云计算通俗讲义.pdf

内 容 简 介 本书力求简明扼要地阐述云计算的基本概念，让非IT专业人士也能轻松看懂这一现在人人都能接触（以后程度会更深）的事物云计算。本书遵循一条由感性到理性、由浅入深的主线展开：首先采用情景描述，让外行的人对云计算也能产生感性认识；其次从计算机的基本知识开始逐步引出云计算的概念，使人产生理性认识；接着列举一系列生活中的典型云应用例子，让人们明白云计算给生活带来的确切好处；最后采用OpenStack搭建单节点和三节点方案让人们感受组建云系统的过程，以达到抛砖引玉的目的。本书可作为高等院校学生教材。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 云计算通俗讲义/王良明著.3 版.北京：电子工业出版社，2019.3 ISBN 978-7-121-35942-2.云.王.云计算高等学校教材.TP393.027 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2019）第 011661 号 策划编辑：孙学瑛 责任编辑：孙学瑛 印 刷：装 订：出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编：100036 开 本：7201000 1/16 印张：22.75 字数：316 千字 版 次：2015 年 11 月第 1 版 2019 年 3 月第 3 版 印 次：2019 年 3 月第 1 次印刷 定 价：79.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888，88258888。质 量 投 诉 请 发 邮 件 至，盗 版 侵 权 举 报 请 发 邮 件 至。本书咨询联系方式：010-51260888-819，。前 言 从 2011 年开始，云计算成为国内线上线下的热谈，政府主导的 5 个云计算中心浮现在国人的眼前，各种新型云计算公司如雨后春笋般涌现，许多非互联网公司也纷纷增加与云计算有关的产品线，各种云存储产品容量节节攀升。伴随而来的是云计算书籍的大量涌现，在书店和网店都占据着显著的位置。笔者从2006年开始涉足云计算，自然不会错过这些新涌现的书籍，但翻了很多这类书之后发现，这些书中堆满了各种专业术语和英文单词，很多内容都是直译外国文档资料，但都没有说清楚什么是云计算。在云计算应用风起云涌的当下，云计算、物联网和大数据的概念异常混乱，而且诸如智慧小区、智慧城市和智慧地球等新概念又不断被炒出来，更是让人“不识庐山真面目”了。在中国，云计算呈现冰火两重天的怪象：这边厢，供应商们个个摩拳擦掌、热情高涨，大家恨不得从“万亿云计算市场”蛋糕中分得一大块，却鲜有人脚踏实地做产品；那边厢，用户们迷茫、观望者众多，大家都牢牢捂紧各自的钱袋，怯怯地问：“云计算到底是什么？能给我带来什么好处？”笔者深刻地感受到，必须要向民众简单明了地讲清楚云计算的概念，同时对各种热炒的新概念做一个全面的梳理，正本清源，才能使得国内云计算 云计算通俗讲义（第 3 版）IV产业步入良性发展的轨道。本书遵循由感性认识到理性认识、由浅入深的原则展开讨论。第1章“云”畅想，以未来一家人的衣食住行为情节来描述美好的云生活，使得读者对云计算有一个初步的感性认识。第 2 章“云”概念，从最基本的计算机知识开始，逐步引入云计算的几个主要特征，最后阐述云计算的概念就水到渠成了。第 3 章“云”架构，重点介绍美国国家标准与技术研究院（National Institute of Standards and Technology，NIST）发布的云计算架构模型。第 4 章“云”组件，从整体上梳理云计算的组成结构，并阐述各个组成部分对应的开源和商业解决方案。第 5 章“云”技术，介绍组建云计算中心需要用到的技术，向读者表明云计算只不过就是传统 IT 技术的集大成者，并没有什么神秘的新技术。