书名：云计算与OpenStack（虚拟机Nova篇）pdf/doc/txt格式电子书下载

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作者：陈伯龙,程志鹏,张杰

出版社：电子工业出版社

出版时间：2013-09-01

书籍编号：30458500

ISBN：9787121201202

正文语种：中文

字数：146633

版次：1

所属分类：互联网+-大数据

版权信息

书名：云计算与OpenStack（虚拟机Nova篇）

作者：陈伯龙　程志鹏　张杰

ISBN：9787121201202

版权所有 · 侵权必究

前　言

云计算已成为IT业界出现频率最高的热门词语之一。短短几年间，云计算已经从一个概念渐渐形成产品融入我们的日常生活中，让人不得不感慨这一波云计算浪潮的来势凶猛。OpenStack在过去一段时间以及可预测的未来一段时间，都会是云计算领域和开源世界的热门话题，引起全球IT界的广泛关注。在2012年的第四届中国云计算大会上，OpenStack技术的分会场被观众挤爆，可见其火热程度。这从一个侧面印证人们对云计算与OpenStack的热情。

作为国内早期研发和实施云计算项目的探路者，我们一直对业界云计算的解决方案保持敏锐的嗅觉。OpenStack是基础设施即服务（IaaS）的云计算解决方案，以它的完全开源性而得到众多国际大厂的支持，并引起国内业界的关注，国内OpenStack的研究热潮渐起，但更多的还是在摸索阶段。在过去几年的云计算研发和实施中，我们积累了大量的一线经验，在此将这些内容分享出来，愿为中国云计算的发展尽绵薄之力。

读者在刚接触OpenStack时碰到的疑惑我们大多已经历过。通过本书，我们希望能帮助大家少走弯路，快速掌握OpenStack的精髓，快速掌握OpenStack的架构理念，快速部署云计算管理软件演示环境，零距离体验OpenStack的魅力。同时也为OpenStack开源社区贡献我们的一份力量。

本书特点

本书深入剖析OpenStack架构的设计理念及具体实现，并结合了云计算管理平台建设理论，让读者知其然并知其所以然。

全书在组织形式上，采用简明的语句，段落简洁，配以大量的图表及部分核心代码，形象地表述出技术应用原理。“百行不如一个表、十表不如一个图”，这是IT研发行业里非常流行的一句话，也是我们写作遵循的一个重要原则。

书中穿插了笔者团队积累的一些经验，特别是在应用篇，分享了在不同场景下云计算落地的建设实践案例。这些案例也是在业界相对少见且比较全面的解决方案。

本书适合IT首席技术官、云计算研发和运维等相关人员阅读。

本书讲了什么

本书的主要从云计算概念、架构、实现，以及应用的层面剖析云计算及OpenStack技术。全书重点分析了弹性云计算Nova，而云存储Swift将由本书姊妹篇继续深入分析。本书共分为5篇，如下表所示。

续表

如何进一步互动

在编写本书时参考的OpenStack版本为Essex和Folsom，由于OpenStack云计算的相关技术正处在日新月异的发展中，加之作者水平有限，书中难免存在值得商榷之处，恳请读者批评指正。我们将密切关注OpenStack以及相关云计算技术的发展，吸收您的意见，适时编撰本书的升级版本。为了更好地与读者交互，提供相关信息及后续的持续更新，本书将创建专门网站推广OpenStack在国内的应用，相信不久就可以在http://openstack.upyoo.com上看到。

如果发现了本书中存在的问题或者在实际的工作中遇到了问题，也可以通过电子邮件与我们联系：upyoodemo@sina.com。

PartⅠ　概念篇

云计算是一种具有划时代意义的技术，从提出云计算的概念到现如今云计算应用如火如荼的发展，不过短短几年的时间。那么云计算究竟有何魅力博得众多IT巨头的青睐？云计算到底是什么，它从何而来，它目前的发展现状又如何？OpenStack是如何在云计算的浪潮中异军突起的，它在云计算中的作用又是什么？本篇将通过分析上述问题，使读者能够对云计算和OpenStack有一个初步的认识。

第1章　云计算概述

1.1　云计算是什么

随着互联网带宽的不断升级，云计算在日常生活中的应用已相当普及，但云计算到底是什么？从学术界到企业界，从硬件厂商到软件厂商，我们都能得到对于云计算各自不同的定义。本书参考业界的说法，进行如下定义。

