云计算与云应用(txt+pdf+epub+mobi电子书下载)

作者：万川梅

出版社：电子工业出版社

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云计算与云应用试读：

本书根据教育部对电子信息类专业云计算的基本要求编写而成。全书共8章，分为3部分讲述，主要内容包括：第一部分云计算基础架构篇，包括第1～2章，主要介绍了云计算物理基础架构及虚拟基础架构部署与配置。第二部分云计算应用篇，包括第3～5章，主要介绍了腾讯云计算应用、Google云计算应用和微软云计算应用。第三部分云计算分布式开源系统篇，包括第6～8章，主要介绍了云计算分布式/��架Hadoop、分布式数据库HBase和国内云计算平台。本书配有多媒体电子课件和习题答案。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据云计算与云应用/万川梅编著. —北京：电子工业出版社，2014.1ISBN 978-7-121-22232-0Ⅰ.①云…　Ⅱ.①万…　Ⅲ.①计算机网络　Ⅳ.①TP393中国版本图书馆CIP数据核字（2013）第311954号策划编辑：王敬栋责任编辑：张　京印　　刷：北京京师印务有限公司装　　订：北京京师印务有限公司出版发行：电子工业出版社　　　　　北京市海淀区万寿路173信箱　邮编　100036开　　本：787×1092　1/16　印张：16.5　字数：422.4千字印　　次：2014年1月第1次印刷印　　数：3000册　　定价：39.80元

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当前，全球IT产业正在经历着一场声势浩大的“云计算”浪潮，云计算被视为科技业的下一次革命，它将带来工作方式和商业模式的根本性改变。云计算秉承“按需服务”的理念，将IT的基础设施（硬件、平台、软件）以服务的形式进行交付和使用，它可以以较低成本和较高性能解决无限增长的海量信息的存储和计算问题，使得IT基础设施能够实现资源化和服务化，使得用户可以按需定制，从而改变了传统IT基础设施的使用和支付方式。“中国云”产业发展国家级规划已获国务院批准。权威机构预测，云计算有望成为继大型计算机、个人计算机、互联网之后的第四次IT产业革命。未来三年中国云计算产业链的产值规模将达到2000亿元。目前，全球各IT巨头竞相进入“云计算”领域，它们看到的是未来巨大的市场规模及由此带来的光明的产业前景。发改委、财政部、工信部最近批准国家专项资金支持云计算示范应用，以真金白银护航云计算的落地之旅。目前全国已有20余个城市将云计算作为“十二五”发展重点领域，相继出台了产业发展规划、行动计划，制定了土地、税收、资金等方面的优惠政策，鼓励建设云计算示范试点工程。

云计算将会给人们的生活、工作方式带来哪些影响呢？云计算的目标是“可以像用水用电一样使用信息系统”。在云计算时代，计算机可能会“消失”，不用背着笔记本电脑出差，家用计算机可以不用维修，只需要一个云终端设备，如手机、平板电脑等，连接到Internet即可，可以随时随地办公。

尽管云计算听起来似乎很遥远，其实人们有可能已经在使用云应用了，如Gmail邮箱、Google地球、腾讯云应用、百度云、云存储等，云计算在慢慢地改变着人们的生活方式和工作方式。

本书特点

本书由浅入深，全面、系统地介绍了云计算相关知识。主要内容包括云计算基础知识、虚拟技术、腾讯云计算、Google云计算、微软云计算、分布式框架Hadoop、分布式数据库HBase及国内云计算平台。各个知识点都精心设计了项目，每个项目分解成多个学习任务，实战性强，可操作性强。每个项目都经过精挑细选，具有很强的针对性，适合各个阶段的读者学习。本书既注重基础知识，又注重实践，使读者可以快速上手并迅速提高。通过学习本书内容，读者不仅可以全面掌握云计算物理基础架构、云计算虚拟基础架构、云计算应用及开源分布式框架系统Hadoop等，还可以获得快速分析和解决实际问题的能力，从而能够在最短的时间内，以最好的效果来解决实际的工程和科学问题，提升工作效率。

1.结构合理，内容系统全面；叙述翔实，项目针对性强

在内容的安排上，本书根据读者的学习习惯和内容的梯度合理安排，更加适合读者学习。同时，本书有详细的实战性强的项目，每个项目都经过精挑细选，有很强的针对性。书中的程序都有完整的代码，而且代码非常简洁和高效，便于读者学习和调试。读者也可以直接重用这些代码来解决自己的问题。

2.语言通俗，图文并茂

本书的每一章节都有详细的操作步骤，给出了大量的图片。本书不仅注重基础知识，而且非常注重实践，让读者快速上手，迅速掌握云计算知识。

3.结合实际，实战项目贯穿其中；每章都提供对应的巩固习题

本书写作时特意给出了大量的实战项目，这些项目的灵活使用将会让读者事半功倍。同时，为了便于读者高效、直观地学习本书中的内容，作者对每章的内容都特意制作了巩固习题。

本书内容体系

全书总共8章，分为3部分，各部分对应的章节和具体内容介绍如下。

第1部分为云计算基础架构篇，包括第1～2章，主要介绍了云计算物理基础架构和虚拟基础架构部署与配置，其中云计算虚拟基础架构部署与配置一章主要包括虚拟化技术、VMware vSphere产品、VMware_ESXi的安装与配置、数据中心的创建、集群创建、虚拟机创建、虚拟机的克隆、快照及桌面云的部署与配置等内容。

