內容簡介
本書深入淺出地梳理了雲計算的基本架構，探討了雲計算對社會的影響及其未來的發展趨勢，提出了“雲計算真正的技術創新在於IT服務化和規模化服務運營”的觀點，主要從電信運營商的角度對雲計算的關鍵技術提出了獨特的見解。
本書適合對雲計算具有初步認識並希望對雲計算進行深入、全面了解的讀者閱讀。
專家推薦
雲計算是新一代IT技術變革的核心，是中國的機遇——建立自己IT體系的戰略機遇。
套用雲計算技術，中國電信業可以從提供傳統的語音、數據服務轉變為提供計算與存儲服務，使電信網成為“超級計算機”。
中國電信適時推出的這本書從技術、商業模式、運營能力等方面對雲計算進行了解讀，是一部對雲計算進行深入、全面解碼的力作。
田溯寧，寬頻資本董事長
雲計算挾著排山倒海的氣勢，鋪天蓋地而來！相信提供網際網路基礎設施的電信運營商將成功擔當公總計算基礎設施提供商的角色——這從中國電信的“綜合信息服務雲”已經可以看出端倪。
未來的雲套用之多、終端之強、體驗之新，將令人目不暇接。箇中究竟，可以通過中國電信撰寫的這本《雲計算解碼》中慢慢體味。
劉鵬，教授，中國電子學會雲計算專家委員會委員
中國雲計算 創辦人
本書對雲計算的技術體系進行了較為全面的梳理。對於希望了解雲計算基礎知識、技術架構和實現方式的人們來說，這是一本很好的入門書籍。另外，書中深入的技術剖析和實踐成果對於雲計算研究和開發人員有很高的參考價值，一些新的觀點對讀者也有啟迪作用。
最難能可貴的是，本書以雲計算技術為引導，結合中國電信規模化的服務和運營，對實際的主要服務業務模式、關鍵技術和典型產品進行分析，理論聯繫實際，對未來的產業發展進行了深入的分析和思考——這些無疑對雲計算的實踐者有很好的指導意義。
楊揚，教授，中國電子學會雲計算專家委員會委員
北京科技大學網路中心主任
本書對雲計算的技術、產業及其背後的成功因素進行了系統的分析，內容翔實，筆法深入淺出，是一本不可多得的好書。本書既適合對雲計算了解不多的初學者閱讀，也適合業界資深人士參考。
姚宏宇，中國電子學會雲計算專家委員會委員
北京友友天宇系統技術有限公司CEO
推薦序
教授級高工，博士生導師
雲計算被認為是繼PC、網際網路之後可能再一次改寫IT面貌的“第三次IT革命”，是近10年來少見的能夠同時引起網際網路、IT和電信行業共同關注的新領域。在我看來，其主要原因在於雲計算是一個融合了網際網路商業模式、革命性的IT技術和電信服務運營的新生事物，它不僅僅是技術革新驅動商業模式變革的產物，也是用戶需求驅動IT運營變革的結果——對資源更多地依賴於網際網路的大環境將實現“雲”化；原來承擔很多任務的用戶端設備將逐漸獲得“解放”，變得更加簡單和便捷；用戶使用資源和享受服務的成本越來越低，而方便性大大增強。國外特別是歐美的IT、網際網路和運營商巨頭，如Amazon、Google、IBM、AT&T等，已經走在前面，紛紛轉型，研發和運營不同的雲計算產品和服務，形成了一定的品牌影響力。近兩年，它們更是加大投入，搶占話語權。種種跡象表明，雲計算確實離我們越來越近了。
雲計算的成功運營實際上是服務提供商基於網路和IT基礎設施利用新的技術（如虛擬化技術、分散式技術）對規模化用戶的服務需求進行精心匹配的過程，以實現低成本、高效率和高靈活性。從運營商的視角看雲計算，通過統一部署支持IT、通信和信息服務的雲能力平台及雲客戶端設備和系統，各類用戶使用傳統通信和IT服務及協同工作、學習、娛樂的門檻會顯著降低，用戶通過運營商提供的有線/無線寬頻接入服務，可以隨時隨地低成本地接入運營商提供的雲平台，享受各種運營級的雲服務，例如大規模計算、信息處理、套用開發、數據存儲和備份、安全服務及各種細分市場的套用提供和服務交付等。在國內，雲計算也已經從最初的“萌動”發展到“心動”。
