云计算：规划、实施、运维 pdf下载

　　云计算正从概念走向现实。云计算导致了IT环境的范式变化，影响并挑战IT行业的多个领域和环节。本书通过作者在国内外的工程实践，针对云计算的提供者和消费者共同关心的成本减低、弹性扩展、安全可靠、快速部署等问题，从基础设施、中间件以及混合IT的运维管理对云计算进行了系统的阐述。本书描述了云计算实施三部曲的系统技术路线，使得云计算的概念能成功实施落地。

　　谢朝阳，美国弗吉尼亚理工学院暨州立大学博士，中组部“千人计划”特聘专家。在美国硅谷工作20余年，在Sun，Intel，Sony等公司历任研发和技术管理高级职务。履历涵盖信息技术领域中产品研发，工程实践及市场推广等多个环节。领导组建中国电信云计算公司并担任首任总经理，曾任中国数据中心联盟云计算专家委员会主任委员、大数据专家委员会副主任委员。现任中国电子科技集团软件信息服务有限公司首席科学家。

第1篇 云计算与企业转型升级
第1章 云计算经济学 5
1．1 部署方式 6
1．2 成本比较 10
1．3 业务扩展 11
1．4 小结 12
第2章 初识云计算 13
2．1 云计算发展过程 14
2．2 云计算的概念 18
2．2．1 基本概念 18
2．2．2 相关概念比较 24
2．3 云计算的特点 27
2．3．1 超大规模 28
2．3．2 虚拟化 28
2．3．3 弹性伸缩 30
2．3．4 按需服务 31
2．3．5 高可靠性 31
2．3．6 低成本 32
2．4 云计算实践三部曲 33
2．5 小结 35
第3章 云计算产业链初探 37
3．1 国外传统IT企业 39
3．2 国内电信运营商 40
3．3 国内IT企业 41
3．4 小微企业 44
3．5 政策制定者 45
3．6 小结 47
第2篇 规划篇
第4章 战略定位 53
4．1 云计算提供者 54
4．1．1 云计算基础设施提供商 55
4．1．2 云计算应用服务提供商 57
4．1．3 云计算增值服务提供商 58
4．2 云计算消费者 59
4．3 提供者视角――云计算产业链 62
4．3．1 IT产业链的演进 62
4．3．2 云产业链特点 64
4．3．3 提供者的核心竞争力 65
4．4 消费者视角――云计算应用场景 67
4．4．1 企业规模 69
4．4．2 业务定位 72
4．4．3 规避场景 74
4．4．4 行业云发展现状 76
4．5 服务等级协议SLA 79
4．6 小结 80
第5章 价值分析 81
5．1 整合资源 83
5．2 改进业务 85
5．3 提高效益 86
5．3．1 开销 87
5．3．2 收益 88
5．4 节能减排 90
5．5 小结 91
第6章 风险评估 93
6．1 关键成功因素 94
6．2 责任划分 96
6．3 业务迁移 98
6．4 数据安全 99
6．5 成本控制 101
6．6 政策法规 102
6．7 小结 103
第3篇 实施篇
第7章 云计算类型选择 111
7．1 企业云构建 112
7．2 公有云 113
7．3 私有云 115
7．4 混合云 117
7．5 企业云实施要点 119
第8章 云计算模式选择 123
8．1 云计算三种模式 124
8．2 基础设施即服务（IaaS） 125
8．3 平台即服务（PaaS） 128
8．4 软件即服务（SaaS） 131
8．5 云安全架构 134
8．6 实施策略 135
8．7 实施要点 137
8．8 小结 139
第9章 硬件技术选择 141
9．1 资源池 142
9．2 服务器 143
9．3 存储设备 144
9．4 数据中心 145
9．4．1 布局选址 148
9．4．2 电力系统 149
9．4．3 网络规划 149
9．4．4 环境控制 149
9．4．5 能耗控制 150
9．4．6 标准化和模块化 150
第10章 云服务管理平台 153
10．1 云服务管理平台能力 154
10．2 云服务管理平台选择 155
10．2．1 平台选择要素 155
10．2．2 主流管理平台 157
10．3 CloudStack 158
10．3．1 CloudStack资源管理和分级 161
10．3．2 CloudStack的软件架构 163
10．3．3 CloudStack系统虚拟机 166
10．3．4 CloudStack网络 167
10．3．5 CloudStack案例 171
10．4 OpenStack 172
10．4．1 OpenStack计算模块（Nova） 172
10．4．2 OpenStack网络管理（Neutron/Quantum） 174
10．4．3 OpenStack认证管理（Keystone） 174
10．4．4 OpenStack对象存储（Swift） 175
10．4．5 OpenStack块存储（Cinder） 176
10．4．6 OpenStack镜像服务（Glance） 176
10．4．7 OpenStack计量服务（Ceilometer） 177