第2部分为云计算应用篇，包括第3～5章，主要介绍了腾讯云计算应用，主要包括腾讯的Web QQ开发等；Google云计算应用，包括Google App Engine、Google在线应用、Google的关键技术GFS、BigTable、MapReduce等；微软云计算应用，主要包括Windows Azure平台等。

第3部分为云计算分布式开源系统篇，包括第6～8章，主要介绍了开源分布式框架Hadoop的安装与配置及它的子项目HDFS、MapRecude、Hive等；分布式数据库HBase；以及国内云计算平台，如Sina云平台、盛大云平台等。

本书读者对象

• 云计算初学者；

• 想全面、系统地学习云计算的人员；

• 云计算技术爱好者；

• 利用Hadoop进行编程和开发的技术人员；

• 大中专院校的学生和老师；

• 相关培训学校的学员。

本书由万川梅老师负责总体设计，完成第1、2、4、5、6章的编写工作，杨菁老师负责第3、7章的编写工作和整体润色，杨倩老师完成第8章的编写工作。在此感谢热衷于云计算研究的实践者和研究者，他们为本书做了大量的工作。

由于作者水平有限，加之时间较紧，书中难免会存在写作不到位的地方甚至错误之处，敬请读者批评指正。编著者Part 1　第一部分　云计算基础架构篇

本书第一部分所介绍的是云计算的基础架构，主要由两章组成。第1章云计算物理基础架构，主要内容包括云计算概述、云计算的实现机制、云计算与数据中心及云计算的发展与优势，以学习项目“云计算物理基础架构的部署”来提高学生实际操作技能。第2章虚拟基础架构部署与配置，简单地介绍了虚拟化背景知识，着重介绍了虚拟化行业领头羊VMware公司的产品，重点讲述了采用VMware vSphere体系来部署云计算虚拟基础架构。在该章节中涉及4个学习项目：虚拟基础架构的网络规划与部署、vSphere5 安装及部署、虚拟资源池的设置和虚拟桌面部署。

本 部分内容

第1章　云计算物理基础架构

第2章　虚拟基础架构部署与配置第1章　云计算物理基础架构

云计算时代已经来临，自2007年谷歌的一篇论文提出了云计算的理念以来，各IT巨头纷纷抢滩云计算，如IBM、Google、微软等把云计算作为自己发展的战略核心，这引发了一次新的IT变革。云计算出现后，很多专家认为，未来主要的计算、存储等工作将离开个人计算机转而由远端的计算中心来完成，人们不需要U盘、存储设备等工具，甚至只需要一部手机就可以完成所有的信息搜索、处理和数据运算等任务。云计算已不再遥远，它正慢慢融入人们的工作、学习、生活等各个方面。

本章重点讲述云计算的概念、云计算的发展、云计算与数据中心及云计算的物理基础架构等知识。学习目标掌握什么是云计算；了解云计算的体系结构；了解云计算的发展政策；了解云计算与数据中心的关系；识别云计算物理服务器；识别云计算的存储设备；识别云计算的终端设备。引导案例

各IT巨头公司都纷纷优先抢占云计算市场、部署云计算战略发展目标。而企业工作人员在面临市场上各种各样的云计算解决方案时，应该如何选择适合公司发展的云计算解决方案呢？如果某公司要开展云计算业务，又应该从哪里开始入手呢？目前云计算这个概念对于很多人来说还是比较陌生的，但人们在生活中已经不知不觉地在使用它，只是人们不知道正在使用的这种模式就是云计算模式，如网上购物、百度搜索、Google搜索、亚马逊网上书店等网上购物商业模式，它们正在改变着人们的生活方式。困扰着我们的是到底什么是云计算，它与我们的生活又有什么联系呢？下面通过云计算物理基础架构的学习来揭开云计算底层的神秘面纱。相关知识1.1　云计算概述

云计算不知不觉已经出现在人们身边了，如每天使用的搜索工具Google、百度、雅虎就是一种云计算模式；Web电子邮件也是一种云计算模式；在淘宝网站、亚马逊网站购买书籍、衣服、化妆品、电子产品等也是在云计算支持的模式下完成的；Google的在线文档编辑、微软的Windows Live在线相片管理、腾讯的Web QQ在线应用等，都是通过浏览器访问这些文件的，人们不需要去担心计算机硬件发生故障而丢失资料。作为用户，不需要下载或安装任何软件，只需要一个浏览器就足够了。上述这些足以说明云计算已经进入人们的生活、学习、工作中了，人们的生活方式正在悄无声息地改变。1.1.1　云计算的由来

