云计算原理与实践

CONTENTS
目　　录
丛书序言
本书编委会
序
前言
第1章　云计算概述 1
1.1　云计算的产生及发展 1
1.1.1　云计算的产生背景 1
1.1.2　云计算的特点 2
1.1.3　云计算发展简史 3
1.1.4　知名的云计算服务提供商 3
1.2　云计算的基础知识 4
1.2.1　云计算的概念 4
1.2.2　云服务的使用形态 5
1.2.3　云计算的服务类型 7
1.3　云计算的价值与典型的使用场景 8
1.3.1　云计算的价值 8
1.3.2　云计算典型的使用场景 9
1.4　云计算平台架构 11
1.4.1　AWS平台架构 11
1.4.2　阿里云平台架构 12
1.4.3　谷歌云平台 13
1.4.4　几种云计算平台的特点 15
1.5　云计算部署小实例 15
1.6　云计算的核心技术 18
1.7　云计算的生态 22
本章小结 23
习题 24
参考文献与进一步阅读 24
第2章　数据中心 25
2.1　数据中心基础设施 25
2.1.1　数据中心的基本组成 26
2.1.2　机房规划与设计 30
2.1.3　基础设施运维 33
2.1.4　数据中心的评价 35
2.2　云计算数据中心 41
2.2.1　云数据中心的发展 41
2.2.2　互联网数据中心 42
2.2.3　多租户数据中心 42
2.2.4　数据中心多级架构 43
2.2.5　模块化设计与硬件重构 43
2.3　阿里云数据中心 45
2.3.1　绿色环保新实践 45
2.3.2　数据中心设计新实践 46
2.3.3　云计算应用新实践 46
本章小结 46
习题 47
参考文献与进一步阅读 47
第3章　网络 48
3.1　网络架构 48
3.1.1　数据中心网络架构 49
3.1.2　区域网络架构 50
3.1.3　核心网架构 51
3.1.4　边缘或内容分发网络架构 52
3.2　数据中心网络 53
3.2.1　数据中心网络概述 53
3.2.2　数据中心网络架构技术演进 54
3.3　边界网络和CDN 57
3.3.1　HTTP 58
3.3.2　DNS 59
3.3.3　CDN的基本原理 61
3.3.4　CDN的应用 66
3.3.5　阿里云CDN 68
3.3.6　CDN的安全 71
3.4　网络虚拟化技术 72
3.4.1　网络虚拟化的概念 72
3.4.2　网络虚拟化的原理 74
3.4.3　虚拟网络互联 76
3.4.4　主流开源项目介绍 79
3.4.5　阿里云的虚拟专有网络 81
3.5　负载均衡技术 83
3.5.1　负载均衡的原理 83
3.5.2　四层负载均衡 84
3.5.3　七层负载均衡 86
3.5.4　DNS负载均衡 88
3.5.5　开源负载均衡概述 88
3.5.6　阿里云负载均衡服务 90
本章小结 92
习题 92
参考文献与进一步阅读 93
第4章　虚拟化 95
4.1　虚拟化技术概述 95
4.1.1　概念和历史 95
4.1.2　虚拟化的意义 96
4.2　虚拟机的核心原理和技术 96
4.2.1　机器与接口 96
4.2.2　系统接口 96
4.2.3　运行模式 98
4.2.4　虚拟机的分类 99
4.3　虚拟化的实现 101
4.3.1　Xen虚拟机技术 101
4.3.2　KVM技术 103
4.3.3　其他资源虚拟化技术 104
4.4　虚拟机管理与调度 106
4.4.1　典型管理问题 106
4.4.2　弹性伸缩 108
4.5　容器技术 109
4.5.1　操作系统级虚拟化 109
4.5.2　Docker 110
4.5.3　容器与传统虚拟机 111
4.5.4　Docker服务编排 112
4.5.5　Docker对云的扩展 114
4.6　阿里云虚拟化实践 114
4.6.1　云服务器ECS 114
4.6.2　弹性伸缩机制 115
4.6.3　计费方式 116
4.6.4　阿里云虚拟化安全 116
4.6.5　阿里云容器服务 117
本章小结 125
习题 126
参考文献与进一步阅读 126
第5章　分布式存储 127
5.1　分布式存储基础 127
5.1.1　分布式存储面临的问题和挑战 127
5.1.2　帽子理论 128
5.1.3　数据一致性协议 132
5.2　数据复制与备份技术 140
5.2.1　数据复制技术 140
5.2.2　数据备份技术 143
5.2.3　归档存储 145
5.3　存储阵列和纠删码技术 150
5.3.1　RAID概述 150
5.3.2　RAID的级别 150
5.3.3　纠删码技术 152
5.3.4　云存储系统的纠删码 154
5.4　块存储 156
5.4.1　块存储概述 156
5.4.2　常见的块存储设备 156
5.4.3　云存储系统的块设备 158
5.4.4　块设备的存储管理 159
5.5　文件存储 162
5.5.1　文件存储概述 162
5.5.2　NAS及其架构 162
5.5.3　阿里云文件存储 167
5.5.4　阿里云文件存储的典型应用 167
5.6　对象存储 169
5.6.1　对象存储概述 169
5.6.2　对象存储设备及其关键技术 170
5.6.3　阿里云对象存储 173
5.6.4　阿里云对象存储的典型应用 178
5.7　分布式索引技术 179
5.7.1　哈希表 179
5.7.2　B+树 180
5.7.3　LSM树 181
5.8　分布式锁服务 183
5.8.1　Google Chubby 183
5.8.2　ZooKeeper 186
5.8.3　阿里云Nuwa 188
5.9　分布式文件系统 189
5.9.1　Google文件系统 190
