云计算：原理与范式

《云计算：原理与范式》

基本信息

原书名：Cloud Computing: Principles and Paradigms

作者： (澳)Rajkumar Buyya James Broberg Andrzej Goscinski

译者： 李红军 李冬梅 张秀程 任增刚

丛书名： 云计算技术系列丛书

出版社：机械工业出版社

ISBN：9787111417330

上架时间：2013-5-16

出版日期：2013 年5月

开本：16开

页码：1

版次：1-1

所属分类：计算机

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内容简介

计算机书籍

　　《云计算：原理与范式》是云计算领域经典著作，多位云计算领域资深专家执笔，权威性毋庸置疑。本书内容全面，详细讲解云计算基本原理、iaas、paas、saas、监控与管理、云计算应用和最佳实践，以及云计算治理等主题。本书帮助读者理解成功利用云计算的机制，并提供大量真实的现有计算、存储和应用程序云服务的研究案例，阐述当前云计算服务供应商的功能和局限性。

　　 《云计算：原理与范式》分为六部分，共25章。第一部分（第1~4章）介绍了云计算的基本概念，描绘了大型机、集群、网格、效用计算的发展概况；第二部分（第5~8章）介绍了基础设施即服务（iaas），如虚拟机与虚拟存储等支撑技术，以及在云端安全存储数据并管理虚拟集群等复杂机制；第三部分（第9~14章）介绍了平台即服务（paas）和软件即服务（saas)，详述了云托管软件与应用程序的交付，并且探索了复杂、自动伸缩应用程序和环境的设计和操作；第四部分（第15~17章）介绍了云环境变得更加复杂和互操作至关重要的监控和管理机制；第五部分（第18~21章）详述了随着云计算资源的迅猛发展所带来的一些新的应用程序；第六部分（第22~25章）概述了在云计算环境中通常遇到的组织、结构、监管和法律问题，对于企业如何成功地过渡到云环境中进行了探讨，还介绍了完成过渡后企业如何实现生产准备。

目录

《云计算：原理与范式》

译者序

前言

致谢

贡献者名单

第一部分 基本原理

第1章　云计算导论 1

1.1　云计算简介 1

1.2　云计算的起源 2

1.2.1　从大型机到云 3

1.2.2　soa、web服务、web 2.0与mashup 4

1.2.3　网格计算 4

1.2.4　效用计算 5

1.2.5　硬件虚拟化 6

1.2.6　虚拟设备和开放虚拟化格式 7

1.2.7　自主计算 8

1.3　云计算的架构与类型 8

1.3.1　基础设施即服务 9

1.3.2　平台即服务 9

1.3.3　软件即服务 9

.1.3.4　部署模型 9

1.4　云的预期特性 10

1.4.1　自助服务 10

1.4.2　按使用计量和计费 10

1.4.3　伸缩性 11

1.4.4　定制化 11

1.5　云基础设施管理 11

1.5.1　特性 12

1.5.2　案例研究 13

1.6　基础设施即服务供应商 18

1.6.1　特点 18

1.6.2　案例研究 19

1.7　平台即服务供应商 22

1.7.1　特点 22

1.7.2　案例研究 22

1.8　挑战与风险 24

1.8.1　安全、隐私和信任 25

1.8.2　数据锁入和标准化 25

1.8.3　可用性、容错和灾难恢复 25

1.8.4　资源管理和能源效率 25

1.9　小结 26

参考文献 27

第2章　迁移到云 31

2.1　引言 31

2.1.1　云的承诺 32

2.1.2　云服务产品和部署模式 32

2.1.3　云的挑战 34

2.2　迁移到云的主要途径 35

2.2.1　为何迁移 35

2.2.2 云迁移的决策 36

2.3　迁移到云的七步模型 37

2.4 小结 39

致谢 40

参考文献 40

第3章 云时代的“集成即服务”