云计算的出现并不是偶然的，早在20世纪60年代，就有人提出把计算能力作为一种像水、电和天然气一样的公用资源提供给用户的理念，这也是云计算最早的思想起源。

当前IT部门面临着很多挑战，如资源管理无序导致其资源利用率很低等，这些现状也将促进云计算的发展。

1.目前IT面临的挑战

目前IT面临着各种挑战：越来越多的资源被闲置，高达85%，直接导致资源的浪费；IT的管理和维护成本也越来越高，其中1元钱中有0.7元的费用将用于管理和维护，特别是电费成本越来越高，仅有剩下的0.3元用于增加新容量；在互联网行业和云计算行业的蓬勃发展下，大数据越来越受到人们的关注，信息呈爆炸式的增长使得存储的数据量每年以54%的速度增长，如何存储这些大数据是迫切需要解决的问题；消费品和零售行业每年因为供应链的问题直接导致3.5%的营业率丧失；33%的消费者会因为企业的信息安全原因终止与该企业进行联系等，这一系列问题都是目前信息技术发展所面临的。应该换一种方式来思考基础架构的问题了。当前信息技术面临的挑战如图1-1所示。图1-1 信息技术面临的挑战

2.当前企业级数据中心面临的挑战

当前企业级数据中心面临的挑战主要包括：企业级数据中心体系庞大、结构复杂的系统的维护和管理难度很大；IT成本很高，资源占用多，负载均衡能力差，表现特别突出的是配置资源按谷峰值的方式进行，这将直接导致资源的浪费；系统的稳定性、可靠性比较差，采用人工服务为主，不能动态地进行资源配置，导致的后果是高成本、低满意度；IT的传统部署模式不适合现在多种多样的业务部署，部署的速度也很慢，据统计，在传统的IT模式下部署一个新的业务需要两个月时间，从效率上来说是不能满足企业需求的。当前企业数据中心的模式如图1-2所示。图1-2 当前企业数据中心的模式

3.云计算的起源

2007年Google公司首次提出了云计算理念，在同年的10月，Google与IBM开始和美国大学校园（包括麻省理工学院、斯坦福大学等）一起研发推出了云计算计划。这项计划的目的是降低分布式计算的研发成本，Google公司和IBM公司为这项计划提供了软/硬件设备和技术支持。在2008年，Google公司宣布在中国台湾启动“云计算学术计划”，将云计算技术推向校园。

紧接着IBM推出了“蓝云计划”，并将云计算这个概念成功推向了市场。在2008年2月，IBM公司在中国的无锡为中国的软件公司创建第一个云计算中心（Cloud Computing Center）。2008年7月，雅虎、惠普、英特尔联合推出了“云计算研究测试联合研究计划”，计划与合作伙伴创建6个数据中心作为云计算的研究试验平台，每个数据中心将配置1400～4000个处理器，进一步推动了云计算的发展。之后的几年，云计算受到了众多厂商的关注，亚马逊、微软、惠普等众多IT巨头加入了研发云计算大军，迎来了云计算发展的起飞阶段。1.1.2　什么是云计算

云计算的定义众说纷纭，到底什么是云计算现在还没有一个统一的定义。有人说“云计算是以互联网为中心的软件”；也有人说“云计算指的是一个大的宏图，就是让用户透过Internet访问各种技术服务”；还有人说“云就是一个庞大的资源池，可按需购买，云是虚拟化的，可以像水、电、煤气那样计费”。到底什么是云计算呢？

1.云计算的概念

云计算就是一种商业计算模式，它将计算任务分布在由大量计算机构成的资源池上，满足不同用户的需求。用户根据自己的需要选择不同的服务，按需付费。用户不需要搞清楚计算所需要的硬件、软件、数据的存储，只需要选择服务即可。

云计算也是一种基于因特网的超级计算模式，在远程的数据中心，成千上万个计算机、服务器、存储器连成一片计算机云。云的计算能力是超强的，可以体验每秒10万亿次的运算能力，可以模拟核爆炸、预测天气及市场发展的趋势，用户使用终端设备通过因特网接到数据中心，选择自己需要的服务。云计算的计算模式如图1-3所示。图1-3 云计算的计算模式

2.“云”是什么

云计算中的“云”指的是什么？与天空中的白云有什么关联吗？为什么叫“云”而不叫其他的名称呢？云计算中的“云”就是提供资源的虚拟计算资源，它可大可小，就像天上的云一样可以无限扩展和收缩，可以动态地为用户提供资源，并且能随时获取，用户只需要按需付费即可。

虚拟计算资源通常指的是一些大型的服务器集群，包括计算服务器、存储服务器、通信资源、带宽资源、软件资源、平台资源等，把这些资源集中起来，通过专业的软件来实现对这些资源的自动管理，无须因一些烦琐的细节而苦恼，管理者能够更加专注于自己的业务，这样便于效率的提高、成本的降低及技术的创新。

3.云计算的特点

云计算与其他信息技术部署模式的区别在哪里？云计算的特点有哪些？（1）资源池：云计算将它的计算资源汇集在一起，部署成各种不同的服务供用户使用，用户按需付费即可。（2）按需、自动服务：用户可以根据自己的需求，通过Internet网络申请服务、调研。当不需要服务时，服务商可以及时进行资源的回收及重新配置。（3）快速、弹性：表现在可以动态伸缩，满足应用和用户变化的需求。服务商可以根据访问用户的多少增减资源（包括CPU、存储、宽带和软件应用等），从而服务商可以快速并弹性地为用户提供不同的服务。（4）超大规模：云计算具有超大规模，Google的数据中心已经有100余万台服务器，亚马逊、IBM等公司的云均有十几万台服务器，云在这些超大集群中才能提供超强的计算能力。（5）虚拟化：云计算将这些硬件设备通过虚拟技术形成资源池，部署在不同的物理服务器中，用户使用云服务时无须了解这些服务具体在哪一台物理设备上，它们都来自云。（6）高可靠性：云计算采用多副本的容错机制来保证数据的高可靠性。（7）价格低廉：云的规模是超大的，通过自动管理使得运维成本很低，所以在向用户提供服务时，价格也是低廉的。（8）安全性高：云计算提供了安全性极高的数据存储中心。

