新一輪科技革命和產業(yè)變革帶動了傳統(tǒng)產業(yè)的升級改造。黨的二十大報告強調必須堅持科技是第一生產力、人才是第一資源、創(chuàng)新是第一動力,深入實施科教興國戰(zhàn)略、人才強國戰(zhàn)略、創(chuàng)新驅動發(fā)展戰(zhàn)略,開辟發(fā)展新領域新賽道,不斷塑造發(fā)展新動能新優(yōu)勢。建設高質量高等教育體系是擺在高等教育面前的重大歷史使命和政治責任。高等教育要堅持國家戰(zhàn)略引領,聚焦重大需求布局,推進新工科、新醫(yī)科、新農科、新文科建設,加快培養(yǎng)緊缺型人才。
云計算的發(fā)展歷程可以追溯到20世紀60年代的虛擬化技術的出現(xiàn)。當時,IBM等公司開發(fā)了虛擬機監(jiān)視器(Hypervisor)等技術,支持多個操作系統(tǒng)能夠在一臺物理計算機上同時運行,為云計算的基礎設施打下了重要的基礎。隨著互聯(lián)網的興起和普及,人們開始意識到通過網絡連接和共享資源可以實現(xiàn)更高效的計算和數(shù)據(jù)存儲,為云計算概念的出現(xiàn)奠定了基礎。然而,真正商業(yè)化和普及化的云計算始于近幾年。
2006年,亞馬遜推出了彈性計算云(EC2)服務,這標志著云計算開始進入商業(yè)化階段。亞馬遜的成功為其他公司提供了啟示,紛紛推出自己的公有云服務,如微軟的Azure、谷歌的Google Cloud和IBM的IBM Cloud等。公有云服務的出現(xiàn)為用戶提供了彈性、可伸縮的計算和存儲資源,極大地推動了云計算的發(fā)展。
隨著云計算的發(fā)展,云計算技術開始滲透到各個行業(yè)和領域。從企業(yè)級應用到教育、醫(yī)療、金融、物聯(lián)網和人工智能等領域,云計算正加速推動著數(shù)字化轉型和創(chuàng)新。它提供了強大的計算能力、存儲容量和彈性資源,支持大規(guī)模數(shù)據(jù)處理、分析和預測。
本書全面講解了云計算的基本概念和核心技術,以及云計算的實際應用,深入探討了各種云計算模型、服務和架構。同時,還介紹了云安全、數(shù)據(jù)隱私以及云計算的未來發(fā)展趨勢。本書盡量以簡潔清晰的語言闡述復雜的概念,并結合實際案例和示例進行說明。
本書提供教學大綱、教學課件等配套教學資源,可供讀者下載,還提供最后一章實驗案例的視頻講解,讀者可以掃描二維碼在線觀看、學習。
本書是集體智慧的結晶,全書由郭曉梅主編,張涵、曹呈健、孫卉、王陳龍溢、周源祥為本書做出了重要貢獻,在此表示衷心的感謝!
鑒于編者水平有限,書中的疏漏在所難免,敬請廣大讀者批評指正。
作者
2025年1月
第1章云計算概述
1.1云計算的基本概念與發(fā)展歷程
1.1.1云計算的基本概念
1.1.2云計算的發(fā)展歷程
1.2云計算的服務類型
1.2.1云計算的服務模式
1.2.2云計算的部署模式
1.3云計算與大數(shù)據(jù)和人工智能
1.3.1云計算與大數(shù)據(jù)
1.3.2云計算與人工智能
1.3.3云計算與大數(shù)據(jù)和人工智能的關系
1.4云計算的優(yōu)點與未來
1.4.1云計算的優(yōu)點
1.4.2云計算的前沿技術與未來
1.5本章小結
習題1
第2章虛擬化技術
2.1虛擬化技術概述
2.1.1虛擬化技術的起源與原理
2.1.2虛擬化技術的相關概念與特點
2.1.3虛擬化技術的分類
2.1.4虛擬機
2.2服務器虛擬化
2.2.1服務器虛擬化概述
2.2.2服務器虛擬化的關鍵技術
2.3桌面虛擬化與應用程序虛擬化
2.3.1桌面虛擬化
2.3.2應用程序虛擬化
2.4存儲虛擬化
2.4.1存儲虛擬化簡介
2.4.23種不同層次的存儲虛擬化
2.4.3存儲虛擬化的主要功能
2.5網絡虛擬化
2.5.1網絡虛擬化簡介
2.5.2網絡虛擬化的特點
2.6本章小結
習題2
第3章Amazon云計算
3.1Amazon云計算的概述
3.1.1Amazon云計算簡介
3.1.2Amazon云計算的優(yōu)勢
3.2Amazon云計算的計算服務
3.2.1基于虛擬機的EC2服務
3.2.2基于Docker的ECS服務
3.2.3無服務器的Lambda服務
3.3Amazon云計算的存儲服務
3.3.1基于對象存儲的S3服務
3.3.2基于塊存儲的EBS服務
3.3.3基于文件存儲的EFS服務
3.4Amazon云計算的數(shù)據(jù)庫服務
3.4.1關系數(shù)據(jù)庫服務Aurora
