云計算原理與實踐

CONTENTS
目　　錄
叢書序言
本書編委會
序
前言
第1章　云計算概述 1
1.1　云計算的產(chǎn)生及發(fā)展 1
1.1.1　云計算的產(chǎn)生背景 1
1.1.2　云計算的特點 2
1.1.3　云計算發(fā)展簡史 3
1.1.4　知名的云計算服務提供商 3
1.2　云計算的基礎知識 4
1.2.1　云計算的概念 4
1.2.2　云服務的使用形態(tài) 5
1.2.3　云計算的服務類型 7
1.3　云計算的價值與典型的使用場景 8
1.3.1　云計算的價值 8
1.3.2　云計算典型的使用場景 9
1.4　云計算平臺架構 11
1.4.1　AWS平臺架構 11
1.4.2　阿里云平臺架構 12
1.4.3　谷歌云平臺 13
1.4.4　幾種云計算平臺的特點 15
1.5　云計算部署小實例 15
1.6　云計算的核心技術 18
1.7　云計算的生態(tài) 22
本章小結 23
習題 24
參考文獻與進一步閱讀 24
第2章　數(shù)據(jù)中心 25
2.1　數(shù)據(jù)中心基礎設施 25
2.1.1　數(shù)據(jù)中心的基本組成 26
2.1.2　機房規(guī)劃與設計 30
2.1.3　基礎設施運維 33
2.1.4　數(shù)據(jù)中心的評價 35
2.2　云計算數(shù)據(jù)中心 41
2.2.1　云數(shù)據(jù)中心的發(fā)展 41
2.2.2　互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心 42
2.2.3　多租戶數(shù)據(jù)中心 42
2.2.4　數(shù)據(jù)中心多級架構 43
2.2.5　模塊化設計與硬件重構 43
2.3　阿里云數(shù)據(jù)中心 45
2.3.1　綠色環(huán)保新實踐 45
2.3.2　數(shù)據(jù)中心設計新實踐 46
2.3.3　云計算應用新實踐 46
本章小結 46
習題 47
參考文獻與進一步閱讀 47
第3章　網(wǎng)絡 48
3.1　網(wǎng)絡架構 48
3.1.1　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構 49
3.1.2　區(qū)域網(wǎng)絡架構 50
3.1.3　核心網(wǎng)架構 51
3.1.4　邊緣或內(nèi)容分發(fā)網(wǎng)絡架構 52
3.2　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡 53
3.2.1　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡概述 53
3.2.2　數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構技術演進 54
3.3　邊界網(wǎng)絡和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的應用 66
3.3.5　阿里云CDN 68
3.3.6　CDN的安全 71
3.4　網(wǎng)絡虛擬化技術 72
3.4.1　網(wǎng)絡虛擬化的概念 72
3.4.2　網(wǎng)絡虛擬化的原理 74
3.4.3　虛擬網(wǎng)絡互聯(lián) 76
3.4.4　主流開源項目介紹 79
3.4.5　阿里云的虛擬專有網(wǎng)絡 81
3.5　負載均衡技術 83
3.5.1　負載均衡的原理 83
3.5.2　四層負載均衡 84
3.5.3　七層負載均衡 86
3.5.4　DNS負載均衡 88
3.5.5　開源負載均衡概述 88
3.5.6　阿里云負載均衡服務 90
本章小結 92
習題 92
參考文獻與進一步閱讀 93
第4章　虛擬化 95
4.1　虛擬化技術概述 95
4.1.1　概念和歷史 95
4.1.2　虛擬化的意義 96
4.2　虛擬機的核心原理和技術 96
4.2.1　機器與接口 96
4.2.2　系統(tǒng)接口 96
4.2.3　運行模式 98
4.2.4　虛擬機的分類 99
4.3　虛擬化的實現(xiàn) 101
4.3.1　Xen虛擬機技術 101
4.3.2　KVM技術 103
4.3.3　其他資源虛擬化技術 104
4.4　虛擬機管理與調(diào)度 106
4.4.1　典型管理問題 106
4.4.2　彈性伸縮 108
4.5　容器技術 109
4.5.1　操作系統(tǒng)級虛擬化 109