10．4．8 OpenStack部署服务（Heat） 177
10．4．9 OpenStack架构特点 177
10．4．10 OpenStack与CloudStack比较 179
10．4．11 OpenStack案例 180
10．5 小结 181
第11章 虚拟化 183
11．1 计算虚拟化 184
11．1．1 VMware 185
11．1．2 Xen 188
11．1．3 Hyper-V 190
11．1．4 KVM 191
11．1．5 虚拟化技术的选择 192
11．1．6 轻量虚拟化Docker 193
11．2 网络虚拟化和SDN 196
11．2．1 SDN 197
11．2．2 Open Flow 199
11．2．3 大二层 203
11．3 海量数据存储 208
11．3．1 分布式文件系统 209
11．3．2 GoogleFS简介 213
11．3．3 Ceph简介 214
11．4 MapReduce数据处理 220
第12章 内容分发网络 223
12．1 关键技术 224
12．2 工作原理 225
12．3 页面加速 226
12．4 CDN的云服务 228
第13章 云桌面 231
13．1 云桌面的价值 232
13．2 云桌面应用场景 233
13．3 云桌面的逻辑架构 233
13．4 云桌面的关键技术 235
第14章 IaaS关键技术 237
14．1 存储和性能问题 238
14．2 网络问题 239
14．3 小概率故障 240
14．4 调度问题 240
14．5 自动化部署和标准问题 240
14．5．1 操作系统自动化部署 241
14．5．2 服务自动化部署 242
14．5．3 本地库 243
14．6 小结 245
第15章 云服务提供商的选择 247
15．1 云服务提供商的能力考量 248
15．1．1 技术能力 248
15．1．2 运营能力 252
15．2 云服务提供商阵营 253
15．2．1 电信运营阵营 254
15．2．2 IT阵营 256
15．2．3 互联网阵营 257
15．3 Amazon公司 258
15．4 Google公司 259
15．5 微软公司 260
15．6 阿里云公司 263
15．7 中国电信 265
15．8 云计算服务提供商的选择 268
15．9 云计算解决方案提供商的选择 268
15．10 可信云 269
15．11 小结 271
第4篇 运维篇
第16章 网络架构 277
16．1 大型应用网络架构 278
16．2 云数据中心网络架构 280
第17章 云环境的监管 285
17．1 背景 286
17．2 监控策略 287
17．3 监控体系建立途径 288
17．4 开源监控软件 289
17．4．1 Nagios 289
17．4．2 Zabbix 290
第18章 系统安全及维护 293
18．1 云安全概述 294
18．1．1 市场分析 295
18．1．2 核心问题 296
18．2 基础设施安全 298
18．2．1 数据中心安全事件 298
18．2．2 安全挑战 298
18．2．3 安全技术 300
18．3 数据安全 300
18．3．1 核心机制 301
18．3．2 加密系统 302
18．3．3 加密方法 303
18．4 应用安全 304
18．4．1 数字签名 304
18．4．2 身份认证 305
18．4．3 PKI 307
18．4．4 沙箱 307
18．5 人为安全措施 308
18．5．1 消费者安全措施 308
18．5．2 提供者安全措施 310
18．6 小结 310
第19章 备份与恢复 313
19．1 数据备份恢复概述 314
19．2 数据备份恢复的目标 315
19．3 数据灾备的类型 316
19．4 数据备份恢复策略 316
19．5 数据恢复方法 318
19．6 小结 319
第20章 运维人员 321
20．1 需要具备的能力 322
20．2 任务内容 323
20．2．1 硬件管理和维护 325
20．2．2 软件管理和维护 325
20．2．3 监控资源变化 326
20．2．4 收集性能指标 326
20．2．5 运维预案和预演 327
20．3 小结 327
第5篇 明天的云
第21章 云计算面临的挑战 333
21．1 可靠性挑战 334
21．2 可扩展性挑战 335
21．3 系统安全挑战 335
21．4 成本挑战 336
21．5 小结 337
第22章 云计算的发展趋势 339
22．1 移动云计算 340
22．2 大数据 342
22．3 物联网 344
22．4 小结 346
第23章 云软件架构 347
23．1 软件架构模型 348
23．2 系统架构 349
23．3 小结 351
附录A Cloud Ace：运营商做云 353
附录B 可信云具体指标评估方法 389
附录C 运维常见问题举例 399
参考文献 407