3.4.2NoSQL數(shù)據(jù)庫服務DynamoDB
3.4.3內存緩存數(shù)據(jù)庫服務ElastiCache
3.4.4數(shù)據(jù)倉庫解決方案Redshift
3.5本章小結
習題3
第4章OpenStack
4.1OpenStack的概述
4.1.1OpenStack簡介
4.1.2OpenStack的應用環(huán)境
4.2OpenStack的六大核心組件
4.2.1計算服務Nova
4.2.2網絡服務Neutron
4.2.3塊存儲服務Cinder
4.2.4對象存儲服務Swift
4.2.5身份認證服務Keystone
4.2.6鏡像服務Glance
4.3OpenStack的輔助組件
4.3.1Web界面Horizon
4.3.2編排服務Heat
4.3.3計量和監(jiān)控服務Ceilometer
4.4OpenStack的生態(tài)系統(tǒng)和社區(qū)
4.4.1OpenStack的生態(tài)系統(tǒng)
4.4.2開放的開發(fā)和社區(qū)貢獻機制
4.5本章小結
習題4
第5章容器
5.1容器
5.1.1容器的概念
5.1.2容器與虛擬機的對比
5.1.3容器的發(fā)展史
5.2Docker簡介
5.2.1Docker的概念
5.2.2Docker公司
5.2.3Docker的發(fā)展史
5.3一個簡單的Docker實例
5.3.1安裝Docker
5.3.2運行一個 Docker實例
5.4Docker組件
5.4.1Docker整體架構
5.4.2Docker Client
5.4.3Docker Server
5.4.4Docker Registry
5.5Docker引擎
5.5.1舊版引擎
5.5.2進化后的引擎
5.5.3容器命令
5.6持久化存儲數(shù)據(jù)
5.6.1持久化存儲
5.6.2綁定掛載
5.6.3卷
5.7Docker網絡
5.7.1Docker網絡的類型
5.7.2bridge模式
5.7.3host模式
5.7.4none模式
5.7.5container模式
5.7.6自定義網絡
5.7.7網絡命令
5.8Docker Compose
5.8.1Docker Compose概述
5.8.2安裝Docker Compose
5.8.3配置文件介紹
5.8.4Compose命令
5.9Docker進階
5.9.1Docker Swarm
5.9.2Docker Stack
5.10本章小結
習題5
第6章Kubernetes
6.1Kubernetes的概述
6.1.1Kubernetes的簡介
6.1.2Kubernetes的優(yōu)勢
6.1.3Kubernetes的發(fā)展歷史
6.2Kubernetes中的核心概念
6.2.1Pod
6.2.2Controller
6.2.3Label
6.2.4Service
6.2.5Namespace
6.3Kubernetes的架構
6.3.1Kubernetes的經典架構
6.3.2Master
6.3.3Node
6.4Kubernetes集群搭建
6.4.1安裝前準備
6.4.2安裝Kubernetes
6.4.3搭建集群
6.4.4常用的kubectl命令
6.5應用部署
6.5.1配置文件介紹
6.5.2Deployment
6.5.3DaemonSet
6.5.4Job
6.5.5CronJob
6.5.6Service
6.6Secret和Configmap
6.6.1Secret
6.6.2Configmap
6.7Helm
6.7.1Helm簡介
6.7.2安裝Helm
6.7.3使用Helm
6.7.4自定義chart
6.8存儲管理
6.8.1volume
6.8.2PV和PVC
6.9集群監(jiān)控與日志
6.9.1集群監(jiān)控
6.9.2監(jiān)控搭建
6.9.3日志管理
6.10本章小結
習題6
第7章Serverless
7.1Serverless概述
7.1.1Serverless的概念
7.1.2Serverless的優(yōu)勢
7.1.3FaaS和BaaS
7.2現(xiàn)有的Serverless相關產品
7.2.1相關產品概述
7.2.2商業(yè)化的公有云平臺
7.2.3開源的平臺
7.2.4框架與工具
7.3Serverless應用架構
7.3.1傳統(tǒng)應用
7.3.2Serverless應用
7.4函數(shù)計算