范式使人受益匪浅 42

3.1 简介 42

3.2 知识经济时代的来临 43

3.3 saas的演变 43

3.4 saas范式面临的挑战 45

3.5 走近saas集成之谜 46

3.6 新集成方案 49

3.7 集成方法 50

3.8 saas集成产品和平台 52

3.8.1 jitterbit 52

3.8.2 boomi 软件 53

3.8.3 bungee connect 54

3.8.4 opsource connect 54

3.8.5 snaplogic 54

3.8.6 pervasive datacloud 55

3.8.7 bluewolf 56

3.8.8 在线mq 57

3.8.9 cloudmq 57

3.8.10 linxter 57

3.9 saas集成服务 58

3.9.1 informatica on-demand 58

3.9.2 microsoft isb 59

3.10 企业对企业集成服务 61

3.11 云集成的传感器架构 65

3.12 saas集成设备 68

3.13 小结 68

参考文献 69

第4章 企业云计算范式 70

4.1 简介 70

4.2 背景 70

4.2.1 企业云计算相关的部署模型 70

4.2.2 实施和消费策略 71

4.3 云上企业应用程序的问题 74

4.4 转换挑战 76

4.5 企业云技术与市场演变 77

4.6 业务推动企业云计算市场 80

4.7 云供应链 82

4.8 小结 83

致谢 84

参考文献 84

第二部分 基础设施即服务（iaas）

第5章 虚拟机部署和迁移服务 87

5.1 简介 87

5.2 背景和相关工作 88

5.2.1 虚拟化技术概述 88

5.2.2　公共云和基础设施服务 90

5.2.3　私有云和基础设施服务 90

5.2.4　虚拟化的分布式管理 91

5.2.5　高可用性 91

5.2.6　云和虚拟化的标准化工作 92

5.2.7　occi与ogf 92

5.3　虚拟机的配置和可管理性 92

5.4　虚拟机迁移服务 94

5.4.1　迁移技术 94

5.4.2　虚拟机迁移、sla和按需计算 96

5.4.3　虚拟机迁移到备用平台 96

5.5　虚拟机部署和迁移实战 97

5.5.1　虚拟机的生命周期和虚拟机监控 102

5.5.2　动态迁移 102

5.5.3　范例的最后总结 103

5.6　云环境中的部署 103

5.6.1　amazon ec2 104

5.6.2　提供基础设施的技术 105

5.6.3　eucalyptus 105

5.6.4　使用opennebula动态管理虚拟机 106

5.6.5　aneka 107

5.7　未来研究方向 109

5.8　小结 110

参考文献 110

第6章　云基础设施的虚拟机管理 113

6.1　云基础设施的剖析 113

6.1.1　虚拟机的分布式管理 114

6.1.2　虚拟资源的基于预订的配置 115

6.1.3　满足sla承诺的配置 115

6.2　虚拟基础架构的分布式管理 116

6.2.1　虚拟机的模型和生命周期 116

6.2.2　虚拟机的管理 117

6.2.3　有关opennebula的进一步阅读 119

6.3　需要提前预订的调度技术能力 119

6.3.1　预约容量的现有方法 119

6.3.2　虚拟机预约 120

6.3.3　租约模式 121

6.3.4　租约的调度 122

6.3.5　基于租约的资源管理的扩展阅读 123

6.4　满足sla承诺的容量管理 123

6.4.1　基础架构服务 123

6.4.2　策略驱动的概率接纳控制 125

6.4.3　策略驱动放置优化 127

6.4.4　基础设施层的管理目标和策略 130

6.4.5　当前发展状况 130

6.5　小结及展望 133

致谢 133

参考文献 133

第7章　使用集群即服务提升云计算环境 139

7.1　简介 139

7.2　相关工作 139

7.2.1 　amazon ec2 140

7.2.2　google app engine 140

7.2.3　windows azure 141

7.2.4　salesforce 141

7.2.5　云平台概述 141

7.3　rvws 设计 142

7.3.1　动态属性揭秘 142

7.3.2　有状态wsdl文档的创建 143

7.3.3　rvws中的发布 144

7.3.4　自动发现和选取 144

7.4　集群作为一种服务：逻辑设计 146

7.4.1　caas概述 146

7.4.2　聚集有状态wsdl文档 147

7.4.3　caas服务设计 148

7.4.4　用户界面：caas web页面 150

7.5　概念验证 152

7.5.1　caas技术实现 152

7.5.2　caas背后的集群 153

7.5.3　实验和结果 154

7.6　未来研究方向 157

7.7　小结 157

参考文献 157

第8章　云计算中分布式数据存储的安全 159

8.1　简介 159

8.2　云存储：从局域网到广域网 160

8.2.1　从局域网迁移到广域网 160

8.2.2　现有的商业云服务 160