4.5.2　Docker 110
4.5.3　容器與傳統(tǒng)虛擬機 111
4.5.4　Docker服務編排 112
4.5.5　Docker對云的擴展 114
4.6　阿里云虛擬化實踐 114
4.6.1　云服務器ECS 114
4.6.2　彈性伸縮機制 115
4.6.3　計費方式 116
4.6.4　阿里云虛擬化安全 116
4.6.5　阿里云容器服務 117
本章小結 125
習題 126
參考文獻與進一步閱讀 126
第5章　分布式存儲 127
5.1　分布式存儲基礎 127
5.1.1　分布式存儲面臨的問題和挑戰(zhàn) 127
5.1.2　帽子理論 128
5.1.3　數(shù)據(jù)一致性協(xié)議 132
5.2　數(shù)據(jù)復制與備份技術 140
5.2.1　數(shù)據(jù)復制技術 140
5.2.2　數(shù)據(jù)備份技術 143
5.2.3　歸檔存儲 145
5.3　存儲陣列和糾刪碼技術 150
5.3.1　RAID概述 150
5.3.2　RAID的級別 150
5.3.3　糾刪碼技術 152
5.3.4　云存儲系統(tǒng)的糾刪碼 154
5.4　塊存儲 156
5.4.1　塊存儲概述 156
5.4.2　常見的塊存儲設備 156
5.4.3　云存儲系統(tǒng)的塊設備 158
5.4.4　塊設備的存儲管理 159
5.5　文件存儲 162
5.5.1　文件存儲概述 162
5.5.2　NAS及其架構 162
5.5.3　阿里云文件存儲 167
5.5.4　阿里云文件存儲的典型應用 167
5.6　對象存儲 169
5.6.1　對象存儲概述 169
5.6.2　對象存儲設備及其關鍵技術 170
5.6.3　阿里云對象存儲 173
5.6.4　阿里云對象存儲的典型應用 178
5.7　分布式索引技術 179
5.7.1　哈希表 179
5.7.2　B+樹 180
5.7.3　LSM樹 181
5.8　分布式鎖服務 183
5.8.1　Google Chubby 183
5.8.2　ZooKeeper 186
5.8.3　阿里云Nuwa 188
5.9　分布式文件系統(tǒng) 189
5.9.1　Google文件系統(tǒng) 190
5.9.2　Hadoop分布式文件系統(tǒng) 192
5.9.3　Ceph 195
5.9.4　Lustre 199
5.9.5　GlasterFS 200
5.9.6　阿里云Pangu 200
本章小結 202
習題 202
參考文獻與進一步閱讀 203
第6章　云數(shù)據(jù)庫 204
6.1　云數(shù)據(jù)庫概述 204
6.1.1　云數(shù)據(jù)庫的現(xiàn)狀和演化 204
6.1.2　OLTP和OLAP 205
6.1.3　常見的數(shù)據(jù)庫類型及其管理系統(tǒng) 206
6.1.4　云數(shù)據(jù)庫關鍵組件及應用場景 207
6.2　云數(shù)據(jù)庫的設計和架構 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　云數(shù)據(jù)庫架構 210
6.3　云數(shù)據(jù)庫的關鍵技術 213
6.3.1　數(shù)據(jù)庫的擴展 213
6.3.2　大規(guī)模數(shù)據(jù)庫的實現(xiàn) 213
6.3.3　共享型和分布式數(shù)據(jù)庫 215
6.3.4　智能運維和數(shù)據(jù)化管理 215
6.4　表格存儲 216
6.4.1　表格存儲概述 216
6.4.2　一些業(yè)界產(chǎn)品 218
6.4.3　阿里云表格存儲 219
6.4.4　典型案例分析 221
6.5　關系型數(shù)據(jù)庫 222
6.5.1　關系型數(shù)據(jù)庫概述 222
6.5.2　常用的關系型數(shù)據(jù)庫 222
6.5.3　阿里云關系數(shù)據(jù)庫RDS 223
6.6　分布式數(shù)據(jù)庫 225
6.6.1　分布式數(shù)據(jù)庫概述 225
6.6.2　分布式數(shù)據(jù)庫的發(fā)展 226
6.6.3　常用的分布式數(shù)據(jù)庫 228
6.7　內(nèi)存數(shù)據(jù)庫 230
6.7.1　內(nèi)存數(shù)據(jù)庫概述 230
6.7.2　內(nèi)存數(shù)據(jù)庫的歷史和發(fā)展 231