　　前 言

　　现代企业需要更多的信息来快速应对市场、竞争对手、商业环境的变化。企业组织结构正在变得扁平化，管理手段不再等于控制，而是依托强烈的集体责任感。以前不被重视的生产过程信息，对企业的重要性越来越高。企业逐渐变得开放，生态系统一环扣一环。企业之间需要加强上下游的协作，而竞争对手在一定程度上也可以成为合作伙伴。为了将企业的运作变得更快（Faster）、更好（Better）、更经济（Cheaper），企业需要云计算。

　　云计算是一场技术运动，这一运动的初衷是提高计算和存储效率，从而便捷、高效地完成计算任务。中国的智能手机用户数量居全球第一，企业的数量全球第一，这是云计算在中国发展的坚实基础。云计算下的IT系统是开放的、互联的、模块化的。云计算打破信息孤岛，有效地融合各方面的信息，从而为合作伙伴的选择、供应链的管理、目标市场的锁定提供定量的决策依据。

　　软件定义一切，数据决定未来。IT进入了云计算、大数据、移动互联网、社交网络（Cloud Analytics Mobile Social Network，CAMS）时代，云（C）为AMS提供了必要的基础。科学、工程应用、数据挖掘、游戏和社交网络，以及其他诸多依赖于计算能力与数据分析的活动，可以从云计算的发展中收益。

　　云计算的技术可行性已得到了充分论证。借助云计算技术，将信息存储到“云端”具有现实的商业价值。早在2011年，苹果公司宣布iCloud网络服务，允许用户存储音乐、视频、电影、个人信息等分散的内容。这些内容曾经受制于载体，只能在“本地”的服务器、笔记本电脑、平板电脑或者智能手机上使用。iCloud使信息能被多个个人设备共享，以实现多屏同步，而只需要网络接入iCloud。今天，我们已经习惯了苹果的iCloud服务。这说明云计算正在为人们接受，人们在不知不觉中受益于云计算。云计算已经成为一个蓬勃发展的新产业。

　　云计算的吸引力在于，它提供了可伸缩、有弹性的计算和存储服务。服务使用的资源可以被精准测算，而用户只为他们真正使用过的资源付费。随着云计算被越来越多的机构采用，云计算已经成为有实际意义的商业模式。为了更好地适应各种企业复杂的IT环境，人们在努力推进云运算模式的架构演进，花精力把更多的应用移植到云上，甚至专门编写云环境下的新应用。由于用户产生的个人数据存储于他们“不能控制”的远程云端，因此安全性和由此衍生出的社会学、伦理和法律方面的讨论，显得特别重要。