8.2.3　当今云服务的缺陷 163

8.2.4　度过遗漏的环节 165

8.3　云计算中的数据安全技术 167

8.3.1　数据库外包和查询完整性保证 167

8.3.2　不可信存储中的数据完整性 169

8.3.3　基于web应用的安全性 171

8.3.4　多媒体数据安全存储 173

8.4　开放性问题和挑战 173

8.4.1　不同层次的关注点 173

8.4.2　技术和非技术挑战 175

8.5　小结 175

参考文献 176

第三部分 平台即服务（paas）与软件即服务（saas）

第9章　aneka—私有云和公共云集成 179

9.1 简介 179

9.2 云计算技术和工具 181

9.3 aneka 云平台 184

9.4 aneka资源供应服务 185

9.5 混合云架构实现 187

9.5.1 设计实现指导原则 187

9.5.2 aneka 混合云架构 188

9.5.3 用例——amanzon ec2资源池 190

9.5.4 aneka资源分配服务的实现步骤 191

9.6 实践者富有远见的思想 192

9.7 小结 193

致谢 194

参考文献 194

第10章　cometcloud：一个自主云引擎 196

10.1 简介 196

10.2 cometcloud的体系结构 197

10.2.1cometcloud分层抽象 197

10.2.2 comet空间 199

10.3　cometcloud的自主行为 200

10.3.1　自主云爆发 200

10.3.2 自主cloudbridging 202

10.3.3 其他自主行为 203

10.4　基于cometcloud的应用程序概述 204

10.4.1　风险值 204

10.4.2 图像配准 204

10.5 实现和评估 205

10.5.1 评估cometcloud 205

10.5.2 应用程序运行时 206

10.5.3　自主云爆发行为 207

10.6 结论和未来研究方向 210

致谢 211

参考文献 211

第11章　t-systems的基于云的商业应用解决方案 213

11.1 简介 213

11.2 企业云计算的需求 213

11.2.1 变化的市场 213

11.2.2 提高生产力 215

11.2.3 上升的成本压力 215

11.3　动态ict服务 215

11.3.1　ict走向产业化的步骤 216

11.3.2 通过模块化定制 216

11.3.3ict服务的集成创新 217

11.4 云端质量和安全的重要性 217

11.4.1质量（端到端的sla） 217

11.4.2 合规性和安全性 217

11.5 动态数据中心——业务就绪和动态ict服务 219

11.5.1 所有模块的灵活性 219

11.5.2t-systems的核心云模块：计算、存储 220

11.5.3　动态服务——一个简短的概述 222

11.5.4　世界各地的动态数据中心 223

11.6 案例研究 224

11.6.1　案例：动态基础设施服务 225

11.6.2　案例：sap的动态服务 225

11.6.3　dkk：运行在私有云中的欧洲最大的sap装置 226

11.6.4　把分布在各地的sap系统迁移到动态平台 226

11.7　总结：云计算提供的服务远高于传统的外包 227

致谢 228

参考文献 228

第12章　云端的工作流引擎 229

12.1 简介 229

12.2 背景 229

12.3 工作流管理系统和云 230

12.4　工作流管理系统的体系结构 232

12.5 利用工作流执行的云 234

12.5.1 aneka 234

12.5.2 aneka web服务 235

12.5.3 普遍性方法 236

12.5.4 wfms中利用云的工具 237

12.6 案例研究：进化多目标优化 238

12.6.1 目标 238

12.6.2 工作流解决方案 239

12.6.3 部署和结果 240

12.7 从业人员高瞻远瞩的想法 243

12.8 未来研究方向 243

12.9 小结 244

致谢 244

参考文献 244

第13章　理解云环境中的科学应用程序 247

13.1 简介 247

基本问题 248

13.2 科学应用程序和云端服务的分类 250

13.2.1 软件即服务层 251

13.2.2 平台即服务层 251

13.2.3 基础设施即服务层 252

13.2.4 云模式的讨论 253

13.3　基于saga的利用云的科学应用程序 253

13.3.1 mapreduce 254

13.3.2 saga montage 256

13.3.3生物分子模拟的集合 258

13.4 讨论 260

13.4.1 理念回顾 261

13.4.2云/hpc/网格之间科学应用程序的交互性 262

13.4.3应用程序性能的注意事项 262

13.5 小结 263

参考文献 264

第14章　mapreduce编程模型及实现 267

14.1 简介 267

14.2 mapreduce编程模型 268

14.2.1 单词统计示例 268

14.2.2 主要特性 269

14.2.3 执行概述 269

14.2.4 聚焦google mapreduce实现 270

