作者：中兴通讯学院编著
出版社：出版服务编辑部
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对话云计算试读：
前言
相信大多数人最初看到云计算这个词的时候，想到的可能只有两个字—“炒作”。这是因为近年来计算机界越来越给人一种时尚的感觉，各种新概念、新名词层出不穷，吸引着大家的眼球，冲击着我们的大脑，可是，往往仅仅几年甚至几个月的时间这些新概念就烟消云散，不知所踪了。因此，一开始就有不少程序员习惯性地将云计算归于这些时髦的炒作概念之中。云计算？好像又是一种玄而又玄的东西，也许哪天就被大家遗忘到哪个角落了吧！
可是事实恰恰相反，几年过去了，云计算不仅没有消失，反而越来越多的软件公司加入到云计算的产业中，这不禁令越来越多的人对其大感兴趣。
细究云计算，还会发现一个有趣的现象，那就是企业界对它的兴趣远远大于学术界对它的兴趣。Amazon、Google、微软等知名公司都已经陆续推出成熟的云计算商用产品了，可是大家还在为云计算的定义而吵吵嚷嚷。
实际上这并不见得是一件坏事，当年在通信行业的IP 技术和ATM 技术的竞争中就出现过类似的情形。ATM 技术是以学术界为主导制定出来的标准，而IP 技术是以企业界为主导通过市场孕育出来的标准，虽然从技术层面来看ATM 技术更为先进，但是最终IP 技术取得了完胜。
在云计算出现之前，与之最为相似的当属网格计算，后者即属于学术界热而企业界不热的典型。从这个意义上来看，云计算也许又会像当年的IP 技术一样，走出一片属于自己的天空。
本书对云计算进行了全面而详尽的介绍，大致可以将其内容划分为3 个组成部分。
第1 部分围绕云计算的基本概念展开，包括第1、2 章。第1 章介绍了云计算的发展历史，第2 章结合应用实例介绍了云计算的基本概念。
第2 部分围绕云计算的关键技术展开，包括第3、4、5、6、7 章。第3 章对云计算的关键技术进行概述性介绍，涉及到Web、SOA、SaaS、虚拟化、分布式系统和安全技术；第4 章详细介绍了Web 技术；第5 章详细介绍了虚拟化技术；第6 章详细介绍了分布式系统；第7 章详细介绍了云计算的安全技术。
第3 部分围绕云计算的产业化和应用情况展开，包括第8、9、10 章。第8 章介绍了目前各知名软件公司推出的云计算产品；第9 章介绍了云计算的标准化进展；第10 章介绍了云计算在多个行业的实际应用，并展望了其未来的发展方向。
本书由朱清峰编写，不足之处欢迎各位读者不吝指正。作者增版序
中兴通讯学院的苏容、邱泉、储小霞、郭磊、国强、胡明、黄贤、林春燕、林盛灿、刘学良、刘勇、裴泽芳、秦红娟、邵文娟、施凯、覃开政、田军、万成、万光华、魏征、邢晓江、徐恒、张刚勤、张华、张晓慧、张瑜、周厚桥、周峻松、朱立葭、卓永刚等同志，在参与中国通信学会和中兴通讯学院联合组织编写的《通信新技术普及丛书》的过程中，积极参与前期的内容策划，与编辑和专家组多次讨论共同确定了每本书的书名和框架结构。在具体的创作过程中，克服了时间紧、任务重等重重困难，不仅高质量地完成了超过200 万字的内容创作，而且还制作了形式活泼、浅显易懂的动画，将深奥的通信知识表现得活灵活现。目前，这套丛书已经得到了工业和信息化部、中国科协相关领导以及业内的一致好评，对普及通信科普知识以及信息通信领域的普及教育工作起到了巨大的推动作用。
中国通信学会周德强理事长“对中兴通讯学院领导和各位同志付出的艰辛劳动深受感动，请代我向中兴学院的领导和同志们表示深深的谢意!”