為了幫助業界更好地掌握雲計算技術，拓展對雲服務和雲套用的理解，《雲計算解碼》一書從作業系統的視角入手，以雲計算體系架構為軸心，以雲計算規模化服務運營為目標，圍繞雲計算的3種主要服務的業務模式、關鍵技術和典型產品進行了深入淺出的闡述，並對雲計算的產業發展趨勢和成功要素進行了分析，既有全盤的運營思考，也不失技術前瞻性和對總體趨勢的把握，是學習和研究雲計算的有益參考。
本書由中國電信北京研究院的一支從事雲計算戰略、技術和產品研發的朝氣蓬勃的團隊聯合編寫，作者中既有業務專家，也有技術骨幹，既有對運營支撐頗有經驗的工程師，也有對用戶需求有深刻理解的產品創新中堅。這本書既是他們智慧的結晶，也是他們分享知識和經驗的陣地。相信他們的研究和心得會給廣大讀者帶來思考和啟迪。
趙慧玲
2011年1月，北京
作者序
雷葆華 中國電信北京研究院
寬頻及網際網路創新中心雲計算團隊總監
筆者是從2008年開始接觸“雲計算”這個詞的，當時的第一感覺是：這是否又是業界熱炒的一個新的概念？2009年初，筆者受命組建中國電信北京研究院網際網路套用創新中心，雲計算正是這個新部門的核心研究領域之一。而這時，雲計算在網際網路上的人氣也達到了一個高峰，搜尋“雲計算”能得到幾千萬條結果。於是，筆者開始重新認真審視雲計算，但心中仍充滿疑惑——它到底是一個革命性的技術浪潮，還是又一個被炒作出來的IT“神話”？
當筆者組織團隊開始對雲計算進行系統研究時，首先感到的是困惑。雖然網上關於雲計算的文章、新聞、論文、產品、模式隨手可摘，俯仰皆是，但始終沒有人能夠系統、全面、客觀地對雲計算進行闡述。各界對雲計算莫衷一是：網際網路服務提供商、IT設備製造商、學術界、政府等各自從自身產品及市場等角度去解讀雲計算，同時也有很多人把雲計算作為重新包裝和炒作的對象，感覺就像盲人摸象，很多爭論也好似雞同鴨講。
不過，真理不辨不明！進入2010年，筆者感覺，業界對雲計算的認識漸漸清晰，各廠商也開始將雲計算與自己的產品結合，明確自己在產業鏈中的地位和發展策略。關於雲計算技術的圖書也開始出現，並對一些關鍵的技術環節進行分析和介紹，但系統性地闡述和介紹雲計算的圖書還比較少。同時，在研究過程中，筆者也深感我國在這方面與美國的明顯差距。
回頭看看我們這兩年在雲計算方面的研究和探索——我們一直試圖建立一個雲計算的技術體系，目前小有所得，因此願將我們的一些心得與業界分享：一是希望能與大家更好地切磋、探討，進一步提高對雲計算的研究和認識；二是希望從實踐的角度出發，幫助大家更好地認識和理解雲計算，縮短學習和理解的過程，為我國的雲計算技術發展和知識普及貢獻一份力量。
由於目前業界對雲計算仍沒有一個標準的定義和統一的認識，因此我們也不強求給出標準的定義和答案。我們希望以自己的理解，給讀者一個雲計算的全貌。本書從目前業界普遍認可的IaaS、PaaS、SaaS入手，分析雲計算的特點及實現技術，並給出一些建議，以幫助讀者更好地理解雲計算，把握雲計算技術的基本概念，提高對相關廠商和產品的甄別能力，同時，也希望給從事雲計算技術研究、產品開發、服務提供的業界人士以實際的幫助。
由於成稿倉促，以及筆者知識水平和認識的局限，書中難免有紕漏之處，請各位專家和讀者不吝賜教。
雷葆華
2011年1月
致謝