14.3　云端主要的mapreduce实现 271

14.3.1 hadoop 271

14.3.2 disco 274

14.3.3 mapreduce.net 275

14.3.4　天网 275

14.3.5　gridgain 276

14.4　mapreduce的影响和研究方向 276

14.5 小结 277

致谢 278

参考文献 278

第四部分 监控与管理

第15章　联合云计算的架构 281

15.1　简介 281

15.2　一个典型的使用案例 282

15.2.1　sap系统 282

15.2.2　虚拟化数据中心使用案例 283

15.2.3　主要要求 284

15.3　云计算的基本原理 284

15.3.1　联合 285

15.3.2　独立性 285

15.3.3　隔离 285

15.3.4　弹性 285

15.3.5　商业定位 286

15.3.6　信任 286

15.4　联合云计算模型 286

15.4.1　联合类型的特性 288

15.4.2　联合方案 288

15.4.3　联合层的加强 289

15.5　安全考虑 290

15.5.1　外部威胁 291

15.5.2　内部威胁 291

15.6　小结 292

致谢 293

参考文献 293

第16章　云计算中的sla管理：服务供应商的愿景 294

16.1　启示 294

16.2　slo管理的传统方法 297

16.2.1　负载均衡 297

16.2.2　准入控制 298

16.3　sla的类型 298

16.4　sla的生命周期 300

16.5　云端的sla管理 301

16.5.1　可行性分析 301

16.5.2　投入使用的应用程序 302

16.5.3　预生产 303

16.5.4　生产 303

16.5.5　终止 303

16.6　基于策略的自动化管理 303

16.7　小结 307

参考文献 308

第17章　云端高性能计算的性能预测 310

17.1　简介 310

17.2　背景 312

17.3　网格与云 313

17.3.1　网格和云作为备选方案 314

17.3.2　网格与云的集成 314

17.4　云端的高性能计算：相关的性能问题 315

17.4.1　高性能计算系统和云端的高性能计算：性能比较 317

17.4.2　云端高性能计算的支持 319

17.5　小结 321

参考文献 321

第五部分 应　用

第18章　在aws云中架构云应用的最佳实践 325

18.1　简介 325

18.2　背景 325

18.2.1　云计算的商业价值 325

18.2.2　云计算的技术优势 326

18.2.3　理解amazon web services云 326

18.3　云的概念 328

18.3.1　搭建可伸缩的架构 328

18.3.2　理解弹性 329

18.3.3　不怕约束 330

18.3.4　虚拟管理 331

18.4　云的最佳实践 331

18.4.1　故障设计与永不言败 331

18.4.2　分离你的组件 333

18.4.3　实现弹性 334

18.4.4　并行思考 335

18.4.5 　使动态数据更接近最终用户的计算和静态数据 336

18.4.6　安全性的最佳实践 336

18.5　greptheweb 案例研究 339

18.5.1　体系结构 340

18.5.2　工作流 341

18.5.3　实现最佳实践 343

18.5.4　greptheweb hadoop实现 344

18.6　未来研究方向 345

18.7　小结 345

致谢 345

参考文献 346

第19章　托管在云资源上的大型多人在线游戏 349

19.1　简介 349

19.2　背景知识 350

19.2.1　mmog 350

19.2.2　虚拟化 351

19.3　相关工作 351

19.4　模型 352

19.4.1　应用 352

19.4.2　托管 354

19.4.3　操作 354

19.4.4　虚拟化模型 355

19.5　实验 356

19.5.1　建立模型 356

19.5.2　mmog主机上虚拟主机的影响 358

19.5.3　mmog主机上数据中心策略的影响 359

19.6　未来研究方向 361

19.7　小结 361

致谢 361

参考文献 361

第20章　使用云构建内容分发网络 363

20.1　引言 363

20.2　背景和相关工作 364

20.2.1　amazon简单存储服务（amazon s3）与cloudfront 364

20.2.2　nirvanix 存储分发网络 366

20.2.3　rackspace云文件 366

20.2.4　azure存储 366

20.2.5　编码服务 367

20.3　metacdn：利用云存储为低成本高性能的内容传输服务 367

20.3.1　集成“云存储”供应商 367

20.3.2　总体设计与系统架构 369

20.3.3　geo-ip服务和google地图的整合 371

20.3.4　通过dns和http实现负载均衡 372

20.4　metacdn覆盖性能 373

20.5　发展前景展望 375

20.6　小结 376

