云计算技术是大数据技术和人工智能技术等新兴技术的基础，没有云计算平台，就没有目前的新兴技术的发展。本书共8 章，主要内容包括云计算概述、云服务、云计算的数据处理、虚拟化、云计算管

当前，云计算、大数据和人工智能技术对人们的生活带来了深远的影响，近年来，云

计算在很多行业和领域逐渐取代传统技术，传统技术人才需求被大大压缩，同时云计算的

相关工作岗位大量增加。在此背景下，编写了本书。

本书共分8 章，主要内容如下：

第 1 章云计算概述，主要介绍云计算概念与特征、发展现状、商业发展模式以及云

计算整体架构和组织。

第 2 章云服务，主要讲述云服务以及云服务的类型和应用。

第 3 章云计算的数据处理，主要讲解分布式数据存储、并行编程模式和海量数据管理。

第 4 章虚拟化，包括虚拟化和虚拟化技术的概念、发展、作用和分类等，并重点讲

解了虚拟化技术的常用解决方案。

第 5 章云计算管理平台，包括云管理平台概念、作用和特点以及管理技术，如Libvirt

和QEMU 等，并介绍了常见的云管理平台。

第 6 章云计算解决方案，从IaaS、PaaS 和SaaS 不同架构分别讲解每种解决方案涉

及的核心技术。后介绍了国内著名的云计算公司、技术、解决方案和应用案例。

第 7 章讲解云计算开发，介绍了云计算开发概念，以OpenStack 为例讲解了云计算

的开发，以VMware 的解决方案vSphere 和Horizon 为例介绍了虚拟云的开发，并介绍

了云计算应用软件的开发。

第 8 章云计算的应用，主要从云计算的应用领域和应用案例两个方面进行介绍。

本书主要讲解云计算的相关概念和技术发展的过去、现在和将来，因此理解云计算的

相关概念和行业发展是本书的核心。

本书配备完善的教学资源，包括教学课件、电子教案、教学大纲、教学计划、实验指

导书、习题参考答案等，可在www.tdpress.com/51eds 中下载。在教与学的过程中遇到

任何问题，欢迎来信交流，联系电子邮箱：qingxiwang1111@163.com。

本书由王庆喜、陈小明、王丁磊任主编，韩毅任副主编。全书由王庆喜统稿。

云计算导论

2

本书由徐洁磐教授主审，同时也得到了领导、同事和有关学生的热情帮助和支持，在

此向他们表示衷心的感谢。

由于时间仓促，加之编者水平有限，书中难免存在疏漏和不足之处，敬请读者批评

指正。

编 者

2017 年12 月

王庆喜：硕士研究生、讲师，就职于安阳工学院计算机科学与信息工程学院，研究方向：计算机软件工程，主讲课程：项目开发实训、软件测试，近五年科研：核心论文8篇、省科技鉴定项目7项、编写教材5本。陈小明：计算机科学与技术高级讲师、副主任、就职于广东省机械高级技工学校，主讲课程有：计算机网络基础、小型局域网组建、信息安全设备配置与调试、信息安全实践、网络规划与设计、网络设备安装与调试、计算机组装与维修、网络安全、服务器配置与管理等。王丁磊：教授，硕士生导师，安阳师范学院软件学院副院长，专业研究方向：计算机应用，主授课程：数据库原理、计算机组成原理。