在科普领域，中兴通讯学院将中兴通讯多年积累的知识回馈给社会，这是一种企业与社会大众全新的对话模式，是企业践行科学发展观，履行社会责任的一次很有意义的探索。另外，中国通信学会和人民邮电出版社的肯定和支持，都让我院的全体创作人员深感鼓舞和欣慰!把握信息通信领域前沿技术，在《通信新技术普及丛书》前8 本的基础上，中兴通讯学院延续创作了《对话云计算》和《对话物联网》两本图书（附多媒体光盘），这两本书依旧保持轻松、活泼的风格，力图使读者朋友能够轻松、愉快地阅读。希望广大读者能够喜欢。
再次感谢中国通信学会的各位专家和学者，感谢人民邮电出版社，同时也感谢参与写作和编辑的各方人员。中兴通讯讯学院院长第1章 追本溯源—云计算的发展历史：云计算是伴随着计算机和通信技术的发展而发展起来的，从大型机到个人计算机再到互联网，计算模式走过了从集中计算到分布式计算再到云计算的历程。回首往事，让我们沿着计算机和计算模式的发展历程做一次有趣的历史漫游吧。1.1 自动计算的思想史：我们可以把计算机的历史划分为两个部分，一个部分是计算机工程技术的发展史，例如电子管、晶体管、大规模集成电路；另一个部分是自动计算的思想史，例如布尔代数、符号系统、图灵机。显然，后者在时间上是先于前者的，即先有了自动计算的思想，才会产生实现该思想的计算机工程技术。：好啊，那我们就开始自动计算思想史的漫游吧。：我们的故事就从17 世纪法国的莱布尼兹开始讲起吧。大家知道莱布尼兹因为和牛顿各自独立发现了微积分而闻名，他为微积分运算而发明的符号一直沿用至今。在莱布尼兹看来，我们对整个人类的知识领域也可以实施类似的举措，即首先创造一套覆盖人类全部知识的纲要，然后将这个纲要转换为符号系统，最后利用这些符号之间的推理演算就能够揭示人类全部知识之间的关联。图1-1 莱布尼兹和他的计算机器
莱布尼兹提出了这个伟大的梦想，却无法实现它。虽然他在1673 年制作了一台能够实现加减乘除四则运算的计算机器，并因此被选为伦敦皇家学会会员，但是距离他的梦想还很遥远。顺便提一下，这台计算机器中包括了一个天才的部件——“莱布尼兹轮”，直到20 世纪这一部件仍然在计算装置上得到广泛应用。：莱布尼兹的这个梦想的确堪称伟大，直到今天的超级计算机也不敢说已经达到了他的目标吧？：是啊。不过莱布尼兹的构想虽然无法在他所处的时代得到实现，其思想却可以看作是现代数理逻辑部分内容的萌芽，从这个意义上讲可以把莱布尼兹看作是数理逻辑学的先驱。下面我们就来看看数理逻辑学是如何发展起来，并一步步逼近莱布尼兹梦想的吧。图1-2 数理逻辑学的奠基者：布尔、弗雷格和康托尔
1847 年，英国数学家乔治·布尔发表了《逻辑的数学分析》，建立了布尔代数。他创建了一套符号系统，利用符号来表示逻辑中的各种概念，并建立了一系列运算规则，利用代数的方法研究逻辑，初步奠定了数理逻辑的基础。我们现在程序设计中经常使用的布尔值（TRUE 和FALSE）就是为了纪念布尔而命名的。
1879 年，德国数学家弗雷格出版了《概念文字》一书。在弗雷格看来，布尔代数试图用逻辑来发展逻辑，这是不可接受的。他的解决办法是用精确的语法规则或句法规则把他的概念文字发展成为一种形式化的人工语言，这可以看作是今天所有计算机程序设计语言的前身。
此时，数理逻辑学的发展也渐入佳境。1874 年左右，德国数学家康托尔创建了集合论，这是人类历史上第一次针对无穷建立起抽象的形式符号系统和确定的运算，它从本质上揭示了无穷的特性，并促进了数学中许多新分支的建立和发展，成为后来实变函数、代数拓扑、群论和泛函分析等理论的基础。：集合的概念倒是在高等数学课程里面学习过，没想到它竟然属于数理逻辑学的范畴，更没想到原来它在数学里面占据了这么高的地位。：不要高兴得太早，就在一切看似完美无缺的时候，英国哲学家罗素提出了著名的“罗素悖论”，几乎对数理逻辑学造成了致命的打击。1902 年，弗雷格在其集毕生心血之大成的著作《算数的基本法则》完稿付印之时，收到了罗素关于这一悖论的来信，他立刻意识到这几乎导致其一生的工作毁于一旦。为此，弗雷格在其新书中增加了一个补遗，里面写到：“正当工作就要完成之时发现那大厦的基础已经动摇，对于一个科学工作者来说，没有什么比这更为不幸的了，罗素的一封来信正使我置身于这样的境地。”图1-3 第三次数学危机：罗素和理发师悖论
