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第1章 云计算概述1

1.1 初识云计算2

1.1.1 云计算的定义3

1.1.2 计算模式的演进过程6

1.1.3 云计算简史11

1.1.4 云计算的推动力12

1.2 云计算的公共特征与分类14

1.2.1 云计算的公共特征14

1.2.2 云计算的分类15

1.2.3 与云计算有关的技术19

1.3 云计算的三元认识论21

1.3.1 云计算作为一种商业模式21

1.3.2 云计算作为一种计算范式22

1.3.3 云计算作为一种实现方式23

1.4 云计算的开源方法论25

1.4.1 开源定义和相关概念25

1.4.2 开源的价值和意义26

1.4.3 开源发展历程27

1.4.4 开源是方法论28

1.4.5 开源给云计算人才培养带来的挑战30

1.5 实践：GitHub32

1.5.1 GitHub简介32

1.5.2 使用GitHub33

1.5.3 GitHub界面总览37

1.6 本章小结38

1.7 复习材料38

第2章 分布式计算40

2.1 分布式计算概述41

2.1.1 基本概念41

2.1.2 分布式计算的原理42

2.2 分布式计算的理论基础42

2.2.1 ACID原则42

2.2.2 CAP理论43

2.2.3 BASE理论46

2.2.4 最终一致性46

2.2.5 一致性散列47

2.3 分布式系统概述50

2.3.1 分布式系统的基础知识50

2.3.2 分布式系统的特性51

2.3.3 分布式存储系统实例：Apache Hadoop52

2.4 分布式系统的进阶54

2.4.1 分布式存储系统54

2.4.2 分布式计算系统56

2.4.3 分布式资源管理系统58

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66

2.5.4 区块链系统69

2.6 本章小结73

2.7 复习材料73

第3章 云计算架构75

3.1 云计算的本质76

3.1.1 革命性概念：IT作为服务76

3.1.2 云计算系统工程76

3.1.3 云数据中心77

3.1.4 云的工作负载模式78

3.1.5 云计算的规模效应79

3.2 云计算的架构80

3.2.1 计算架构的进化80

3.2.2 一般云计算架构的二维视角83

3.3 云栈和云体86

3.3.1 逻辑云栈86

3.3.2 逻辑云体89

3.3.3 一切皆为服务90

3.4 软件定义的数据中心90

3.4.1 数据中心的历史91

3.4.2 继续发展的推动力93

3.4.3 软件定义的必要性94

3.4.4 软件定义数据中心的架构分析95

3.4.5 软件定义数据中心的发展97

3.5 实践：OpenStack98

3.5.1 初识OpenStack98

3.5.2 OpenStack组件介绍101

3.5.3 体验使用OpenStack101

3.6 本章小结103

3.7 复习材料103

第4章 虚拟化技术104

4.1 虚拟化的定义105

4.2 服务器虚拟化106

4.2.1 x86架构对虚拟化的限制107

4.2.2 全虚拟化108

4.2.3 半虚拟化108

4.2.4 硬件辅助虚拟化109

4.3 商用虚拟机技术109

4.4 新型硬件虚拟化111

4.4.1 硬件虚拟化背景111

4.4.2 硬件虚拟化的代表113

4.4.3 硬件虚拟化的未来114

4.5 实践：Xen虚拟化技术115

4.5.1 Xen的历史115

4.5.2 Xen功能概览115

4.5.3 Xen实际操作116

4.6 实践：KVM虚拟化技术119

4.6.1 KVM简介119

4.6.2 KVM的基本安装操作119

4.7 轻量级虚拟化122

4.7.1 容器技术简介122

4.7.2 容器与虚拟机的对比123

4.7.3 容器背后的内核知识124

4.8 实践：Docker容器126

4.8.1 安装Docker126

4.8.2 运行第一个Docker容器127

4.9 本章小结128

4.10 复习材料129

第5章 分布式存储130

5.1 分布式存储的基础131

5.1.1 基本概念131