第1 章 云计算概述........................ 1

1.1 云计算的由来...................... 1

1.1.1 演化进程........................ 2

1.1.2 技术支撑........................ 3

1.2 云计算的概念与特征............ 5

1.2.1 云计算的基本概念......... 5

1.2.2 云计算的基本特征......... 8

1.3 云计算的发展现状............. 10

1.3.1 市场规模分析.............. 10

1.3.2 云计算的发展趋势........11

1.4 云计算的商业发展模式...... 13

1.4.1 云计算的优势和

带来的变化.................. 13

1.4.2 云计算三大商业模式... 16

1.4.3 云计算商业发展模式... 17

1.5 云计算整体架构和组成...... 20

1.5.1 云计算体系结构.......... 20

1.5.2 知名云架构示例.......... 23

小结........................................... 25

习题........................................... 25

第2 章 云服务............................. 27

2.1 云服务概述........................ 27

2.1.1 云服务的概念.............. 27

2.1.2 云服务部署的主要

形式..............................28

2.1.3 云服务的演变与发展....29

2.1.4 云服务的特点...............30

2.1.5 云服务基础架构...........31

2.2 云服务的类型及应用.......... 33

2.2.1 基础设施即服务...........33

2.2.2 平台即服务...................37

2.2.3 软件即服务...................40

小结.......................................... 44

习题.......................................... 44

第3 章 云计算的数据处理...........45

3.1 分布式数据存储................. 45

3.1.1 分布式数据存储的

概念..............................45

3.1.2 数据存储的结构模型....48

3.1.3 常见的两种存储架构....50

3.1.4 分布式数据存储的

应用及面临的问题.......56

3.2 并行编程模式与海量

数据管理........................... 61

3.2.1 并行编程模式简介........61

3.2.2 海量数据管理...............64

云计算导论

2

3.2.3 MapReduce 实现机制... 71

小结........................................... 76

习题........................................... 76

第4 章 虚拟化............................. 78

4.1 虚拟化概述........................ 78

4.1.1 虚拟化的产生背景....... 78

4.1.2 虚拟化的发展历程....... 79

4.1.3 虚拟化在云计算中的

意义............................. 80

4.1.4 虚拟化的分类.............. 80

4.2 虚拟化技术........................ 82

4.2.1 虚拟化的概念.............. 82

4.2.2 虚拟化的特点.............. 83

4.2.3 虚拟化的约束与限制... 84

4.3 虚拟化技术解决方案.......... 86

4.3.1 Hyper-V 虚拟化........... 86

4.3.2 Xen 虚拟化.................. 95

4.3.3 VMware 虚拟化......... 104

4.3.4 VirtualBox 虚拟化...... 107

4.3.5 KVM 虚拟化...............113

小结......................................... 114

习题......................................... 114

第5 章 云计算管理平台............ 116

5.1 云管理平台概述............... 116

5.1.1 云管理平台的概念......116

5.1.2 云管理平台的作用......117

5.1.3 云管理平台的特点..... 121

5.2 云管理平台技术............... 122

5.2.1 Libvirt 组件................ 122

5.2.2 QEMU.........................124

5.3 常见的云管理平台........... 125

5.3.1 Eucalyptus 平台..........125

5.3.2 OpenStack 平台...........131

5.3.3 MarvelSky 平台..........136

小结........................................ 141

习题........................................ 141

第6 章 云计算解决方案.............143

6.1 IaaS 模式的实现

Amazon 云计算解决方案.. 143

6.1.1 Amazon 云计算概述...143

6.1.2 基础存储架构

Dynamo.......................144

6.1.3 弹性计算云EC2 .........145

6.1.4 简单存储服务.............146

6.1.5 简单数据库服务.........147

6.1.6 内容推送服务.............150

6.2 PaaS 模式的实现

Google 云计算解决方案... 152

6.2.1 Google 云计算概述.....152

6.2.2 GFS 文件系统.............152

6.2.3 分布式数据处理.........154

6.2.4 分布式锁服务.............155

6.2.5 分布式数据库

Bigtable.......................159

6.3 SaaS 模式的实现

Marvel Sky 云平台.......... 163

6.3.1 Marvel Sky 介绍.........163

6.3.2 Marvel Sky 的功能......164

6.4 国内云计算...................... 165

6.1.1 阿里云........................165

目 录

3

6.4.2 腾讯云....................... 169

6.4.3 百度云....................... 173

小结......................................... 178

习题......................................... 179

第7 章 云计算开发.................... 180

7.1 云平台开发...................... 180

7.1.1 云平台开发概述........ 180

7.1.2 云平台选型与实施..... 183

7.1.3 OpenStack 云平台

部署与优化................ 187

7.2 虚拟云开发...................... 192

7.2.1 服务器虚拟化

vSphere ....................... 192

7.2.2 云桌面Horizon .......... 196

7.3 云计算应用软件开发........ 201

7.3.1 云计算应用软件........ 201

7.3.2 云计算应用软件

开发的关键技术........ 202

7.3.3 云计算应用软件开发

模型............................204

小结........................................ 207

习题........................................ 207

第8 章 云计算应用.....................208

8.1 云计算应用领域............... 208

8.2 应用案例......................... 210

8.2.1 浪潮区域教育云.........210

8.2.2 阿里金融云.................211

8.2.3 中山电子政务云.........212

8.2.4 贵州智能交通云.........213

8.2.5 邵医健康云平台.........214

小结........................................ 215

习题........................................ 215

附录 VMware Workstation 操作...216

参考文献........................................235