20世紀70、80年代出生的我們是非常幸運的一代人。我們不僅經歷了PC、網際網路兩次信息革命，體驗了信息革命給我們的生活和工作帶來的巨大影響與改變，如今又非常幸運地成為雲計算時代的“弄潮兒”，有機會深度參與第三次IT革命，貢獻我們的綿薄之力。當然，在前行的道路上，我們得到了領導、同事、朋友們的幫助和支持。
首先，要感謝中國電信北京研究院的領導作出成立網際網路創新中心的決策及在各方面給予的大力支持，讓我們有機會系統地研究和探索雲計算。
其次，要感謝中國電信集團公司的相關領導對我們的研究工作的大力支持和指導，使我們的技術和業務研究成果能夠在現實網路環境中得到檢驗和套用，讓我們積累了非常寶貴的經驗。
再次，也要感謝業界的領導、專家、學者及技術人員。他們無私地奉獻了專業知識和經驗。通過與他們的溝通、交流，我們學到了很多知識，加深了對雲計算的理解。
同時，還要感謝電子工業出版社的領導、劉皎編輯、潘昕編輯，以及為本書付出辛勞的出版社的朋友。.
最後，要感謝我們的家人。本書的幾位作者日常的科研工作和其他任務都很重，主要利用業餘時間寫作。如果沒有家人的理解和支持，本書將很難順利完成。
前言
“雲計算”自從2007年被提出後，逐漸引起了人們的關注和熱捧，一時間風起雲湧——不僅Google、Amazon等網際網路公司大舉開闢這一新的業務領域，推陳出新，搶占領先位置；IBM、Dell等傳統的IT廠商也被迫轉型，不斷調整公司組織和產品體系、開展大量的市場併購和技術研發工作、進行商業模式的創新，以圖保持在IT市場的地位，抵禦網際網路公司的進攻；AT&T、Verizon等電信運營商作為傳統的IDC和電信服務提供商也看到了機遇，一方面積極套用新的技術改造成果、整合已有的IT基礎設施並提升IT管理和運營能力，另一方面也在探索如何提供基於網際網路的雲計算新業務。
目前，雲計算市場上已經基本形成網際網路公司、IT廠商和電信運營商3支主要力量，它們分別基於自身的優勢，或主攻公有雲市場，或搶占私有雲市場，並且形成了不同的技術流派。例如，網際網路公司由於自身業務需求構建了基於分散式技術的可支撐海量數據信息處理和存儲的統一IT基礎設施；IT廠商考慮的則是如何保護企業已有的IT投資，主推虛擬化技術作為IT資源的整合手段，以幫助企業更平滑地過渡到雲計算。不過，不論是分散式技術還是虛擬化技術，都只是雲計算實現的基本技術手段，真正使雲計算“落地”的核心技術還是如何實現虛擬化資源和分散式集群規模化及統一管理，以形成具備良好的彈性和可擴展性的資源池（計算和存儲雲），同時將套用基於網際網路交付給用戶（交付雲）。這就像程控交換技術和軟交換技術，它們都是實現電話業務的技術，在設備技術成熟後，更重要的是要通過部署和組網形成一張規模較大的交換網，並實現全網統一管理和運營，才能真正提供優質的語音業務。因此，“雲計算中沒有新技術”的觀點是有失偏頗的，只能說，在虛擬化、分散式技術基本成熟的環境下，雲計算當前的關鍵技術已經聚焦到如何實現規模化運營上，這涉及對大量分散式資源的統一管理、調度、監控，以及運營所需的計費、網路管理、互連和業務開通等方方面面的技術。
雖然雲計算進入國內要晚一些，但這並不妨礙雲計算成為近兩年國內IT領域最熱門的方向之一——從一開始大家都在質疑雲計算的發展，甚至有人認為這是國外的“陰謀”，到如今每個公司都爭先恐後地把“雲計算”的標籤貼到自己的品牌和產品上；各類雲計算研討會、展會、基地、中心、聯盟如雨後春筍般在全國各地出現；同時，市面上也出現了很多介紹雲計算的概念、關鍵技術、典型服務、產業轉型趨勢的書籍，可以說是一派繁榮。但令人遺憾的是，國內目前還是說得比做得多——真正能夠理解雲計算的技術本質並勇於投入資源研發相關產品和平台的國內公司鳳毛麟角，真正能夠理解雲計算的業務和市場本質並積極開展業務運營的服務提供商更是屈指可數。可以說，大部分人仍然在觀望。他們希望看透雲計算的本質，對雲計算有更全面的認識，通過對更多國外成功案例的模仿和學習了解開展雲計算業務運營的一些關鍵要素，用更多的積累和儲備迎接國內雲計算黃金時代的到來。