　　云计算帮助企业实现数据中心运算到按需运算的转型。由于资源的高效复用，因此云计算可以有效节省开支。从另一个角度来看，IT能力的获取由原来的购买、自建，发展到租赁、购买服务。从现金流来看，减少资本性开支（Capital Expenditure，简写为CAPEX）转换成或加大了运营成本（Operating Expense，简写为OPEX）。在云计算环境下，系统维护和安全策略由服务提供商提供。由于服务提供商的规模效应和专业化，因此IT服务的质量可以得到有效的保障。最理想的结果是通过采纳云计算，企业少花了钱，同时还提升了计算性能和整体安全性。

　　两个方面的人群关心云计算——云计算的提供者和消费者。这两者的角色是可以互换的。例如，作为提供者，如果将其用于自身那么他又成了云计算的消费者。作为消费者，一方面，他采用各家的技术、产品形成解决方案；另一方面，他用这些方案或方案的组合服务于内部或外部客户，他又成了云计算的提供者。

　　本书介绍云计算产业相关企业的背景与发展状况，以及这些企业发展所需的政策环境和上下游支持。另外，本书介绍对云计算新产业的评估方法，为政府、企业、云计算领域内的投资公司和创业公司，提供新的、务实的考量角度和评估方法。本书作者希望不仅仅是阐述云的相关概念，更需要面向不同行业的共性诉求，从实用的角度出发，分析云计算落地的种种疑难。

　　本书的宗旨之一是，帮助云计算技术的提供者从云计算产业链入手，正确地认识云计算产业态，明确自身的定位和价值点。希望通过本书的介绍，云计算提供者可以以规范的流程，在较短时间内推出价格合适且满足客户需求的可靠、可用、安全、易管（RASM，Reliability Availability Security Manageability）的产品与服务。

　　本书的宗旨之二是，解惑云计算的消费者共同关心的问题。本书从降低成本、弹性扩展、快速部署以及后续运维管理等多个维度，包括基础设施、中间件以及重点应用等多个层次，对云计算进行系统、清晰的阐述。通过深入剖析云计算落地的三部曲（规划、实施、运维），针对用户可能遇到的困惑、问题，本书给出了特别需要注意的事项，以及指导性的原则。本书作者希望帮助云计算的使用者，成为“聪明”的消费者（Smart Consumer），建立理性预期与合理的容量规划。最终，促使云计算成为云消费者业务运作不可或缺的一部分，并产生可量化的经济效益。

　　本书读者对象是政府和企业主管IT的负责人，包括首席战略官（Chief Strategy Officer，CSO），首席信息官（Chief Information Officer，CIO），IT架构师，网络、系统管理人员，数据库和应用开发者，高校和研究院/所教师、研究人员，高校学生，云计算产业从业者和分析师等。

　　本书内容围绕云计算目标定位、规划、实现路径和后续的运营维护，分为4篇。

　　第1篇（第1～3章）为导论。对云计算与企业的转型升级，云计算经济学，云计算的基本概念，以及云计算产业链相关的企业进行初步的介绍。云计算的兴起，伴随着国际政治经济格局的变化，商业环境、体制机制及组织形式的范式变化。外部环境的变化，要求无论是云计算技术的提供者还是消费者，都需要从多个角度重新审视自己已有的业务，改进自身的战略。企业只有以新的姿态、全新的整体解决方案拉近同客户的距离，辅以卓越的执行力，才能在激烈的竞争环境中胜出。企业应围绕着提高经济效益的宗旨来提升IT，而不是为了实施云计算而实施云计算。