1.1.3 云服务

云计算服务即云服务，云服务是一种商业模式，提供丰富的个性化产品，满足市场上不同用户的个性化需求。云服务可以为不同的用户提供不同类型的服务。这些用户包括政府用户、企业用户、普通用户等，它们需要的服务各不相同。政府用户关心办公效率、节约信息化成本并帮助其实现管理创新和服务转型，企业用户关心数据安全、数据存储及部署快捷，普通用户关心服务的整合、使用方便。

1.云服务按应用方式分类

云服务提供商为大、中、小型企业搭建信息化所需要的网络基础设施、硬件运作平台、软件平台，包括其实施、维护等。对企业而言不需要硬件、软件和维护，只需要选择所需要的服务即可，对用户来说就是买服务。

云服务按应用的方式可以分为架构即服务（IaaS）、数字存储即服务（DaaS）、软件即服务（SaaS）、云平台应用（PaaS）等服务，如图1-4所示。图1-4 云服务按应用分类

IaaS服务：IaaS服务就是云计算模式将IT基础设施即IT硬件资源和操作系统的虚拟化封装成服务给用户使用。把虚拟化的资源做成资源池，然后把资源池的多种资源组装成虚拟机供应给用户使用，如Amazon的AWS弹性计算云EC2和简单存储服务S3。在IaaS中给用户提供虚拟机，这个虚拟机的资源有CPU、内存、硬盘、存储、网络等，用户相当于使用裸机和磁盘，可以运行不同的操作系统，可以做任何想做的事情。同时IaaS负责虚拟机供应过程、运行状态的监控和计量等工作。

当运行IaaS的服务器的规模达到几十万台时，用户可以申请的资源几乎是无限的，IaaS可以是公共的，因此具有更高的资源利用率。

PaaS服务：PaaS服务给用户提供了应用程序的运行环境，它一般指的就是中间件平台，把应用平台（如J2EE、BPM、ESB、Portal Server等）进行抽象，进行平台虚拟化，把应用平台作为一个资源池进行管理分配，形成共享平台或应用平台资源池。典型的如Google App Engine、微软的云操作系统Microsoft Windows Azure。

SaaS服务：SaaS服务将特定的应用软件功能封装成服务，它是专门为某些用途的服务而调用的。SaaS服务不像PaaS服务一样提供计算或存储类的服务，也不像IaaS一样提供虚拟机服务，它提供的是应用软件方面的服务。典型的如Salesforce公司提供的在线客户关系管理CRM服务。

PaaS服务与IaaS服务的对比：IaaS虽然帮助人们构建了一个虚拟的硬件平台，降低了底层基础架构的建设和运维成本，但是仍然遗留了大量的工作，包括：（1）租用虚拟机的选择和部署中间件问题；（2）配置中间件拓扑结构问题；（3）各种中间件之间的集成问题；（4）应用的安装问题；（5）后期的管理、配置、维护中间件平台和应用等问题。

PaaS相对于IaaS服务而言，可以进一步提供如下能力：（1）一个完整的、开箱即用的中间平台；（2）自动化的中间产品的维护和服务质量的管理；（3）基于IaaS的抽象层兼容不同的基础架构；（4）只需要关注应用本身，不需要关注中间件的细节。

2.按云计算部署分类

云计算按部署不同可以分为公有云、私有云、混合云，如图1-5所示。图1-5 云计算部署分类

公有云指的是第三方提供商为用户提供的云服务，用户通过Internet方式就能使用它。公有云一般是价格低廉的或免费的。公有云是云计算的主要形态，目前在国内市场发展很好，主要的形式有：政府主导的地方云计算平台，如重庆的在岸/离岸数据中心、北京的“祥云”计划等；传统的电信基础设施运营商，如电信、移动、联通等；互联网巨头公有云平台，如盛大云、腾讯云等；原有的IDC运营商，如世纪互联等；引进国外的云计算技术的国内企业，如风起亚洲云；目前国内还没有完全开放国外企业进入中国开展云计算业务，但在2012年的11月，微软云计算平台Windows Azure在中国落地，这为外企进军中国的云计算市场拉开了序幕。

私有云通常为客户单独使用，在企业内部使用。它对数据的安全性和隔离性要求很高。企业一般有自己的基础设施，部署和配置企业内部需要的应用程序。私有云一般部署在企业的防火墙内，企业内部使用私有云时，一般都很稳定、快速。

混合云既包括公有云又包括私有云，它提供的服务可以供其他应用使用，也可以供自己使用，混合云的部署方式对提供者要求很高。

目前云应用和云服务的种类还在不断丰富，除了主流的PaaS、SaaS和IaaS服务外，云计算服务种类还将不断扩展，租用邮箱、在线杀毒、网络会议、Office在线等应用是目前用户使用最多的应用。在SaaS应用服务领域，应用服务分工将越来越细，新的产品将很快面世。1.2　云计算的实现机制