鑒於目前國內正處於雲計算破繭而出的前夜，人們對雲計算的概念已經接受，並且在技術、產品等方面也都加深了理解，但對雲計算的總體架構、業務和技術的關係及雲計算運營中的若干關鍵技術和影響因素則可能了解得比較少，國內也鮮有這些方面的令人滿意的資料可以參考，因此，我們編寫了這本《雲計算解碼》，試圖撥“雲”見日，從作業系統的視角全面解讀雲計算，讓讀者認識到雲計算不是簡單的技術套用，而是新的IT軟體架構技術，同時明確雲計算真正的技術創新在於IT服務化和規模化服務運營。通過閱讀這本書，我們期待讀者既能從巨觀的角度更全面地認識雲計算，同時也能從微觀的業務實現角度去接觸雲計算，更多地了解雲計算的套用與運營方面的內涵。
本書的主要內容包括雲計算的背景和基本知識、雲計算作業系統（技術和業務體系架構）、三類主流服務類型及其關鍵實現技術、影響雲計算成功運營的關鍵要素、對網路的要求和影響及產業展望等。
第1章通過探尋IT的發展軌跡引出“雲計算是第三次IT革命”這一觀念，並通過對雲計算的主要特徵、業務類型及雲計算可能對信息產業產生的影響等方面的介紹，讓讀者對雲計算有一個初步的認識。
第2章介紹雲計算的架構，從作業系統的視角去剖析雲計算，並結合對IaaS、PaaS和SaaS的業務架構分析，讓讀者對雲計算的總體技術和業務架構有一個清晰的認識。
第3章～第5章則分別從IaaS、PaaS和SaaS這3種業務類型及其關鍵實現技術的角度深入淺出地介紹相關業務的實現、部署和運營技術，並結合對典型廠商的典型業務產品案例的介紹，揭開雲計算技術的神秘面紗，讓讀者不僅能對雲計算的具體業務有更明確的了解，同時也能對業務的相關技術實現有更深入的理解。
第6章闡述雲計算對產業的影響，希望通過對雲計算發展驅動因素的梳理，讓讀者了解雲計算是技術發展、商業模式創新、運營組織調整等因素共同促進的結果，而這也決定了雲計算將成為破壞性的創新，對IT、網際網路和電信行業都會產生深刻的影響，也將隨之出現不同的產業競爭力量、技術流派和主流市場。
第7章是對雲計算發展的展望，主要探討了雲計算的技術和產業發展趨勢（即隨著雲計算技術的發展，人們將可以像使用水和電一樣通過網際網路使用計算和存儲，在這個過程中，計算和存儲服務將實現標準化），並對如何推進產業的發展提出了建設性的建議。
第8章著重從電信運營商的視角解析雲計算，基於規模經濟性原理提出雲計算規模化運營的必要性，並通過雲計算產業鏈分析了雲計算發展的現狀，全面介紹了雲計算給運營商帶來的挑戰、衝擊與機遇，給出運營商在雲計算產業鏈中的定位。
本書部分內容和案例來自於作者的實踐經驗和研究成果。同時，本書的寫作得到了中國電信集團公司和中國電信北京研究院的支持，並參考了大量的業界研究成果和相關技術材料，在此一併表示感謝。
雲計算作為一個新的技術和產業，涵蓋的知識範圍較廣，同時仍在快速發展和演進的過程中。由於作者水平有限，書中難免存在謬誤，歡迎讀者批評、指正。
目錄
第 1章 雲計算的基本概念 1
1.1 雲計算：第三次IT革命 2
1.2 雲計算的特徵 4
1.3 雲計算服務 6
1.4 雲計算的類型 8
1.5 雲計算對信息產業的影響 9
第 2章 雲計算的整體架構 12
2.1 雲計算的系統架構 13