云计算（Cloud Computing）从狭义上讲指IT基础设施的交付和使用模式，即通过网络以按需、易扩展的方式获得所需资源。广义云计算指服务的交付和使用模式，指通过网络以按需、易扩展的方式获得所需服务。提供资源的网络称为“云”，其计算能力通常是由分布式的大规模集群和服务器虚拟化软件搭建决定的。

“云”中的资源在用户端看来是可以无限扩展的，并且可以随时获取、按需使用、随时扩展、按使用付费。

从上述定义可以看出，云计算是一种“云—管—端”的计算模型。云计算利用分布式计算和虚拟资源管理等技术，通过网络将分散的计算资源（包括计算与存储服务器、应用运行平台、软件等）集中起来形成共享的资源池，并以动态按需和可度量的方式向用户提供服务。用户可以使用各种形式的终端（如PC、平板电脑、智能手机甚至智能电视等）通过互联网这个载体获取计算资源服务。

“云”是对云计算服务模式和技术实现的形象比喻。“云”由大量组成“云”的基础单元（Cloud Unit，云元）组成。“云”的基础单元之间由网络相联，汇聚为庞大的资源池。云计算具备以下几方面的核心特征。

► 网络连接，“云”不在用户本地，用户要通过宽带网络接入“云”中并使用服务，“云”内节点之间也通过内部的高速网络相联。

► 计算资源的虚拟化管理，使其成为一个共享的虚拟资源池，“云”内的计算资源能为所有用户提供服务。

► 快速、按需、弹性的服务，使用户可以按照实际需求迅速获取或释放资源，并可以根据需求对资源进行动态扩展。

► 服务可测量，服务提供者按照用户对资源的使用量进行计费。

云计算彻底改变了人们对计算资源的使用方式，有一个形象的比喻说明了云计算革命性的影响：“云”好比就是一个发电厂，互联网好比是输电线路，只不过这个发电厂对外提供的是IT服务，这种服务将通过互联网输送到千家万户。云计算实现了计算资源从单台发电机供电模式向电厂集中供电模式的转变。终端用户将像日常用电一样使用云中的服务，需要多少，获取多少，并按照实际使用量进行计费。

业界根据云计算提供的服务资源的类型将其划分为三大类：基础设施服务（IaaS）、平台服务（PaaS）、软件服务（SaaS），如图1-1所示。

图1-1　云计算常用分类

基础设施服务（Infrastructure as a Service，IaaS）通过虚拟化和分布式存储等技术，实现了对包括服务器、存储设备、网络设备等各种物理资源的抽象，从而形成了一个可扩展、可按需分配的虚拟资源池。IaaS对外呈现的服务是各种基础设施，例如虚拟主机、磁盘以及主机互联而成的网络。这些虚拟主机可以运行Windows系统，也可以运行Linux系统，在用户看来，它与一台真实的物理主机是没有区别的。目前最具代表性的IaaS产品有：亚马逊（Amazon）AWS中的虚拟机EC2、云存储S3。本书重点阐述IaaS云计算及其开源解决方案OpenStack。

平台即服务（Platform as a Service，PaaS）为开发者提供了应用程序的开发环境和运行环境，将开发者从烦琐的IT环境管理中解放出来，自动实现应用程序的部署和运行，使开发者能够将精力集中于应用程序的开发，极大地提升了应用的开发效率。PaaS主要面向软件应用程序的开发者。Google的App Engine和国内新浪SAE都采用了PaaS的模式。

软件即服务（Software as a Service，SaaS）主要面向使用软件的终端用户。一般来说SaaS将软件功能以特定的接口形式发布，终端用户通过网络浏览器就可以使用软件功能。终端用户将只关注软件业务的使用，除此之外的工作，如软件的升级等是在云端实现的，对终端用户都是透明的。Salesforce公司提供的在线客户关系管理（Client Relationship Mangement，CRM）以SaaS的模式提供，取得了巨大的成功。

1.2　云计算发展现状

云计算的概念最初是由IBM、Google、亚马逊等几个国外IT巨头提出的，它们对于云计算的研究处于领先水平，云计算的应用已逐渐呈现出百花齐放的局面。

2011年全球数据中心的硬件投资规模达到989亿美元，比上一年增长了12.7%。预计2012 年全球数据中心投资规模将增长17%，其中东南亚、中东、美国中部、澳大利亚等地的投资增速更是超过50%。