从技术角度来说，云计算本身并不是一种新的技术，它更接近现有技术的重新组合，它关注的是最终用户的体验，是一种商业模式。云计算的实现需要三大基石：虚拟化、标准化、自动化。构建在这三大基石之上的云计算才能提供高效的、稳定的、可靠的服务。1.2.1　云计算的基本原理

云计算实现的基本原理：在大量的分布式计算机集群上，对这些硬件基础设施通过虚拟化技术实现不同的资源池，如存储资源池、网络资源池、计算机资源池、数据资源池和软件资源池，对这些资源池实现自动管理，部署不同的服务供用户使用。用户根据需求选择应用，这使得企业能够将资源切换成所需要的应用，根据需求访问计算机和存储系统。这种计算能力可以作为商品流通，按需使用、按需付费。1.2.2　云计算的构成

从行业的产业链角度来说，云计算的发展离不开它的产业链。在政府的监管下，云计算的服务提供商、软件服务提供商、硬件服务提供商、网络基础设施服务商及云计算咨询/规划/运维/集成服务商、云计算终端设备厂商构成了云计算的生态链，为政府、企业、一般用户提供服务，政府起到规则的制定和运行的监管等职责，如图1-6所示。图1-6 云计算产业链

由于云计算分为IaaS、PaaS和SaaS三种类型，目前各个厂商还没有统一的标准，不同的厂商又提供了不同的解决方案，直接导致了用户选择解决方案的困惑。根据目前不同厂家的解决方案的特征，对云计算的主要功能进行总结归纳，提供一个供参考的模型。每种解决方案或许只解决其中一项功能，也可能还有部分功能没有概括进来，如图1-7所示。图1-7 云计算体系结构图

如图1-7所示，云计算的体系结构分为四层，分别为物理资源层、资源池层、管理中间件层和SOA架构层。其中物理资源层主要包括硬件产品，如计算机、存储器、网络设备等。资源池是由物理硬件集群构成的同构或异构的资源池，主要包括计算资源池、存储资源池、网络资源池和数据资源池及软件资源池等。管理中间件层负责资源管理、任务管理和用户管理。

物理资源层的主要功能是物理资源的集群和管理，如集装箱服务器，在一个标准的集装箱里放2000台服务器，包括它的散热系统和节点故障管理系统。

资源池层的主要功能是对物理资源通过虚拟化技术构建同构或异构的资源池。

管理中间件层主要负责资源管理、任务管理、用户管理和安全管理等，自动调整资源的负载均衡、故障检测及恢复，对资源的运行起监控统计作用。任务管理的主要工作是完成任务映射的部署和管理、任务的调度、任务的执行及生命周期管理等。用户管理主要负责账号管理、用户环境配置、用户交互管理和使用计费。安全管理主要包括身份认证、访问权限、综合防护及安全审计。管理中间件层的这些工作主要由中间件软件完成，目前比较流行的中间件软件有WebLogic、Sphere等。

SOA架构层的主要功能是将云计算的各种应用封装成Web服务的形式，通过Web接口用户可以选择需要的服务。它的主要内容包括服务接口、服务注册、服务查询、服务访问及工作流等。1.3　云计算与数据中心

企业的数据中心（Data Center）指企业或机构之间及内部实现信息集中管理和共享，并供企业内部或机构之间信息服务与决策的信息平台。数据中心可以是一个建筑物或建筑物的一部分，它实现了数据信息的集中处理，包括数据的传输、存储、交换和管理，并且它拥有完善的设备，包括通信设备、带宽接入设备、高性能的局域网和安全可靠的机房环境。

目前，企业、院校、研究机构、大型超市、政府机构或大型企业、联合机构等都设立了自己的数据中心，它几乎遍布地球的各个角落。只是名称有所不同，如计算机中心、网络中心、信息中心、数据中心。根据企业的规模不同，数据中心的规模也可大可小。企业数据中心如图1-8所示。图1-8 企业数据中心

在中国，企业数据中心（Enterprise Data Center，EDC）包含计算机设备、服务器设备、网络设备、通信设备及存储设备等关键设备。企业构建数据中心的目的主要是为企业内部、合作伙伴及客户提供支撑信息的平台，可以处理数据和访问数据。

1.数据中心的分类

在我国，根据信息中心的规模差异，将数据中心分为A、B、C三级。其中A级数据中心为容错型数据中心，主要满足系统在运行期间不因操作失误、维护、故障检修等导致运行中断；B级为冗余型数据中心，主要满足系统在运行期间，在冗余范围内，不因设备故障等原因导致运行中断；C级为基本型数据中心，在场地和设备正常的情况下，能保证系统的正常运行。

2.数据中心的结构

数据中心是信息高级发展阶段的核心工程，它的构建是十分复杂和艰巨的。它主要包括基础设施层、信息资源层、应用支撑层、应用层、支撑体系层。数据中心主要结构如图1-9所示。图1-9 数据中心主要结构