5.1.2 分布式存储分类132

5.1.3 分布式存储的发展历史133

5.2 文件存储136

5.2.1 单机文件系统136

5.2.2 网络文件系统137

5.2.3 并行文件系统137

5.2.4 分布式文件系统138

5.2.5 高通量文件系统138

5.3 从单机存储系统到分布式存储系统139

5.3.1 单机存储系统139

5.3.2 分布式存储系统140

5.4 实践：分布式存储系统Ceph143

5.4.1 概述143

5.4.2 设计思想144

5.4.3 整体架构145

5.4.4 集群部署146

5.5 本章小结149

5.6 复习材料149

第6章 云计算网络151

6.1 基本概念152

6.1.1 计算机网络152

6.1.2 覆盖网络153

6.1.3 大二层网络154

6.1.4 租户网络155

6.2 数据中心网络：云计算的骨架155

6.2.1 数据中心网络拓扑156

6.2.2 用Mininet搭建数据中心仿真环境158

6.3 网络虚拟化159

6.3.1 灵活控制：软件定义网络（SDN）160

6.3.2 快速部署：网络功能虚拟化（NFV）166

6.4 租户网络管理169

6.4.1 网络功能即服务169

6.4.2 OpenStack Neutron170

6.4.3 Group-Based Policy173

6.5 实践：用Mininet搭建OpenFlow实验环境175

6.5.1 Mininet入门176

6.5.2 Mininet实验177

6.6 本章小结178

6.7 复习材料178

第7章 云计算安全180

7.1 云安全概述181

7.1.1 云计算安全挑战181

7.1.2 云计算安全现状183

7.1.3 云计算安全技术框架184

7.1.4 云计算安全关键技术185

7.2 虚拟化安全187

7.2.1 虚拟化软件栈安全威胁187

7.2.2 虚拟化软件栈安全防御191

7.2.3 虚拟化安全总结192

7.3 云存储安全193

7.3.1 云存储的安全需求193

7.3.2 安全云存储系统概述194

7.3.3 安全云存储系统的一般架构194

7.3.4 安全云存储系统的关键技术195

7.4 云数据安全197

7.4.1 云数据面临的安全威胁198

7.4.2 云数据安全研究内容198

7.4.3 云数据安全研究进展199

7.5 实践：全同态加密算法200

7.5.1 HElib库的调试与分析200

7.5.2 全同态加密算法对比与分析202

7.6 本章小结205

7.7 复习材料205

第8章 云原生应用的开发206

8.1 云原生的相关概念207

8.1.1 云原生简介207

8.1.2 云原生的内容208

8.1.3 云原生应用的技术手段211

8.2 云原生应用开发实践的12要素214

8.3 云原生应用开发222

8.3.1 云原生应用开发的原则222

8.3.2 云原生的落地：Kubernetes224

8.4 实践：基于Node.js的云原生应用开发226

8.5 本章小结233

8.6 复习材料233

第9章 云操作系统234

9.1 计算机软件与操作系统235

9.1.1 计算机软件的发展235

9.1.2 操作系统的发展简史236

9.1.3 操作系统的软件定义本质238

9.2 UNIX类操作系统的发展239

9.2.1 UNIX系统简介239

9.2.2 UNIX家族的演化240

9.2.3 类UNIX系统的发展242

9.2.4 UNIX系统的展望243

9.3 云操作系统概述244

9.3.1 基本概念244

9.3.2 云操作系统实例245

9.3.3 云操作系统的挑战246

9.3.4 新一代云操作系统的职责与功能247

9.4 云计算编程模型与环境248

9.4.1 云计算环境下的编程困惑248

9.4.2 云计算编程模型250

9.5 云操作系统的资源调度252

9.5.1 资源调度简介252

9.5.2 云操作系统下资源调度的挑战253

9.5.3 云计算资源调度的策略和算法253

9.6 实践：Mesos256

9.6.1 Mesos架构256

9.6.2 Mesos设计解读258

9.6.3 在Mesos上运行Spark259

