第一章 云计算

1.1.云计算定义或云计算是什么

【专家说法】美国国家标准与技术研究院（NIST）定义：云计算是一种按使用量付费的模式，这种模式提供可用的、便捷的、按需的网络访问， 进入可配置的计算资源共享池（资源包括网络，服务器，存储，应用软件，服务），这些资源能够被快速提供，只需投入很少的管理工作，或与服务供应商进行很少的交互。
【字面意思】云，是网络、互联网的一种比喻说法，即互联网与建立互联网所需要的底层基础设施的抽象体。“计算”当然不是指一般的数值计算，指的是一台足够强大的计算机提供的计算服务（包括各种功能，资源，存储）。“云计算”可以理解为：网络上足够强大的计算机为你提供的服务，只是这种服务是按你的使用量进行付费的。

1.2.云计算原理或云计算靠什么

云计算的基本原理是，通过使计算分布在大量的分布式计算机上，而非本地计算机或远程服务器中，企业数据中心的运行将更与互联网相似。这使得企业能够将资源切换到需要的应用上，根据需求访问计算机和存储系统。
【用户角度】用户所处理的数据并不存储在本地，而是保存在互联网上的数据中心里。提供云计算服务的企业负责管理和维护这些数据中心的正常运转，保证足够强的计算能力和足够大的存储空间供用户使用。用户只需要在任何时间、任何地点，用任何可以连接至互联网的终端设备访问这些服务即可，而不需关心存储或计算发生在哪朵“云”上。
【类比表达】这就好比是从古老的单台发电机模式转向了电厂集中供电的模式。它意味着计算能力也可以作为一种商品进行流通，就像煤气、水电一样，取用方便，费用低廉。最大的不同在于，它是通过互联网进行传输的。
【类比表达】云计算就是把一个个服务器或者计算机连接起来构成一个庞大的资源池，以获得超级计算机的性能，同时又保证了较低的成本。云计算的出现使高性能并行计算走近普通用户，让计算资源像用水和用电一样方便，从而大大提高了计算资源的利用率和用户的工作效率。

1.3.云计算分类或云计算分什么

并非所有云计算都是相同的，也并非一种云计算适合所有人。不同型号、类型和服务的云计算可以帮助提供满足需求的解决方案。
1.从部署云计算方式或网络结构的角度出发，云计算可以分为5类。
(1)私有云：私有云是为一个客户单独使用而构建的云，因而提供对数据、安全性和服务质量的最有效的控制。使用私有云的公司拥有基础设施，并可以控制在此基础设施上部署应用程序的方式。
私有云是为某个特定用户/机构建立的，只能实现小范围内的资源优化，因此并不完全符合云的本质–社会分工，所以 Openstack 等开源软件带来的私有云繁荣可能只是暂时的，会有越来越多的客户发现廉价的硬件和免费的软件并不是打造私有云的充分条件，精细的管理、7×24运维所耗去的总成本(TOC)不比公有云低，而且随着公有云厂商运营能力的进步，这种趋势会越来越明显。托管型私有云在一定程度上实现了社会分工，但是仍无法解决大规模范围内物理资源利用效率的问题。
(2)公有云：公有云通常指第三方提供商提供给用户进行使用的云，公有云一般可通过互联网使用。阿里云、腾讯云和百度云等是公有云的应用示例，借助公有云，所有硬件、软件及其他支持基础架构均由云提供商拥有和管理。
公有云是为大众建的，所有入驻用户都称租户，不仅同时有很多租户，而且一个租户离开，其资源可以马上释放给下一个租户，一如饭店里一桌顾客走了马上迎来下一桌顾客。公有云是最彻底的社会分工，能够在大范围内实现资源优化，因此，不管道路如何曲折，前途总是光明的。当然公有云尤其是底层公有云构建，不是一般人能玩的了的，就像开个三五桌的饭店谁都能行，开个三五万桌的饭店就要看资金和本事了。很多客户担心公有云的安全问题，敏感行业、大型客户可以考虑，但一般的中小型客户，不管是数据泄露的风险，还是停止服务的风险，公有云都远远小于自己架设机房。
(3)混合云：混合云是公有云和私有云这两种部署方式的结合。由于安全和控制原因，企业中并非所有的信息都能放置在公有云上。因此，大部分已经应用云计算的企业将会使用混合云模式。
混合云是以上几种的任意混合，这种混合可以是计算的、存储的，也可以两者兼而有之。在公有云尚不完全成熟、而私有云存在运维难、部署实践长、动态扩展难的现阶段，混合云是一种较为理想的平滑过渡方式，短时间内的市场占比将会大幅上升。并且，不混合是相对的，混合是绝对的。在未来，即使不是自家的私有云和公有云做混合，也需要内部的数据与服务与外部的数据与服务进行不断的调用(PaaS 级混合)。并且还有可能，一个大型客户把业务放在不同的公有云上，相当于把鸡蛋放在不同篮子里，不同篮子里的鸡蛋自然需要统一管理，这也算广义的混合。
(4)社区云：社区云是介于公有、私有之间的一个形式，每个客户自身都不大，但自身又处于敏感行业，上公有云在政策和管理上都有限制和风险，所以就多家联合做一个云平台。
(5) 专有云：专有云相当于是将企业的私有云建立在云服务企业的数据中心，以类似于云托管的方式，在公有云架构上开辟出符合自身业务架构与安全性要求的云平台系统。