7.4.1函數(shù)計算簡介
7.4.2函數(shù)計算的工作原理
7.4.3函數(shù)計算中的核心概念
7.4.4函數(shù)的部署
7.5Serverless應用引擎
7.5.1Serverless應用引擎概述
7.5.2SAE的功能
7.5.3SAE的優(yōu)勢
7.5.4SAE的架構
7.6本章小結
習題7
第8章Hadoop
8.1Hadoop
8.1.1Hadoop簡介
8.1.2Hadoop發(fā)展簡史
8.1.3Hadoop的組成
8.1.4Hadoop生態(tài)概述
8.2Hadoop的核心組件
8.2.1數(shù)據(jù)存儲HDFS
8.2.2任務調度與資源分配YARN
8.2.3數(shù)據(jù)計算MapReduce
8.3Hadoop生態(tài)
8.3.1Hadoop生態(tài)圈
8.3.2Zookeeper
8.3.3HBase
8.3.4Hive
8.3.5Kafka
8.3.6Sqoop
8.3.7Flume
8.3.8Spark
8.4本章小結
習題8
第9章阿里云
9.1阿里云
9.1.1阿里云簡介
9.1.2阿里云發(fā)展歷史
9.1.3阿里云基礎設施
9.2飛天開放平臺
9.2.1飛天開放平臺的組成
9.2.2分布式協(xié)調服務(女媧)
9.2.3遠程過程調用(夸父)
9.2.4安全管理(鐘馗)
9.2.5分布式文件系統(tǒng)(盤古)
9.2.6資源管理和任務調度(伏羲)
9.2.7集群部署(大禹)
9.2.8集群監(jiān)控(神農)
9.2.9飛天2.0
9.3阿里云產品
9.3.1彈性計算
9.3.2存儲服務
9.3.3數(shù)據(jù)庫服務
9.3.4容器與中間件
9.3.5大數(shù)據(jù)
9.3.6人工智能
9.4本章小結
習題9
第10章云數(shù)據(jù)中心
10.1云計算數(shù)據(jù)中心概述
10.1.1云計算數(shù)據(jù)中心簡介
10.1.2云計算數(shù)據(jù)中心和傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的區(qū)別
10.2云計算數(shù)據(jù)中心的特點與結構
10.2.1云計算數(shù)據(jù)中心的特點
10.2.2云計算數(shù)據(jù)中心的功能與架構
10.3云計算數(shù)據(jù)中心的基礎設施
10.3.1服務器和計算設備
10.3.2存儲設備和系統(tǒng)
10.3.3網絡系統(tǒng)和結構
10.3.4電源系統(tǒng)
10.3.5制冷系統(tǒng)
10.3.6云計算綠色數(shù)據(jù)中心
10.4高可用建設的重要性
10.4.1高可用建設
10.4.2云數(shù)據(jù)的安全保障
10.5本章小結
習題10
第11章云安全
11.1信息安全現(xiàn)狀和形勢
11.1.1數(shù)據(jù)安全的重要性
11.1.2信息系統(tǒng)安全
11.1.3常見的云安全風險
11.2云數(shù)據(jù)安全
11.2.1用戶數(shù)據(jù)安全
11.2.2日志管理
11.2.3權限和資源管理
11.3云應用安全
11.3.1用戶管理
11.3.2身份認證
11.3.3網絡安全防護
11.4云上安全防護
11.4.1云數(shù)據(jù)加密
11.4.2云數(shù)據(jù)備份
11.4.3多因子驗證
11.4.4軟件更新
11.4.5端點安全保護
11.4.6VPN技術
11.5本章小結
習題11
第12章綜合實驗案例
12.1使用RDS進行MySQL數(shù)據(jù)庫操作
12.1.1實驗目的
12.1.2實驗環(huán)境
12.1.3實驗要求
12.1.4實驗步驟
12.2在阿里云進行Docker安裝部署及使用
12.2.1實驗目的
12.2.2實驗環(huán)境
12.2.3實驗要求
12.2.4實驗步驟
12.3在云環(huán)境下安裝Hadoop
12.3.1實驗目的
12.3.2實驗環(huán)境
12.3.3實驗要求
12.3.4實驗步驟
12.4基于云服務器ECS搭建云上博客系統(tǒng)
12.4.1實驗目的
12.4.2實驗環(huán)境
12.4.3實驗要求
12.4.4實驗步驟
12.5在阿里云進行Kubernetes部署及使用
12.5.1實驗目的
12.5.2實驗環(huán)境
12.5.3實驗要求
12.5.4實驗步驟
12.6本章小結
參考文獻