6.7.3　常用的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫 232
6.7.4　內(nèi)存數(shù)據(jù)庫存在的問題 234
本章小結 236
習題 236
參考文獻與進一步閱讀 237
第7章　云計算中間件 238
7.1　中間件概述 238
7.1.1　應用的復雜性 239
7.1.2　中間件的產(chǎn)生和發(fā)展 240
7.1.3　中間件與SOA、微服務之間的關系 242
7.1.4　中間件的分類 243
7.1.5　云計算中間件 243
7.1.6　主流廠商的中間件 245
7.2　云計算中間件的關鍵技術 248
7.2.1　架構設計原則 248
7.2.2　高性能服務框架 252
7.2.3　消息服務 252
7.2.4　分布式事務 253
7.2.5　數(shù)據(jù)化運維 254
7.2.6　服務化和服務治理 254
7.2.7　容器 255
7.3　日志服務 255
7.3.1　典型應用場景 256
7.3.2　常見的日志系統(tǒng) 258
7.3.3　阿里云日志服務 261
7.4　消息中間件 263
7.4.1　使用場景和特點 263
7.4.2　同步/異步調(diào)用模式 266
7.4.3　點對點和發(fā)布/訂閱模型 267
7.4.4　主流消息中間件 269
7.4.5　案例分析：抽獎系統(tǒng) 273
7.5　阿里云企業(yè)級分布式應用服務 274
7.5.1　應用場景需求 274
7.5.2　系統(tǒng)架構 275
7.5.3　服務化和服務治理 276
7.5.4　核心組件和功能 278
7.6　云計算中間件發(fā)展趨勢 280
7.6.1　產(chǎn)品化和智能化 280
7.6.2　平臺化和深度融合 281
本章小結 281
習題 281
參考文獻與進一步閱讀 281
第8章　分布式部署與監(jiān)控 283
8.1　軟件分布式部署概述 283
8.1.1　功能模塊 283
8.1.2　軟件部署的內(nèi)容 283
8.1.3　軟件部署模式 284
8.1.4　軟件的分布式部署 284
8.2　互聯(lián)網(wǎng)大規(guī)模的軟件分布式部署的設計 285
8.2.1　三大技術挑戰(zhàn) 285
8.2.2　設計原則 285
8.3　分布式部署系統(tǒng)案例 287
8.3.1　微軟Autopilot系統(tǒng) 287
8.3.2　谷歌Borg系統(tǒng) 288
8.3.3　Facebook的Dynamo系統(tǒng) 289
8.4　阿里云天基系統(tǒng) 290
8.4.1　基本概念 290
8.4.2　工作原理 291
8.4.3　部署與擴容 291
8.4.4　升級 292
8.4.5　自動修復 293
8.4.6　調(diào)度系統(tǒng) 293
8.4.7　監(jiān)控系統(tǒng) 294
8.5　阿里云監(jiān)控 295
8.5.1　核心監(jiān)控服務 296
8.5.2　服務調(diào)用方式 296
8.5.3　云主機監(jiān)控 297
8.5.4　云服務監(jiān)控 298
本章小結 299
習題 299
參考文獻與進一步閱讀 300
第9章　云計算產(chǎn)業(yè)實踐 301
9.1　云計算帶來的產(chǎn)業(yè)變革 301
9.2　云計算的價值 302
9.2.1　商業(yè)價值 302
9.2.2　技術價值 304
9.3　云上架構設計最佳實踐 306
9.3.1　安全 306
9.3.2　高可用 310
9.3.3　可擴展 312
9.3.4　高性能 316
9.3.5　成本效益 319
9.3.6　可運維 320
9.4　行業(yè)解決方案 321
9.4.1　行業(yè)解決方案的多維性 322
9.4.2　應用案例：游戲行業(yè)的日志分析 322
9.4.3　從1到千萬用戶的方案演進 326
9.4.4　行業(yè)客戶案例 329
9.5　云上典型應用開發(fā) 331
9.5.1　云上應用開發(fā)原則 331
9.5.2　從0開始搭建網(wǎng)站 333
9.6　云計算趨勢的思考 336
9.6.1　公共云和混合云 336
9.6.2　極“智”未來 336
9.6.3　IoT遇上大數(shù)據(jù) 337
9.6.4　云生態(tài) 337
9.6.5　云上獨角獸 337
9.6.6　全球化 337
本章小結 338
習題 338
參考文獻與進一步閱讀 338