罗素悖论中有许多例子，其中最为通俗也最有名的例子就是“理发师悖论”。话说在某个城市中有一位理发师，他的广告词是这样写的：“本人的理发技艺十分高超，誉满全城。我将为本城所有不给自己刮脸的人刮脸，我也只给这些人刮脸。我对各位表示热诚欢迎！”于是，来找他刮脸的人络绎不绝，自然都是那些不给自己刮脸的人。可是，有一天，这位理发师从镜子里看见自己的胡子长了，他本能地抓起了剃刀，你们看他能不能给他自己刮脸呢？如果他不给自己刮脸，他就属于“不给自己刮脸的人”，他就要给自己刮脸，而如果他给自己刮脸呢？他又属于“给自己刮脸的人”，他就不该给自己刮脸。
罗素悖论说明：集合论是自相矛盾的，并不存在什么绝对的严密性！这就是数学史上非常著名的第三次数学危机。：听得真紧张啊，这次数学危机是否及时得到了化解呢？：为了解决第三次数学危机，数学家们做了不同的努力。由于他们解决问题的出发点不同，所遵循的途径不同，所以在本世纪初就形成了不同的数学哲学流派，其中包括以罗素为首的逻辑主义学派、以布劳威尔为首的直觉主义学派和以希尔伯特为首的形式主义学派。这三大学派的形成与发展，把数学基础理论研究推向了一个新的阶段。
为了排除集合论悖论，罗素提出了类型论，策梅罗提出了第一个集合论公理系统，后经弗伦克尔加以修改和补充，得到常用的策梅罗—弗伦克尔集合论公理体系，以后又经伯奈斯和哥德尔进一步改进和简化，得到伯奈斯—哥德尔集合论公理体系。：还好有这么多天才的数学家解决了罗素悖论啊！：1930 年之前，整个数学界是非常乐观的，康托尔的朴素集合论已经被公理集合论所代替，从而消除了悖论。当时德国数学家希尔伯特的思想占据统治地位，他认为整个数学的基础——数论和集合论已经公理化，如果能够继续证明这些公理系统是无矛盾的和完全的，那么整个数学的基础将非常牢靠。为此，希尔伯特建立了元数学和证明论，试图对形式语言系统的无矛盾性给出绝对证明。图1-4 希尔伯特与哥德尔
1931 年，哥德尔发表论文提出了不完全性原理：即使把初等数论形式化之后，在这个形式的演绎系统中也可以找出一个合理的命题来，在该系统中既无法证明其为真，也无法证明其为假。
哥德尔不完全性定理从数学上证明了企图以形式主义的技术方法一劳永逸地解决悖论问题的不可能性，它被看作是数学史上的一个里程碑。：我有点糊涂了，这是否意味着虽然罗素悖论被解决了，但是由于罗素悖论引发的第三次数学危机仍然没有完全得到化解？：康托尔创建集合论引入无穷以后，就打开了潘多拉的盒子，一切灾难都出来了，这就是第三次数学危机的实质。尽管悖论可以消除，矛盾可以回避，但是数学的确定性在一点点丧失。所以第三次危机表面上解决了，实际上却以其他形式更为深刻地延续着。
好，关于数理逻辑的数学史就说到这了。虽然哥德尔不完全性定理使得莱布尼兹的伟大梦想遭受了沉重打击，但是它却将自动计算的思想引入了另一条河流。：哈哈，我知道了，这就是图灵计算。：没错，至此大名鼎鼎的图灵登场了。在希尔伯特统领数学界并面临哥德尔挑战的时候，图灵还在英国剑桥大学学习并留校任教，他无疑关注到了希尔伯特的思想和哥德尔的不完全性定理。
1936 年，图灵在论文《论可计算数在判定问题中的应用》中提出，以布尔代数为基础，逻辑中的任意命题可以用一种通用的机器来表示和完成，并能按照一定的规则推导出结论。这篇论文被誉为现代计算机原理的开山之作，它描述了一种假想的可实现通用计算的机器，后人称之为“图灵机”，图灵也因此被称为“计算机之父”。图1-5 图灵和图灵机