致谢 376

参考文献 377

第21章　云资源混搭 379

21.1　引言 379

21.2　云混搭的概念 381

21.2.1　互操作问题 381

21.2.2　智能镜像处理 382

21.2.3　智能数据管理 384

21.3　资源混搭的实现 385

21.4　小结 387

21.4.1　资源混搭的应用 387

21.4.2　优势与障碍 387

参考文献 388

第六部分 治理和案例研究

第22章　云计算时代的组织准备和变革管理 391

22.1　前言 391

22.1.1　背景 392

22.1.2　小结 392

22.2　组织准备的基本观念 392

22.2.1　案例研究：排队等待一张特别的音乐会的票 393

22.2.2　人们都在害怕什么 393

22.3　变化的驱动：一个用来理解有竞争力环境的框架 394

22.3.1　经济（全球和地方、外部和内部） 394

22.3.2　合法，政治和法规遵从 395

22.3.3　环境（工业结构和趋向） 395

22.3.4　技术发展和创新 395

22.3.5　社会文化（市场与客户） 395

22.3.6　创建一个成功的环境 396

22.4　常见的变革管理模型 396

22.4.1　lewin变革管理模型 396

22.4.2　deming cycle（计划、执行、检查、处理） 397

22.4.3　一个预测工作模型：crops变革管理框架 398

22.5　改变管理成熟度模型 399

22.6　组织机构准备自我评估（人物、时间、地点和方式） 401

22.7　讨论 403

22.8　小结 405

致谢 405

参考文献 406

第23章　云计算中的数据安全问题 407

23.1　数据安全理念简介 407

23.2　云环境中数据安全现状 407

23.3　人类与数字信息 408

23.4　云计算以及数据安全风险 408

23.5　云计算与身份 410

23.5.1　身份、声誉与信任 411

23.5.2　身份识别的目的 411

23.5.3　云身份：以用户为中心的系统和开放式身份系统 411

23.5.4　以用户为中心的身份哲学 412

23.5.5　以用户为中心但易于管理 412

23.5.6　什么是信息卡片 412

23.5.7　使用信息卡片保护数据 413

23.5.8　信息卡片的弱点与优点 413

23.5.9　信息卡片的跨境问题 414

23.6　云、数字身份和数据安全 414

23.7　内容等级安全——优点与缺点 416

23.8　未来研究方向 417

23.9　小结 418

致谢 419

进一步阅读 419

参考文献 419

第24章　云计算中的法律问题 421

24.1　简介 421

24.1.1　本章目的 421

24.1.2　云计算的定义 421

24.1.3　法律问题概述 422

24.1.4　云计算与外包及提供应用服务的区别 422

24.2　数据隐私和安全问题 423

24.2.1　美国数据泄露通知要求 423

24.2.2　美国联邦法律规定 423

24.2.3　国际数据私隐法规 425

24.3　云的承包模式 426

24.3.1　许可协议与服务协议 426

24.3.2　在线协议与标准合同 427

24.3.3　隐私政策条款与细则的重要性 427

24.4　虚拟化和数据位置引发的管辖权条款问题 428

24.4.1　虚拟化和多租户 428

24.4.2　数据位置灵活带来的问题 428

24.4.3　其他管辖权问题 429

24.4.4　国际法律冲突 429

24.5　商业以及业务方面的考虑——用户的观点 430

24.5.1　风险最小化 430

24.5.2　云供应商的生存能力 430

24.5.3　保护云用户访问自己的数据 431

24.6　专题 432

24.6.1　云开源运动 432

24.6.2　诉讼问题/电子证据开示 432

24.7　小结 433

24.8　后记 433

参考文献 433

第25章　实现云服务的生产准备 435

25.1　简介 435

25.2　服务管理 435

25.3　生产者—消费者关系 435

25.3.1　商业头脑 436

25.3.2　直接分配与间接分配 436

25.3.3　服务质量与价值构成 437

25.3.4　收费模式 437

25.4　云服务生命周期 438

25.4.1　服务策略 439

25.4.2　服务设计 440

25.4.3　服务转型 440

25.4.4　服务运营 441

25.4.5　持续服务改进 441

25.5　生产准备 442

25.6　评估生产准备就绪 442

25.6.1　服务设施准备 442

25.6.2　服务基础设施准备 443

25.6.3　服务技术准备 444

25.6.4　监控准备 444

25.6.5　服务评估准备 445

25.6.6　服务说明文档 445

25.6.7　通信准备 445

25.6.8　服务运行准备 445

25.6.9　关键绩效指标 446

25.6.10　验收测试 446

25.7　小结 446

参考文献 446

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