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雲操作系統架構與關鍵技術(簡體書)
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作者簡介
目次

商品簡介

容涵蓋雲操作系統的基本概念、技術架構、部署、應用及優化等五個方面,既有雲操作系統的基本概念與理論,又從資源的抽象與封裝、資源的調度、資源的編排三個層面講解雲操作系統設計的核心,剖析了雲操作系統的具體部署方法,以國網雲操作系統為例,充分融合國網電網公司在發展建設一體化“國網雲”平臺的過程中,對於雲操作系統的一些考慮和設計。

作者簡介

王繼業,教授級高工,華北電力大學客座教授,現任國家電網公司信息通信部主任,中國電機工程學會常務理事、電力信息化專委會副主任委員、學術委員會委員,電力行業信息標準化委員會主任委員、中國地理信息產業協會副會長,中國計算機用戶協會副理事長,衛生部信息化專家委成員。曾獲中國數據標準化及治理傑出領導力獎、下一代互聯網全球IPv6世界獎、中國信息安全保障突出貢獻獎、國家信息技術標準化技術委員先進個人。

目次

目 錄





第0章 緒 論 1

0.1 雲計算及雲操作系統的概念 1

0.2 雲操作系統的主要特點 2

0.3 雲操作系統的發展概況 2



第 一部分 基礎篇

第 1章 操作系統發展歷程 4

1.1 操作系統的基本類型 4

1.1.1 批處理操作系統 4

1.1.2 分時操作系統 6

1.1.3 實時操作系統 8

1.2 通用操作系統的演進 10

1.3 單機操作系統 10

1.3.1 單用戶單任務操作系統 10

1.3.2 單用戶多任務操作系統 11

1.4 網絡操作系統 12

1.4.1 網絡操作系統的特徵 12

1.4.2 常用網絡操作系統 12

1.5 分布式操作系統 15

第 2章 雲操作系統概述 17

2.1 雲操作系統概述 17

2.2 雲操作系統發展歷程 18

2.2.1 階段一:分區虛擬化 18

2.2.2 階段二:虛擬化+資源池管理 21

2.3 雲操作系統主流產品 24

2.3.1 亞馬遜雲操作系統 24

2.3.2 阿裡雲操作系統 26

2.3.3 微軟雲操作系統 27

2.3.4 華為雲操作系統 28

第二部分 設計篇

第3章 雲操作系統技術架構 30

3.1 一個最簡單的雲操作系統 30

3.2 雲操作系統的主要功能 31

3.3 雲操作系統的邏輯架構 33

3.4 典型服務的設計思想 35

3.4.1 “管理者-生產者”模型 36

3.4.2 關鍵組件實現模型 37

第4章 硬件抽象與封裝 40

4.1 計算資源 40

4.1.1 計算類的硬件設備 40

4.1.2 計算資源的抽象 41

4.1.3 計算資源的封裝 47

4.2 存儲資源 50

4.2.1 存儲類硬件設備 51

4.2.2 存儲資源的抽象 53

4.2.3 存儲資源的封裝 58

4.3 網絡資源 62

4.3.1 網絡類硬件設備 62

4.3.2 網絡資源的抽象 64

4.3.3 網絡資源的封裝 65

第5章 資源調度 71

5.1 計算資源的調度 71

5.2 存儲資源的調度 73

5.2.1 塊存儲 73

5.2.2 文件存儲 74

5.2.3 對象存儲 74

5.3 網絡資源的調度 75

5.3.1 路由算法 75

5.3.2 負載均衡的算法 76

第6章 資源編排 77

6.1 通用化的編排方式 77

6.2 虛擬機的編排 77

6.3 容器的編排 79

6.3.1 Swarm 79

6.3.2 Kubernetes 81

6.3.3 Mesos&Marathon 82

第7章 管理類基礎服務 84

7.1 用戶界面 84

7.1.1 概覽 84

7.1.2 組件介紹 84

7.1.3 使用示例 85

7.2 用戶認證服務 85

7.2.1 概覽 85

7.2.2 組件介紹 85

7.2.3 使用示例 87

7.3 數據庫服務 88

7.3.1 概覽 88

7.3.2 組件介紹 88

7.3.3 使用示例 89

7.4 鏡像服務 90

7.4.1 概覽 90

7.4.2 組件介紹 90

7.4.3 使用示例 90

7.5 通信服務 91

7.5.1 概覽 91

7.5.2 組件介紹 91

7.5.3 使用示例 94

第8章 雲操作系統的接口 96

8.1 HTTP協議 96

8.2 用戶管理 98

8.2.1 用戶管理 98

8.2.2 租戶管理 98

8.3 權限管理 98

8.3.1 角色管理 98

8.4 運行管理 99

8.4.1 監控日誌 99

8.4.2 計量監控-資源 101

8.5 雲主機管理 101

8.5.1 雲主機管理 101

8.5.2 雲主機操作 102

8.6 存儲管理 102

8.6.1 雲硬盤管理 102

8.6.2 雲硬盤操作 102

8.6.3 雲硬盤備份 103

8.6.4 雲硬盤轉移 103

8.6.5 雲硬盤快照 103

8.6.6 對象存儲目錄管理 104

8.6.7 對象存儲對象管理 104

8.6.8 共享文件系統管理 104

8.6.9 共享文件系統操作 105

8.7 網絡管理 105

8.7.1 網絡管理 105

8.7.2 網絡端口管理 105

8.7.3 子網管理 106

8.7.4 路由器管理 106

8.7.5 浮動IP管理 106

8.8 鏡像管理 107

8.8.1 鏡像管理 107

8.8.2 鏡像數據管理 107

