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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云计算：原理与范式》
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