基础设施层是支撑整个系统的底层，主要包括机房、主机、服务器、网络设备、存储器、带宽接口、各种硬件和系统软件等。

信息资源层包含数据中心中所有的数据，包括数据库、数据仓库等。它负责整个数据中心信息的存储和规划。

应用支撑层主要包括应用层中需要的各种组件，也包括第三方组件。

应用层主要包括数据中心定制开发的应用系统，它包括数据服务类应用、管理运维类应用、标准建设类应用等，以服务于不同对象的企业的内部和外部的信息门户系统，如办公系统、邮件系统、门户网站等。

支撑体系层主要包含标准规范体系、运维管理体系、安全保障体系和容灾备份体系等。1.3.1　云计算时代的数据中心

随着信息量爆炸式的增长，需要处理的数据越来越多，大数据时代已经到来。原有的数据中心面临着挑战，主要体现在：原有的数据中心体系复杂，管理维护难度大；资源按谷峰需求进行配置，导致资源占用多，在很多时候资源都处于闲置状态，造成了很大的浪费，利用率低；系统的稳定性差，以人工服务为主，导致成本很高，解决问题的效率很低；新兴的业务越来越多，部署起来却很慢。云计算数据中心则可以解决传统数据中心面临的挑战。

1.云计算数据中心的优势

云计算数据中心与传统数据中心的区别有：云计算数据中心采用虚拟化技术，可以使服务器、基础设施的工作更加饱满；云计算数据中心可以一直在高负荷的状态下运行，并能保证其高可靠性；云计算数据中心更加节能，主要表现在云计算数据中心负荷高、工作效率高、投入产出比高；云计算数据中心可以实现弹性、自动负载均衡管理；对于云计算数据中心来说，某个服务器的维护、改建、迁移或停止不会对数据中心产生太大的影响。总体来说，云计算数据中心的最大的优势是更低的成本、更高的服务质量、更短的开发部署周期及更便捷的运维管理，更适应大数据时代（见图1-10）。图1-10 大数据时代

2.传统数据中心如何改造成云数据中心

在云计算时代，传统的数据中心正向着云计算数据中心演进，企业正在改造原有的数据中心或新建数据中心。在改造或新建过程中，应该注意哪些方面呢？

传统数据中心的云化改造首先要从规划开始，从可靠性、可用性、可管理性及效率投资等各项指标方面进行综合平衡，确定基础架构的环境、安全等级、服务等级等，预算出合适的成本价格。

其次，云数据中心改造是一个复杂而烦琐的过程，要实现数据中心的统一规划、统一模块化、分阶段进行、可循环使用，更好地满足不同用户的需求，最大限度地减少初期的一次性投入。云计算数据中心的安全性、自动性、资源的统筹及运维能力等与数据中心的高效运营有着密切的关联。

最后，云计算数据中心采用标准化和模块化的架构，有助于实现数据中心的高可靠性、高性能、易扩展性。1.3.2　Google数据中心介绍

以Google数据中心为例，全球超过10亿人在使用Google搜索引擎。它海量的数据信息存储在数据中心里，而它的数据中心一直是业界着迷的对象，Google到底有多少数据中心？这些数据中心又分布在什么地方呢？

目前Google公司的数据中心拥有的服务器数量达到了100万台，每台服务器的每小时用电量达到了1000瓦。换句话说，Google的搜索引擎每小时产生将近1000万个搜索结果，每小时的耗电量达到了100万千瓦。根据美国环境保护局的估计，数据中心在美国的能源消耗中占的比重达到了1.5%，如果美国人使用Google搜索的频率提高，这个比例还要继续提高。

Google的数据中心一般会选择建在人烟稀少、气候寒冷、水电资源丰富的地区，由于不同区域的电价差距明显，人为成本、场地成本各不相同，所以Google的数据中心不会选择建在人口稠密的大都市，而会选择比较偏远的地区。选择在偏远地区面临的挑战是光纤问题，Google会专门敷设光纤到这些数据中心，光纤的敷设远比将电力用高压输电线路引到城市容易得多。Google的数据中心采用了高速自动化的云计算软件进行管理，减少了人员。Google的数据中心如此神秘，为了技术保密而不让外人进入或参观。

以前Google对自己的数据中心守口如瓶，但这几年情况有了微妙的变化，Google公司公开了一些它的数据中心的照片。一般而言，当Google公司公开一项新的技术时，意味着Google公司已经掌握了更新的、更深层次的技术，并且Google公开的这些照片并没有揭露细节，不会给竞争对手透露出核心的技术。

目前Google的数据中心估计有42个，美国本土有24个，欧洲有12个，俄国有1个，南美洲有1个，亚洲有4个，其中中国香港1个、新加坡1个、智利1个、中国台湾1个。Google的一个数据中心的造价就高达6亿美元。Google数据中心的选择标准主要有：大量的廉价电力；注重绿色能源、可再生能源；靠近河流或湖泊，主要用于冷却；地域广阔；与其他数据中心的距离；税收政策等因素。

先来看Google在爱荷华州的Concil Bluffs数据中心，图1-11中是服务器正在运行服务和视频搜索程序。数据中心的路由器和交换机及光纤如图1-12所示。图1-11 Google在爱荷华州的Concil Bluffs数据中心图1-12 路由器和交换机及光纤