如图1-5 所示，所谓的图灵机就是指一个抽象的机器，它有一条无限长的纸带，纸带分成了一个一个的小方格，每个方格有不同的颜色。有一个机器头在纸带上移来移去。机器头有一组内部状态，还有一些固定的程序。在每个时刻，机器头都要从当前纸带上读入一个方格信息，然后结合自己的内部状态查找程序表，根据程序输出信息到纸带方格上，并转换自己的内部状态，然后进行移动。
这种机器能进行多种运算并可用于证明一些著名的定理，这是最早给出的通用计算机的模型，图灵还从理论上证明了这种假想机的可能性。尽管图灵机当时还只是一纸空文，但其思想奠定了整个现代计算机发展的理论基础。1.2 计算机的诞生：图灵机是伟大的，直到今天我们所使用的形形色色的计算机都脱不开图灵机的范畴。但是它毕竟只是一个纸上的计算机，没有完备的电子技术知识和先进的电子加工工艺，很难想象如何构造一台计算机。：那就给我们讲讲第一台计算机诞生的故事吧！：第二次世界大战期间，美国军方专门在马里兰州的阿伯丁建立了弹道研究实验室，要求每天对陆军炮弹部队提供6 张火力表以便对导弹的研制进行技术鉴定。不要小看这区区6 张火力表的计算量，每张火力表需要计算几百条弹道，而每个弹道背后都是一组非常复杂的非线性方程组，科研人员只能通过大量的数值计算对其求近似解。按照当时的计算工具，200 名计算人员加班加点工作也要2 个多月时间才能算完一张火力表。
为此，宾夕法尼亚大学的莫希利博士于1942 年提出了试制第一台电子计算机的设想，最初的预算达到了15 万美元，在当时这可是一笔巨款。美国军方权衡再三后，成立了以莫希利、埃克特、戈尔斯坦和博克斯为首的研制小组，开始了ENIAC的研制。
1944 年，4 人小组中的戈尔斯坦将著名的美籍匈牙利科学家冯·诺依曼招入了ENIAC 的研发团队。当时在ENIAC 的计算过程中，输入和修改程序的工作非常繁琐，甚至需要花费几天时间设置布线接板来实现控制。10 个月后，冯诺依曼于1945 年提出了一个新的研制方案，其中明确ENIAC 计算机由计算器、逻辑控制装置、存储器、输入和输出5 部分组成，并阐述了各部分的功能和相互关系。后人一般称之为冯·诺依曼机。图1-6 冯·诺依曼与ENIAC
冯·诺依曼机与传统计算器的本质区别在于两点：其一是建议在电子计算机中采用二进制；其二是提出了存储器的概念，将运算程序放置在存储器中，这样机器就实现了自动运算，而不必每次都需要重新编程。如果没有冯·诺依曼，计算机的发展也许会是另外一种模样，所以后人往往称之为“计算机之父”。
1946 年2 月15 日，ENIAC 正式投入运行。ENIAC 长30.48 米，宽1 米，占地面积约170 平方米，包含30 个操作台，约相当于10 个普通房间的大小，重达30 吨，耗电量150 千瓦，最终造价高达48 万美元。
ENIAC 每秒能够执行5000 次加法或400 次乘法，是继电器计算机的1000 倍、手工计算的20 万倍。原来200 个人2 个月才能计算出来的弹道火力表数据，现在ENIAC 只需要短短的3 秒钟就可以完成了。：好像关于谁是第一台计算机的发明者这个问题，还存在一段著名的历史公案吧？：的确如此。
1973 年10 月19 日，经过135 次开庭审理，美国明尼苏达州地方法院当众宣判莫希利和埃克特关于计算机发明者的专利权无效。同时法院宣布，最早的电子数字计算机。应该是美国爱荷华州立大学物理系副教授阿塔纳索夫和他的研究生助手贝瑞于1939 年10 月研制成功的阿塔纳索夫—贝瑞计算机，1941 年莫希利曾拜访阿塔纳索夫的实验室，有机会研究了在那里研制的计算机，并在ENIAC 的研制中利用了阿塔纳索夫的构思。
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