第 6 章“云”安全，从多个角度介绍云计算的安全性，意在消除部分民众认为云计算不安全的恐惧心理。第 7 章“云”应用，罗列一些生活当中最典型的云应用，目前这些云应用无一被实现，是未来的重点发展方向。第 8章“云”实验，采用 OpenStack 分别搭建单节点和三节点 IaaS 云实验平台，步骤详细。本书自第 1 版发行以来，收到了很多读者的反馈，于是笔者结合自己的最新教学总结，加上云计算快速发展带来的新东西，在第 2 版的基础上继续推出第 3 版。相对于第 2 版，第 3 版主要做了如下改进：第 6 章增加了当前主流云服务提供商的各自产品介绍和综合比较；第 8 章全部重写，方便读者在一台电脑上就能搭建云实验平台。非技术人员通过阅读本书，能感性认识云计算；企业管理者通过阅读本书，能发现商机；IT技术人员通过阅读本书，能建立IT环境的全局观，并对云计算涉及的方方面面技术产生理性认识；云计算工程师通过阅读本书，会重新梳理大脑中原先杂乱无章的概念，且有可能将对云计算的认识提高到哲学层面；前 言 V大学生通过阅读本书，可以很好地建构自己的云计算知识体系 总之，每个读者都能从中获益，至少对云计算不再“云里雾里”了。我要感谢一路陪同我的妻子、女儿、父母及兄弟姐妹，他们是上帝赐予我最宝贵的财富，我们一路同行，一路欢笑。恳求各位读者提出宝贵的意见和建议，荣誉归于你们，不胜感激。本书一些配套的资料请浏览网站 www.veryopen.org，有意见和建议请发送邮件至 wlmveryopen.org。作者 于岭南五桂山（广东理工职业学院）2018 年 12 月 19 日 轻松注册成为博文视点社区用户（），扫码直达本书页面。提交勘误：提交勘误：您对书中内容的修改意见可在【提交勘误】处提交，若被采纳，将获赠博文视点社区积分（在您购买电子书时，积分可用来抵扣相应金额）。与作者交流：与作者交流：在页面下方【读者评论】处留下您的疑问或观点，与作者和其他读者一同学习交流。页面入口：http:/ 云计算通俗讲义（第 3 版）VI 目 录 第 1 章 “云”畅想.1 第 2 章 “云”概念.18 2.1 软件的概念.19 2.2 计算机系统.25 2.3 计算机网络.27 2.4 IT 系统组成.32 2.5 云计算概念.36 2.6 3 种服务模式.42 2.6.1 IaaS.43 2.6.2 PaaS.47 2.6.3 SaaS.52 2.7 4 种部署模型.59 2.7.1 私有云.60 2.7.2 社区云.62 2.7.3 公有云.64 2.7.4 混合云.65 2.8 云计算的优劣分析.68 目 录 VII2.8.1 情景案例.68 2.8.2 云计算的优势.73 2.8.3 云计算的劣势.74 第 3 章 “云”架构.76 3.1 云架构参考模型.76 3.2 云服务消费者.80 3.3 云服务提供商.81 3.3.1 服务编排.82 3.3.2 云服务管理.83 3.3.3 安全保障.86 3.3.4 隐私保护.88 3.4 云计算审计员.89 3.5 云服务代理商.89 3.6 云服务承运商.91 第 4 章 “云”组件.92 4.1 开源组件.95 4.1.1 开源计算项目.95 4.1.2 虚拟化.97 4.1.3 操作系统.103 4.1.4 数据库.104 4.1.5 中间件.114 4.1.6 基础服务组件.118 4.1.7 云管理工具.124 4.1.8 应用软件.139 4.2 商业组件.140 4.2.1 VMware.140 4.2.2 Citrix.141 云计算通俗讲义（第 3 版）VIII4.2.3 Microsoft.143 第 5 章 “云”技术.145 5.1 云端技术.145 5.1.1 云布局.147 5.1.2 存储.150 5.1.3 虚拟化与容器技术.157 5.1.4 远程桌面.168 5.1.5 负载均衡.172 5.1.6 集群.174 5.1.7 容错计算.177 5.1.8 家目录漫游.181 5.1.9 租户隔离.183 