谷歌全球最大的数据中心是俄勒冈数据中心（见图1-13），该数据中心位于美国的俄勒冈州北部哥伦比亚河岸边，拥有全球功能最强大的超级计算机，处理每天数十亿次搜寻并提供其他网络服务，是全球数据处理能力最强的数据中心之一。在这个有四个装备了巨大空调设施的仓库内，放着数万台服务器，它们每天处理几十亿条数据，并把这些信息传递给世界上各个角落的用户。图1-13 俄勒冈数据中心

图1-14所示是俄勒冈数据中心的水冷系统。图1-14 水冷系统

虽然Google公司公开了一些数据中心的照片，但Google的核心技术目前还是保密的。Google公司推翻了计算机界的传统做法，数据中心的构建主要依靠的是自身的技术，Google公司的命运掌握在自己手中。1.4　我国云计算的发展与优势

继个人计算机、互联网变革之后，云计算作为IT发展的第三次浪潮正向人们走来，它将带来生活方式、生存方式及商业模式的根本性改变，成为当今全球关注的热点。各个信息技术巨头纷纷加入云计算行业，制定了云计算的发展战略，准备进军云计算市场。信息技术发展的三次浪潮如图1-15所示。图1-15 云计算是信息技术发展的第三次浪潮1.4.1　我国云计算的发展历程

我国是在2008年引进云计算的概念的。我国的云计算发展主要分为三个阶段：准备阶段、起飞阶段、成熟阶段，目前云计算发展处于大规模爆发的前夜。我国云计算的发展阶段如图1-16所示。2010年6月，我国提出了“互联网、云计算、物联网、知识服务、智能服务的快速发展为个性化制造和服务创新提供了有力的工具和环境”，把云计算的发展提到了战略发展位置。图1-16 我国云计算的发展阶段

准备阶段（2007—2010年）：这一阶段是技术储备和概念推广阶段，用户对云计算认知度很低，成功的案例很少，商业模式和云计算的方案正在尝试中。

起飞阶段（2010—2015年）：这一阶段产业模式处于高速发展中，商业模式和生态环境越来越好，成功的商业模式逐渐丰富，用户对云计算的了解和认可程度不断提高，越来越多的商家抢占云计算市场，出现了大量的云计算解决方案，用户可以根据自己的情况将自身的业务融入云计算中，公有云、私有云、混合云齐头并进。

成熟阶段（2015年以后）：云计算的产业链、行业生态环境基本稳定，各厂商提供了比较成熟、稳定的云计算解决方案，市场上运行了很多XaaS产品，用户在云计算环境中运行良好，云计算成为信息技术的重要组成部分，云计算成为国际上的一项基本设施。1.4.2　我国云计算的产业链构成

从2010开始，我国的云计算应用市场的发展速度明显加快，无论是公有云还是私有云，典型的案例越来越多。大型的云计算数据中心正在加大建设力度，很快就能投入使用，如重庆的在岸/离岸数据中心建设，现在已经初具规模。众多SaaS服务、PaaS服务也投入了市场，在政府公有云项目的推动下，云计算的发展非常迅速。

云计算的产业链正在构建中，政府制定行业规则，在政府的监管下，云计算的各运营商，包括云计算解决方案供应商、云计算规划咨询服务商、云计算运维服务商等，与硬件/软件/网络基础设施服务商、终端设备商、集成服务商等一起构成了云计算产业链（见图1-6）。

政府的角色及作用：在云计算产业中，政府除了作为云计算的用户，还在行业战略规划布局及运行监控中起重要的作用。政府是产业的规划者和布局者，从产业的规模、从业人员、地域布局、产业生态建设等方面对产业进行合理的规划和布局，并借助资金、技术、人才、土地等资源进行多方位调控，推进云计算行业的发展。1.4.3　主要的云计算项目

我国云产业发展国家规划已获国务院批准，规划中包括“十二五”期间“中国云”产业的发展思路、重点任务、技术路线、支持体系等内容。权威机构预测，云计算有望成为继大型计算机、个人计算机、互联网之后的第三次信息技术产业革命。未来三年，中国云计算产业链的产值规模将达到2000亿元。2010年10月，发改委、工信部联合发布了《关于做好云计算服务创新发展试点示范工作的通知》，由发改委、财政部、工信部等部门批准国家专项资金以支持云计算示范应用，在5个云计算试点城市遴选12个云计算重点项目，支持资金规模高达15亿元。我国云计算试点情况如图1-17所示。

目前虽然我国云计算还处于学习阶段，但各个企业已经制定了云计算的战略方针，显示出对云计算的关注和重视，国外很多信息技术企业也纷纷抢滩中国云计算发展的热点区域，如惠普、IBM、亚马逊等。政府、企业、高校、研究机构都加入了云计算研究的大军，积极推动着中国云计算产业的快速发展。图1-17 我国云计算试点情况1.4.4　云计算的发展优势

在未来3年，云计算应用主要以政府、电信、医疗、金融、石油化工、电力等行业为重点发展对象。目前市场上已经有了政府云、健康云、教育云、交通云、旅游云等业务，云计算在中国会被越来越多的企业和机构所采用，市场规模逐年增大，从2009年的92.23亿元产值增长到2012年的606.78亿元产值，年均增长率达到了87.4%，发展势头很猛、速度很快。我国云计算近几年的销售额如图1-18所示。图1-18 我国云计算近几年的销售额

