4云件的开发、部署和运行模式280
10.2云件系统的架构设计与运行原理281
10.2.1计算与存储的分离的设计理念281
10.2.2基于微服务架构的云件模型282
10.2.3云件的系统级架构设计286
10.3云件的开发模式与效果289
10.3.1云件的开发模式289
10.3.2云件的效果展示292
10.4云件在大规模在线实训平台中的应用293
10.4.1实训平台提出的背景293
10.4.2构建基于云件系统的大数据工程实训平台294
10.5实践：云件应用开发实例298
10.6本章小结300
第 11章 云计算运维301
11.1云服务环境的监控301
11.1.1云监控概述301
11.1.2云监控特性302
11.1.3云监控需求302
11.1.4云监控结构304
11.1.5关键技术306
11.2云监控解决方案308
11.2.1云监控的通用技术308
11.2.2容器的监控310
11.3智能运维314
11.3.1智能运维的历史315
11.3.2智能运维的内容316
11.3.3 AIOps的关键场景与技术319
11.3.4智能运维的展望326
11.4实例：智能运维在大视频运维中的应用327
11.4.1背景介绍327
11.4.2人工智能技术在大视频运维系统中的应用328
11.5本章小结333
第 12章 桌面云334
12.1桌面云概述334
12.1.1桌面云的发展历史334
12.1.2什么是桌面云？335
12.2桌面云架构与关键技术337
12.2.1传输协议337
12.2.2服务层340
12.2.3资源层341
12.2.4安全342
12.2.5桌面云面临的挑战344
12.3桌面云典型应用案例344
12.3.1桌面云在政府中的应用345
12.3.2桌面云在运营商中的应用346
12.3.3桌面云在教育中的应用348
12.3.4桌面云在电力中的应用349
12.3.5桌面云在医疗中的应用352
12.3.6桌面云在工业中的应用354
12.4实践：基于OpenStack的桌面云355
12.4.1Windows镜像的制作355
12.4.2配置SPICE实现远程访问359
12.5本章小结360
第 13章 软件开发云361
13.1软件开发云的概念361
13.1.1传统软件开发中的挑战361
13.1.2云计算给软件开发带来的新可能362
13.1.3云时代的软件开发363
13.2华为软件开发云服务364
13.2.1软件交付的趋势和挑战364
13.2.2 DevCloud是什么 365
13.2.3 DevCloud核心理念366
13.3DevCloud技术方案366
13.3.1 DevCloud总体架构366
13.3.2 DevCloud主要服务367
13.4实践：DevCloud实战368
13.4.1 DevCloud登录368
13.4.2项目管理369
13.4.3代码托管370
13.4.4构建373
13.4.5测试374
13.4.6发布375
13.4.7部署376
13.4.8流水线377
13.5本章小结378
第 14章 大数据与人工智能379
14.1什么是大数据？379
14.1.1大数据的发展背景379
14.1.2大数据的定义381
14.1.3大数据的技术383
14.2什么是人工智能？385
14.2.1人工智能的历史及概念385
14.2.2 人工智能的特征与参考框架388
14.2.3 人工智能的发展趋势390
14.3云计算、大数据与人工智能的关系392
14.3.1云计算与大数据的融合393
14.3.2云计算与人工智能的融合394
14.4本章小结395
参考文献396
论文阅读399
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