5.1.10 统一身份认证.187 5.1.11 SOA.189 5.1.12 微服务.195 5.2 终端技术.195 5.2.1 终端分类.195 5.2.2 质量控制.198 5.2.3 终端项目.198 5.3 通信协议.200 第 6 章 “云”安全.212 6.1 信息管理与数据安全.213 6.1.1 云信息架构.213 6.1.2 数据打散存储.216 6.1.3 数据安全生命周期.216 6.1.4 数据安全.217 6.2 计算可用性.220 目 录 IX6.3 互操作性与可移植性.223 6.3.1 互操作性.223 6.3.2 可移植性.224 6.3.3 实施建议.225 6.3.4 用户自由度.227 6.4 加密与密钥管理.228 6.4.1 加密介绍.229 6.4.2 云端数据库加密.229 6.4.3 密钥管理.230 6.5 云服务提供商.232 第 7 章 “云”应用.239 7.1 企业私有办公云.240 7.2 园区云.241 7.3 医疗云.243 7.4 公民档案云.244 7.5 卫生保健云.245 7.6 教育云.245 7.7 交通云.247 7.8 出行云.248 7.9 购物云.248 7.10 农村农业云.249 7.11 高性能计算云.250 7.12 人工智能云.250 第 8 章 “云”实验.252 8.1 单节点安装.255 8.1.1 系统设计.255 8.1.2 安装过程.255 云计算通俗讲义（第 3 版）X8.1.3 启动一台虚拟机.279 8.1.4 安装 Horizon.282 8.2 三节点安装.284 8.2.1 系统设计.284 8.2.2 安装过程.288 8.3 OpenStack 管理.345 第 1 章“云”畅想 早上 6:30，家庭壁挂云终端响铃并提醒：“现在是早上 6:30。室内温度20，室外温度 10，PM2.5 指数 20，湿度 40%，有雾，适合晨练。”我家的壁挂云终端接入了人工智能公有云端，它为我们提供建议，协助我们作决定，成为我们生活中不可或缺的朋友。只不过这个全球人工智能公有云端诞生还不到两年，它的知识非常缺乏，各个国家都在不断完善其算法，并充实其知识库。我看了一眼妻子手腕上的胎音监护仪，亮着微弱的绿光，于是起床把正在另一个房间睡觉的儿子叫醒：“该起床了，男子汉。”儿子一骨碌爬起来。昨天我们夸他是个男子汉，男子汉就该果断、说到做到、从不拖拉。我们父子二人照例到了客厅，在云终端上很快做完了体检并拍下照片，显示体重、体温，且心率、血压、心电图、脑电波正常，儿子又长高了半毫米。到今日，儿子已经拍下了近 2000 张同角度的照片，而我的同角度的照片也已经拍了快8 年了。每次按下连续播放按钮，看到快速长大的儿子，我都会哈哈大笑；但 云计算通俗讲义（第 3 版）2 是看到自己慢慢老去的脸，心情就不一样了。儿子去了卫生间，我马上看到屏幕上出现了儿子的其他体能指标：体液微酸、尿液正常、大便偏干。我皱了皱眉头：“这小家伙肥肉又吃多了。”然后我又查看了一下昨夜老婆的监护记录，一共有 7 条数据，看起来一切正常。儿子去穿袜子和运动鞋了，我进了卫生间，本来是不想上厕所的，只是每天起床后都要收集体检数据，这是国家监护中心要求的。我发现自己的体液也偏微酸，以前吃碱性食品多，体液一直微碱，但最近几个月经常在餐馆大吃大喝，生日 Party、节日聚会特别多。本月 12 日我被升为公司的二级荣誉员工，经常被同事拉去请客吃饭。临出门，我根据壁挂云终端上给出的稀饭配方，淘好米并加入少许螺旋藻和高粱，这样我们回来时稀饭就煮好了。我们跑出小区大门，然后右拐，继续朝前跑过两个街区，便到了小河边。河的两岸长着参天大树，左岸两米开外铺了一条三米宽的水泥路，路的左侧同样是参天大树，在路上行走就像进了隧道。这条路是晨跑的最佳场所，我在这条路上已经跑了足足六个年头。我向前加速跑了 200 米左右后，又往回跑，遇到儿子后鼓励他一番，然后又加速向前跑 大