云计算的发展带动了整个产业链的发展，对中国IT产业的发展产生了重要影响，主要涉及服务器、存储器、通信设备、网络设备等基础架构及中间件、应用软件、操作系统、网络服务的规范、信息安全等诸多领域，云计算将开创IT领域全新的应用前景。

赛迪顾问预测，在最近的5年，云计算产业将保持高速增长态势。对中小企业而言，自己投入资金建设数据中心成本高、回报率低，云计算的租用模式正好为中小企业提供了比较合适的解决方案。对服务器、存储器等硬件厂商和软件提供商而言，可以通过云计算这个平台更好地将自己的产品进行推广，从而获得更多更好的市场机会。目前云计算运营商正在大力快速部署云计算。例如，全国各地正在兴建数据中心，由政府部门及旗下事业单位主导的超级数据中心有望成为面向公众的云计算平台，大型互联网公司、托管服务商、服务器提供商、存储器等硬件提供商、软件平台提供商等将成为最具潜力的云计算运营商。

云计算将成为新一代产业浪潮的重要驱动，将为社会发展和经济发展带来深远的影响。主要表现在：（1）将推动中国信息技术设施的建设和信息化发展的进程；（2）将促进构建更大规模的生态系统，推动信息技术产业的发展；（3）促进和提升科技创新能力；（4）可以降低成本，有助于绿色信息技术发展和节能减排。1.4.5　中国云计算产业发展的关键障碍

目前云计算在发展过程中存在着一些问题：用户的认知不足；标准缺失，提供商各自为政，没有统一的标准；数据主权的争议；对稳定性和可靠性的担忧。其中人们关注最多的问题是标准和安全问题。

云计算标准问题对云计算发展是至关重要的，如果没有一个统一的标准，云计算就难以得到规范的发展，很难形成规模和产业集群。标准包括技术标准、服务标准。标准需要云计算产业链中的各个商家、起主导作用的政府部门、行业协会、研究学者等共同商讨、共同制定。云计算标准的制定过程中还需要考虑与国际标准的接轨等问题。

云计算安全问题关系着是否被用户认可。目前还缺乏统一的安全标准、法规，以及对用户隐私的保护，云计算的安全问题还包括数据的主权问题、数据迁移问题、数据传输过程中的安全问题、数据灾备等。安全问题得到解决，才能增强用户使用云计算的信心，让用户愿意将应用部署到云中，享受云计算带来的便捷。学习项目1.5　项目1：云计算物理基础架构的部署

本项目介绍云计算物理基础架构的部署。项目的主要内容是学习云计算物理架构中涉及的各种硬件设备，如云计算服务器、存储器及云计算的各种终端设备。通过本项目的学习，使读者能识别各种云服务器，如塔式服务器、机架服务器、刀片服务器及架构，能识别各种存储器及云计算的各种终端产品。1.5.1　任务1：识别云服务器

可以作为云计算物理基础架构的服务器很多，没有特殊的要求，按服务器的机箱结构来分主要包括台式服务器、机架式服务器、机柜式服务器和刀片式服务器。

1.台式服务器

台式服务器是通常所说的“塔式服务器”，如图1-19所示。台式服务器在外观上与普通的计算机机箱大致相同，只是有的会采用较大容量的机箱，像小柜子。不同服务器的档次不同，机箱的结构也不相同，目前市场上台式服务器占了很大份额。很多计算机生产厂商都生产台式服务器，如联想、惠普、戴尔等。图1-19 台式服务器

目前市场上的服务器种类繁多，这给企业用户在选择时带来了很大的难度，根据用户的需求，购买时可以从以下几方面考虑。（1）存储空间：存储空间用服务器可以容纳硬盘的数量来衡量。（2）稳定性：服务器的稳定性指的是确保一台服务器在长时间内可以稳定地运行，这个性能对需要“7×24”小时不间断运行的企业应用来说是十分重要的。（3）功耗控制：服务器要考虑功耗控制问题，它可以帮助企业降低能源成本，也符合绿色信息技术、节能信息技术发展的理念。（4）兼容性：服务器的兼容性很重要，决定了一台服务器是否能支持不同的处理器、不同的内存及硬盘，良好的兼容性有利于企业按需配置，从而避免了资源的浪费。（5）易管理性：服务器的后期维护也是很重要的，好的服务器提供了故障自检、预警等功能，这样后期维护将容易很多。

2.机架式服务器

很多企业数据中心采用的是机架式服务器。机架式服务器是按照统一的标准进行设计的，它要配合机构统一使用。可以把机架式服务器看成一种结构优化的塔式服务器，设计机架式服务器的目的是尽量减少服务器占用的物理空间，方便统一管理，这样在机房托管的时候价格会低很多。

1）机架式服务器的结构

机架式服务器的外观像交换机，它的架构结构是统一、标准的，宽度是19英寸，高度以U为单位（1U=1.75英寸=44.45毫米），有1U～7U几种标准高度。机架式服务器因配置不同，价格也不尽相同，一般规格越高则价格越高，从几千元到几十万元不等。机架式服务器如图1-20～1-24所示。图1-20 1U机架式服务器

试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]

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