2.1.1 傳統的PC系統架構 13
2.1.2 雲計算的系統架構 15
2.2 雲計算的分層體系 18
2.2.1 IaaS服務及其實現體系 19
2.2.2 PaaS服務及其實現體系 22
2.2.3 SaaS服務及其實現體系 24
2.2.4 雲計算分層體系綜述 26
第 3章 基礎設施即服務（IaaS）及其關鍵實現技術 28
3.1 IaaS概述 29
3.2 IaaS關鍵實現技術之伺服器虛擬化 30
3.2.1 伺服器虛擬化概述 31
3.2.2 CPU虛擬化 33
3.2.3 記憶體虛擬化 37
3.2.4 I/O虛擬化 39
3.3 IaaS關鍵實現技術之存儲虛擬化 40
3.3.1 存儲系統概述 40
3.3.2 存儲設備層的存儲虛擬化 42
3.3.3 塊聚合層的存儲虛擬化 43
3.3.4 檔案/記錄層的存儲虛擬化 47
3.4 IaaS關鍵實現技術之網路虛擬化48
3.4.1 網路虛擬化概述 48
3.4.2 傳統的網路虛擬化技術 50
3.4.3 主機網路虛擬化技術 51
3.4.4 網路設備虛擬化的實現 55
3.4.5 運營服務中的網路虛擬化關鍵技術 58
3.5 IaaS關鍵實現技術之雲計算管理平台 63
3.5.1 自動化部署技術 65
3.5.2 彈性能力提供技術 67
3.5.3 資源監控 68
3.5.4 資源調度 71
3.5.5 業務服務管理和計費度量管理 73
3.6 典型的IaaS提供商——Amazon 75
3.6.1 Amazon雲計算服務簡介 75
3.6.2 彈性雲計算 76
第 4章 平台即服務（PaaS）及其關鍵實現技術 81
4.1 PaaS概述 82
4.1.1 PaaS系統架構 83
4.1.2 Google PaaS系統概述 86
4.2 PaaS套用運行託管平台 88
4.2.1 典型的PaaS套用運行託管平台——App Engine 89
4.2.2 PaaS套用運行託管平台的關鍵技術 102
4.3 基於分散式計算的PaaS基礎設施 111
4.3.1 分散式計算技術及實現原則112
4.3.2 PaaS關鍵技術之分散式檔案系統 118
4.3.3 PaaS關鍵技術之分散式資料庫 126
4.3.4 PaaS關鍵技術之MapReduce計算模型 132
4.3.5 PaaS關鍵技術之分散式協同管理技術 135
4.3.6 PaaS關鍵技術之集群和平台管理 139
4.4 主流PAAS平台及流派分析 147
4.4.1 IaaS衍生型 149
4.4.2 傳統生態延伸型 150
4.4.3 SaaS拓展型 150
4.4.4 革新生態型 151
第 5章 軟體即服務（SaaS）及其關鍵實現技術 153
5.1 SaaS概述 154
5.2 呈現層技術 159
5.2.1 為什麼Web呈現層技術對SaaS如此重要 159
5.2.2 基於瀏覽器的Web呈現技術 162
5.2.3 基於外掛程式方式的Web呈現技術 167
5.2.4 HTML5和Flash技術路線的比較 168
5.3 調度層技術 169
5.3.1 基於DNS的調度 170
5.3.2 基於虛擬IP的調度 170
5.3.3 基於鏈路聚合的調度 171
5.3.4 基於套用的調度 172
5.3.5 調度策略 172
5.4 業務層 174
5.5 數據層 175
5.6 用戶管理和配置管理 177
5.6.1 用戶管理 177
5.6.2 個性化配置 181
5.7 典型的SaaS服務提供商 187
5.7.1Salesforce服務簡介 187