8.9 編排管理 107

8.9.1 棧資源管理 107

8.9.2 棧管理 108

8.9.3 棧操作管理 108

8.10 容器管理 108

8.10.1 容器集群管理 109

8.10.2 容器集群模板管理 109

8.10.3 容器Pods管理-K8S 109

8.10.4 容器RC控制器管理-K8S 109

8.10.5 容器應用管理-MESOS 110

8.10.6 容器應用操作-MESOS 110

8.10.7 容器鏡像管理 110

8.11 主機虛擬化驅動接口 111

8.12 網絡虛擬化驅動接口 115

8.13 分布式存儲驅動接口 117

第三部分 部署篇

第9章 典型雲操作系統的部署 121

9.1 系統部署介紹 121

9.1.1 按規模部署 121

9.1.2 主流的自動化部署工具 122

9.2 部署架構設計 122

9.3 部署資源準備 123

9.4 網絡規劃與連線 124

9.5 部署準備 125

9.5.1 配置服務器 125

9.5.2 部署服務器 125

9.6 手動部署雲操作系統 133

9.6.1 加載物理機 133

9.6.2 配置網絡環境 134

9.6.3 配置物理磁盤 136

9.6.4 測試驗證網絡 138

9.6.5 部署雲操作系統 138

9.7 自動部署雲操作系統 155

9.7.1 加載物理機 155

9.7.2 配置網絡環境 157

9.7.3 配置物理磁盤 160

9.7.4 測試驗證網絡 161

9.7.5 創建部署環境 162

9.7.6 部署實施雲操 162

第 10章 雲操作系統的高可用 165

10.1 HA(high availability)介紹 165

10.1.1 冗餘和故障切換 165

10.1.2 無狀態服務和有狀態服務 165

10.1.3 主從集群和主主集群 166

10.2 基本環境的配置 166

10.2.1 硬件要求 166

10.2.2 Memcached 166

10.3 配置共享服務 167

10.3.1 數據庫 167

10.3.2 消息隊列 167

10.4 配置控制器 167

10.4.1 Pacemaker架構 167

10.4.2 Pacemaker 集群 167

10.4.3 配置VIP 169

10.4.4 HAProxy 169

10.4.5 Memcached 169

10.4.6 keystone 170

10.4.7 Telemetry 170

10.5 配置網絡服務 171

10.5.1 網絡的DHCP agent 171

10.5.2 網絡的L3 agent 171

10.6 配置存儲 172

10.6.1 glance api 172

10.6.2 cinder api 173

10.6.3 共享文件系統 175

10.6.4 存儲後端 176

10.7 配置計算節點 176

第 11章 大規模集群設計與優化 178

11.1 私有雲待優化問題 178

11.2 資源監控系統 180

11.2.2 監控系統簡介 180

11.2.2 監控系統效率 182

11.3 通信性能優化 185

11.4 鍵函數優化 186

11.5 模塊依賴性能優化 187

11.6 任務調配優化 188

11.6.1 隊列資源調度算法 188

11.6.2 作業結構設計 189

第四部分 應用篇

第 12章 雲操作系統的應用場景 191

12.1 應用場景綜述 191

12.1.1 公有雲 191

12.1.2 私有雲 194

12.1.3 混合雲 197

12.2 典型場景一:異構資源的統一封裝 198

12.2.1 場景描述 198

12.2.2 實現流程 198

12.2.3 應用案例 206

12.3 典型場景二:基礎資源彈性伸縮 208

12.3.1 場景描述 208

12.3.2 實現流程 209

12.3.3 應用案例 212

12.4 典型場景三:多租戶隔離 215

12.4.1 場景描述 215

12.4.2 實現流程 216

12.4.3 應用案例 219

12.5 典型場景四:一鍵部署 223

12.5.1 場景描述 223

12.5.2 實現流程 225

12.5.3 應用案例 228

12.6 典型場景五:故障自愈 234

12.6.1 場景描述 234

12.6.2 實現流程 236

12.6.3 應用案例 236

12.7 典型場景六:持續集成 244

12.7.1 場景描述 244

12.7.2 實現流程 245

12.7.3 應用案例 246

12.8 典型場景七:灰度發佈 254

12.8.1 場景描述 254

12.8.2 實現流程 255

12.8.3 應用案例 256

第 13章 一個典型的雲操作系統應用 261

13.1 “國網雲”操作系統SG-COS綜述 261

13.1.1 系統架構 261

13.1.2 部署情況 263

13.2 “國網雲”大數據平臺概述 264

13.3 “國網雲”雲操與大數據平臺的融合 266

13.3.1 融合方案概述 266

13.3.2 物理機納管方案 267

13.3.3 半虛半實融合方案 268

13.3.4 全虛擬化融合方案 271

13.4 “國網雲”企業級應用遷移上雲的典型方式 273

第 14章 總結與展望 275

附 錄 277

術語定義 277

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