9.6.4 Mesos实现容器编排261

9.7 本章小结262

9.8 复习材料262

第10章 云端软件264

10.1 从软件到云件265

10.1.1 云件的基本概念265

10.1.2 从软件到云件的变迁266

10.1.3 云件的关键技术270

10.1.4 云件的开发、部署和运行模式271

10.2 云件系统的架构设计与运行原理272

10.2.1 计算与存储分离的设计理念272

10.2.2 基于微服务架构的云件模型273

10.2.3 云件的系统级架构设计276

10.3 云件的开发模式与效果279

10.3.1 云件的开发模式279

10.3.2 云件的效果展示281

10.4 云件在大规模在线实训平台中的应用282

10.4.1 实训平台提出的背景283

10.4.2 构建基于云件系统的大数据工程实训平台284

10.5 实践：云件应用开发实例287

10.6 本章小结290

10.7 复习材料290

第11章 云计算运维291

11.1 云服务环境的监控292

11.1.1 云监控概述292

11.1.2 云监控特性292

11.1.3 云监控需求293

11.1.4 云监控结构295

11.1.5 关键技术297

11.2 云监控解决方案299

11.2.1 云监控的通用技术299

11.2.2 容器的监控301

11.3 智能运维305

11.3.1 智能运维的历史306

11.3.2 智能运维的内容307

11.3.3 AIOps的关键场景与技术309

11.3.4 智能运维的展望316

11.4 实例：智能运维在大视频运维中的应用317

11.4.1 背景介绍317

11.4.2 人工智能技术在大视频运维系统中的应用319

11.5 本章小结321

11.6 复习材料322

第12章 桌面云323

12.1 桌面云概述324

12.1.1 桌面云的发展历史324

12.1.2 初识桌面云325

12.2 桌面云架构与关键技术327

12.2.1 传输协议327

12.2.2 服务层329

12.2.3 资源层331

12.2.4 安全332

12.2.5 桌面云面临的挑战334

12.3 桌面云典型应用案例334

12.3.1 桌面云在政府中的应用335

12.3.2 桌面云在运营商中的应用336

12.3.3 桌面云在教育中的应用338

12.4 实践：基于OpenStack的桌面云339

12.4.1 Windows镜像的制作340

12.4.2 配置SPICE实现远程访问343

12.5 本章小结344

12.6 复习材料344

第13章 软件开发云345

13.1 软件开发云的概念346

13.1.1 传统软件开发中的挑战346

13.1.2 云计算给软件开发带来的新可能347

13.1.3 云时代的软件开发348

13.2 华为软件开发云服务349

13.2.1 软件交付的趋势和挑战349

13.2.2 初识DevCloud350

13.2.3 DevCloud核心理念350

13.3 DevCloud技术方案351

13.3.1 DevCloud总体架构351

13.3.2 DevCloud主要服务352

13.4 实践：DevCloud实战353

13.4.1 DevCloud登录353

13.4.2 项目管理353

13.4.3 代码托管355

13.4.4 构建358

13.4.5 测试359

13.4.6 发布360

13.4.7 部署360

13.4.8 流水线362

13.5 本章小结363

13.6 复习材料364

第14章 大数据与人工智能365

14.1 初识大数据366

14.1.1 大数据的发展背景366

14.1.2 大数据的定义368

14.1.3 大数据的技术370

14.2 初识人工智能372

14.2.1 人工智能的历史及概念372

14.2.2 人工智能的特征与参考框架375

14.2.3 人工智能的发展趋势377

14.3 云计算、大数据与人工智能的关系380

14.3.1 云计算与大数据的融合380

14.3.2 云计算与人工智能的融合381

14.4 本章小结382

14.5 复习材料382

附录 《云计算原理与实践》配套实验课程方案简介384

参考文献385

论文阅读388