提起云计算就不得不提业界龙头亚马逊的AWS，这是一个典型的IaaS服务，它提供了包括存储（S3）、计算能力（EC2）、消息传递（SQS）、数据集（SDB）等一系列服务。这些云计算服务也成为云计算领域各服务提供商竞相模仿和追随的标杆。基于亚马逊的AWS，企业用户可以在几分钟之内迅速地获得基于亚马逊基础设施的虚拟基础设施，并且这些基础设施是弹性的，可以根据需求扩展和收缩。通过网络，世界各地的公司都可以使用这些弹性的计算基础设施。企业可以把注意力集中在业务思想上，而不需要为服务器操心，不需要担心磁盘空间不足等问题。根据亚马逊的估计，企业把大约70%的时间花在构建和维护基础设施上，在推动企业发展的思想上实际上只花费30%的时间。AWS会处理与硬件和基础设施相关的烦琐工作，并确保其高可用性，企业只需关注如何把它的思想变成现实。

2012年AWS收入将达12亿美元。从亚马逊云服务AWS数据访问请求可以看出，云计算服务访问在以几倍的增长速度持续发展，如图1-2所示。

图1-2　亚马逊云计算服务的访问请求数量

相比亚马逊，国外其他云计算服务提供商也在发展，全球三大云计算中心之一的Rackspace，已经支撑170 000个商业服务运行，2011财年共赚得13亿美元，比2009年增加了6 290万美元，其中20%来自2010年的云业务。该公司拥有4 040名雇员，被称为“racker”，超过17万用户以及接近8万台服务器，在全球范围内有超过233万平方英尺的数据中心部署。

Rackspace作为OpenStack项目的发起人和主要贡献者，已经逐渐奠定了在云计算特别是开源云计算方面的领军地位。OpenStack的虚拟机Nova和云存储Swift已经正式进入生产环境，为全球提供云计算服务支撑。这有力地验证和推进了开源云计算OpenStack项目的发展。

当然，还有VMware、IBM、HP等云计算领域的服务提供商也在发力，而且在私云市场方面收获颇丰。

国外云计算在蓬勃发展，国内也在逐步发力。一般来说国内的新技术、新应用要晚国外3～5年，可以说国外的成熟的云计算发展经历也是国内未来发展的重要方向。

工业和信息化部电信研究院在《2012中国云计算白皮书》中明确提出：我国云计算服务市场处于起步阶段，云计算技术与设备已经具备一定的发展基础。我国云计算服务市场总体规模较小，但追赶势头明显。据Gartner 估计，2011 年我国在全球约900 亿美元的云计算服务市场中所占份额不到3%，但年增速达到40%，预期未来我国与国外在云计算方面的差距将逐渐缩小。

赛迪顾问《中国云计算产业发展白皮书》将中国云计算划分为准备、起飞、成熟3个阶段，如图1-3所示。当前国内云计算处于起飞阶段，特别明显的是2011年下半年、2012年的快速启动，云计算案例也在快速的补充。

图1-3　中国云计算发展阶段

国内目前的云计算服务提供商，笔者认为可以大致划分为三大类。

1．互联网企业

包括诸如腾讯、新浪、阿里巴巴、盛大等在内的大型互联网运营商，它们自身拥有庞大的用户群以及IT基础设施资源，在运营运维方面积累了大量的经验。其业务也会迅速地往应用服务云方向发展。这些企业在IaaS方面，可以复用其IT基础设施资源，充分发挥多年来积累的宝贵运维经验，可以向IaaS云计算方向发展，典型代表有盛大云、新浪内部OpenStack游戏云、阿里云。而PaaS方面，则可以将其强大的业务能力平台化，如腾讯的开放平台、新浪的SAE等。

在典型互联网企业云计算服务中，盛大云是一个基于互联网的云计算平台，对外提供的服务与亚马逊的类似，能够为用户提供安全可靠的云产品和云服务。目前已推出六大产品：虚拟机、云硬盘、云存储、数字分发、MongoIC、云监控。

Sina App Engine（以下简称SAE）是新浪推出的公有云计算平

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