　　第2篇（第4～6章）为规划篇。为满足业务的发展需求，企业需要借助云计算建立良好的可扩展的架构。在做云计算规划时，企业应该结合自身的信息化现状，分析现有业务系统和IT服务的类型与特征，正确判断在当前情况下自己的应用和企业是否需要云计算，进而确定企业中的哪些业务系统或IT服务适合云计算的实施。当企业需要云计算去扩展业务提升运营效率的时候，需要确认云能够给企业带来多大的价值和成本优势，以及如何能够将价值发挥到最大化。与此同时，对于伴随而来的安全、成本以及法规方面的风险，企业采取各种方式进行规避和解决。

　　第3篇（第7～15章）为实施篇。在传统IT领域，“实施”一般被认为是一个工程，包括组网、存储方法、防火墙设计等。这些内容在实施云计算时，同样需要考虑。本篇就实施中的关键点依次展开分析，从企业角度来看实施云计算所应关注的重要方面。由于云计算的多技术深耦合特征，因此更偏重于云计算相关技术的介绍和选择。首先，以提高企业运作经济效益为目标，进行良好的云计算规划。然后，将云计算规划落地，需要配套相应的资源，注意平衡规模、时间和投入这三个要素。最后，进一步选择具体的技术路径，可能受到功能、性能和成本的制约。云计算实施具有相当的复杂性，本篇尝试分析在云计算实施过程中，所应遵循的一般方法和特别之处。

　　第4篇（第16～20章）为运维篇。云计算项目实施的终点是运维的起点，包括交付后的升级、优化、扩容……这是一个持续的过程。企业需要保证业务运营的持续性，需要采取必要的技术手段和人力资源来保证运维。云运维包括三大方面：第一，网络要通，速度要足够快，这个“通”是指围绕ISO 7层结构的不同层次都能够畅通；第二，要保证数据安全；第三，故障在所难免，出了问题要能够迅速解决，这需要快速的数据备份和恢复。“罗马不是一天建成的”，企业IT的发展是渐进的。在相当长的一段时间里，企业的IT环境仍以传统的IT环境为主导。在有扩展或新建需求时，可以适当采纳云计算（私有云）。当应用中有部分内容需要通过互联网接入访问时，可以考虑公有云。对于传统企业，传统IT和云的分配比例大约为80%和20%。所以传统IT和云（私有、公有），会共存相当长的时间，也就是混合IT。在混合IT环境下，监控、维护和管理具有很大的挑战性，谓之“三分实施，七分运维”也不算为过。混合IT的运维更需要全面统筹、深入设计，才能使得企业IT系统满足RASM，实现SLA（服务等级协议）的承诺。

　　第5篇（第21～23章）介绍明天的云。借一句哲学上的话：“老概念等到了它的时机（新机遇）”（Everything old is new again），任何事物的发展，都遵循螺旋式上升、波浪式前进的规律，云计算也不例外。云计算从某种意义上讲就是一系列因素的拼图（Puzzle），任何一片拼图的进步都会影响明天的云。进步的因素包括多个方面，从散热制冷到数据中心，从网络技术到计算存储，从操作系统到中间件，从编程语言到算法……最重要的，也是用户最关心的，是云的应用。云的应用既要发展丰富的内容，也要发展最终的体验。云计算的弹性、自服务、标准接口、按需付费等诸多好处，最终也体现在具体应用上。云应用的架构应该充分参考并行和分布式计算的算法、构架及部署方式。相比趋于成熟的云计算底层技术，云应用具有巨大的发展空间，明天的云一定会赢在应用上。

　　本书最后是三个附录。附录A描绘了一个假想的通信运营商Acme电信公司，借助云计算的热潮，如何进入云服务业务。作为汇总的实例，附录A将前面的内容穿针引线放在了一起。附录A从发展思路（The Roadmap）、产品与服务（Product Portfolio）到赢利模式（Business Model），以务实的方式将Cloud Ace展现给读者。附录A也可以用于单独阅读，希望对大企业进军云计算领域有所帮助。附录B从可信的角度对云计算服务质量进行相对系统的评估。