5.9.2　Hadoop分布式文件系统 192
5.9.3　Ceph 195
5.9.4　Lustre 199
5.9.5　GlasterFS 200
5.9.6　阿里云Pangu 200
本章小结 202
习题 202
参考文献与进一步阅读 203
第6章　云数据库 204
6.1　云数据库概述 204
6.1.1　云数据库的现状和演化 204
6.1.2　OLTP和OLAP 205
6.1.3　常见的数据库类型及其管理系统 206
6.1.4　云数据库关键组件及应用场景 207
6.2　云数据库的设计和架构 208
6.2.1　高可靠性 208
6.2.2　高可用性 209
6.2.3　高安全性 210
6.2.4　良好的兼容性 210
6.2.5　云数据库架构 210
6.3　云数据库的关键技术 213
6.3.1　数据库的扩展 213
6.3.2　大规模数据库的实现 213
6.3.3　共享型和分布式数据库 215
6.3.4　智能运维和数据化管理 215
6.4　表格存储 216
6.4.1　表格存储概述 216
6.4.2　一些业界产品 218
6.4.3　阿里云表格存储 219
6.4.4　典型案例分析 221
6.5　关系型数据库 222
6.5.1　关系型数据库概述 222
6.5.2　常用的关系型数据库 222
6.5.3　阿里云关系数据库RDS 223
6.6　分布式数据库 225
6.6.1　分布式数据库概述 225
6.6.2　分布式数据库的发展 226
6.6.3　常用的分布式数据库 228
6.7　内存数据库 230
6.7.1　内存数据库概述 230
6.7.2　内存数据库的历史和发展 231
6.7.3　常用的内存数据库 232
6.7.4　内存数据库存在的问题 234
本章小结 236
习题 236
参考文献与进一步阅读 237
第7章　云计算中间件 238
7.1　中间件概述 238
7.1.1　应用的复杂性 239
7.1.2　中间件的产生和发展 240
7.1.3　中间件与SOA、微服务之间的关系 242
7.1.4　中间件的分类 243
7.1.5　云计算中间件 243
7.1.6　主流厂商的中间件 245
7.2　云计算中间件的关键技术 248
7.2.1　架构设计原则 248
7.2.2　高性能服务框架 252
7.2.3　消息服务 252
7.2.4　分布式事务 253
7.2.5　数据化运维 254
7.2.6　服务化和服务治理 254
7.2.7　容器 255
7.3　日志服务 255
7.3.1　典型应用场景 256
7.3.2　常见的日志系统 258
7.3.3　阿里云日志服务 261
7.4　消息中间件 263
7.4.1　使用场景和特点 263
7.4.2　同步/异步调用模式 266
7.4.3　点对点和发布/订阅模型 267
7.4.4　主流消息中间件 269
7.4.5　案例分析：抽奖系统 273
7.5　阿里云企业级分布式应用服务 274
7.5.1　应用场景需求 274
7.5.2　系统架构 275
7.5.3　服务化和服务治理 276
7.5.4　核心组件和功能 278
7.6　云计算中间件发展趋势 280
7.6.1　产品化和智能化 280
7.6.2　平台化和深度融合 281
本章小结 281
习题 281
参考文献与进一步阅读 281
第8章　分布式部署与监控 283
8.1　软件分布式部署概述 283
8.1.1　功能模块 283
8.1.2　软件部署的内容 283
8.1.3　软件部署模式 284
8.1.4　软件的分布式部署 284
8.2　互联网大规模的软件分布式部署的设计 285
8.2.1　三大技术挑战 285
8.2.2　设计原则 285
8.3　分布式部署系统案例 287
8.3.1　微软Autopilot系统 287
8.3.2　谷歌Borg系统 288
8.3.3　Facebook的Dynamo系统 289
8.4　阿里云天基系统 290
8.4.1　基本概念 290
8.4.2　工作原理 291
8.4.3　部署与扩容 291
8.4.4　升级 292
8.4.5　自动修复 293
8.4.6　调度系统 293
8.4.7　监控系统 294
8.5　阿里云监控 295
8.5.1　核心监控服务 296
8.5.2　服务调用方式 296
8.5.3　云主机监控 297
8.5.4　云服务监控 298
本章小结 299
习题 299
参考文献与进一步阅读 300
第9章　云计算产业实践 301
9.1　云计算带来的产业变革 301
9.2　云计算的价值 302
9.2.1　商业价值 302
9.2.2　技术价值 304
9.3　云上架构设计最佳实践 306
9.3.1　安全 306
9.3.2　高可用 310
9.3.3　可扩展 312
9.3.4　高性能 316
9.3.5　成本效益 319
9.3.6　可运维 320
9.4　行业解决方案 321
9.4.1　行业解决方案的多维性 322
9.4.2　应用案例：游戏行业的日志分析 322
9.4.3　从1到千万用户的方案演进 326
9.4.4　行业客户案例 329
9.5　云上典型应用开发 331
9.5.1　云上应用开发原则 331
9.5.2　从0开始搭建网站 333
9.6　云计算趋势的思考 336
9.6.1　公共云和混合云 336
9.6.2　极“智”未来 336
9.6.3　IoT遇上大数据 337
9.6.4　云生态 337
9.6.5　云上独角兽 337
9.6.6　全球化 337
本章小结 338
习题 338
参考文献与进一步阅读 338