5.7.2 Sales Cloud CRM服務及特徵 190
第 6章 雲計算對產業的影響 197
6.1 雲計算發展的驅動因素 198
6.2 雲計算是一種破壞性創新201
6.3 兩大產業陣營——網際網路雲和IT雲 203
6.3.1 以Google為典型代表的網際網路雲計算 203
6.3.2 以IBM為代表的IT雲計算 207
6.4 兩大技術流派——分散式架構和虛擬化架構 212
6.4.1 分散式架構 213
6.4.2 虛擬化架構 215
6.5 兩大主流市場——公有雲和私有雲 218
第 7章 雲計算發展展望 221
7.1 雲計算發展展望 222
7.1.1 雲計算與移動網際網路的關係 224
7.1.2 雲計算與物聯網、“智慧地球”的關係 226
7.2 雲計算的研究熱點和焦點 228
7.2.1 雲作業系統 228
7.2.2 雲安全 231
7.2.3 節能減排技術 234
7.3 雲計算成功的關鍵因素 238
7.3.1 技術是雲計算成功的基礎 238
7.3.2 商業模式是雲計算成功的關鍵 241
7.3.3 運營能力是雲計算成功的必要條件 243
7.4 對雲計算產業發展的建議 244
第 8章 電信運營商與雲計算 247
8.1 雲計算的基本經濟規律及產業鏈分析 248
8.1.1網際網路的本質和基本經濟規律 249
8.1.2 雲計算產業鏈分析 254
8.2 電信運營商在雲計算時代面臨的機遇和挑戰 258
8.2.1 雲計算給電信運營商帶來的機遇 258
8.2.2 雲計算時代電信運營商面臨的新挑戰 260
8.3 電信運營商發展雲計算的優勢及其產業角色分析 263
8.3.1 電信運營商發展雲計算的優勢 263
8.3.2 電信運營商在雲計算產業鏈中的定位 266
8.4 國內外電信運營商在雲計算方面的實踐和探索 268
8.4.1 AT&T的雲計算服務 269
8.4.2 Verizon的Computing as a Service服務 271
8.4.3 法國電信的Flexible 4 Business 273
8.4.4 英國電信的Virtual Data Center服務 274
8.4.5 中國電信的綜合信息服務雲 275
8.4.6 中國移動的BigCloud系統 276
8.4.7 中國聯通的互聯雲 277
8.4.8 電信運營商發展雲計算的現狀綜述 278
參考文獻 279
媒體推薦
從運營商的視角看雲計算，通過統一部署支持IT、通信和信息服務的雲能力平台和雲客戶端設備和系統，各類用戶使用傳統通信和IT服務以及互相協同工作、學習、娛樂的門檻會顯著降低，用戶通過運營商有線/無線寬頻接入手段，可以低成本、隨時隨地接入運營商雲平台，享受各種運營級別的雲服務。
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套用雲計算技術，中國電信業可從提供傳統語音、數據轉變為開始提供計算與存儲服務，電信網可成為超級計算機。
中國電信適時地推出了本書，從技術、商業模式、運營能力等方面對雲計算進行了解讀，是一部對雲計算進行深入、全面解碼的力作。
——田溯寧，寬頻資本董事長
最難能可貴的是書中以雲計算技術為引導，結合中國電信規模化服務運營，從實際的主要服務的業務模式，關鍵技術和典型產品進行分析，理論聯繫實際，對未來的產業發展也進行了深入的分析和思考，這些無疑對於雲計算的實踐者具有很好的指導意義。
——楊揚，中國電子學會雲計算專家委員會委員 北京科技大學網路中心主任