【记忆宫殿】张三、李四、王五住一栋楼，楼下一个大规模的饭店。张三一直在家做饭，这是私有云，厨房是自建机房。李四一直在饭店吃，这是公有云，饭店是云数据中心。王五牛叉，在饭店有个固定包间，包间不对外人开放，这是托管型私有云(有的厂商将其定义为专有云)，包间是云数据中心中的托管服务器。张三家有天来了十多个客人，这是业务突增。家里装不开，要去饭店，这是私有云转公有云。张三妈妈省吃俭用，对张三说，你们去吧，我和你爸在家吃，对张三家来说这是混合云。如果饭店仅对某个特定人群比如学生开放，这就相当于社区云。当然，举例不十分恰当，毕竟饭还是买的，而云是租的，此点切记。
2.从所提供服务类型的角度出发，云计算可分为3类。
(1)IaaS：基础设施服务，Infrastructure-as-a-service：为企业提供计算资源，包括服务器、网络、存储和数据中心空间。/为门户系统提供网络资源、计算资源和存储资源服务，属于桌面云层面。优点：无须投资自己的硬件，对基础架构进行按需扩展以支持动态工作负载，可根据需要提供灵活、创新的服务。
(2)PaaS：平台服务，Platform-as-a-service：为基于云的环境提供了支持构建和交付基于Web的（云）应用程序的整个生命周期所需的一切。/为门户系统提供高可用数据库集群服务和应用程序运行及维护所需要的平台资源。优点：开发应用程序使其更快地进入市场，在几分钟内将新Web应用程序部署到云中，通过中间件即服务降低复杂性。
(3)SaaS：软件服务，Software-as-a-service：在云端的远程计算机上运行，这些计算机由其他人拥有和使用，并通过网络和Web浏览器连接到用户的计算机。/提供基于SharePoint门户平台的门户集成应用服务。优点：可以方便快捷地使用创新的商业应用程序，可从任何连接其中的计算机上访问应用程序和数据，如果计算机损坏，数据也不会丢失，因为数据储存在云中。
【记忆宫殿】IaaS、PaaS、SaaS之间的区别，请设想你是一个餐饮业者，打算做披萨生意。
你可以从头到尾，自己生产披萨，但是这样比较麻烦，需要准备的东西多，因此你决定外包一部分工作，采用他人的服务。你有三个方案：
方案一：IaaS：他人提供厨房、炉子、煤气，你使用这些基础设施，来烤你的披萨。
方案二：PaaS：除了基础设施，他人还提供披萨饼皮。你只要把自己的配料洒在饼皮上，让他帮你烤出来就行了。也就是说，你要做的就是设计披萨的味道（海鲜披萨或者鸡肉披萨），他人提供平台服务，让你把自己的设计实现。
方案三：SaaS：他人直接做好了披萨，不用你的介入，到手的就是一个成品。你要做的就是把它卖出去，最多再包装一下，印上你自己的 Logo。
工作量方面：IaaS > PaaS > SaaS。
【联想法】I是我要干活，P是有人帮我一起干活，S是不需要我干活。

1.4.云计算特点或云计算有什么特点

1. 超大规模：“云”具有相当的规模，Google云计算已经拥有100多万台服务器， Amazon、IBM、微软、Yahoo等的“云”均拥有几十万台服务器。企业私有云一般拥有数百上千台服务器。“云”能赋予用户前所未有的计算能力。
2. 虚拟化：云计算支持用户在任意位置、使用各种终端获取应用服务。所请求的资源来自“云”，而不是固定的有形的实体。应用在“云”中某处运行，但实际上用户无需了解、也不用担心应用运行的具体位置。
3. 高可靠性：“云”使用了数据多副本容错、计算节点同构可互换等措施来保障服务的高可靠性，使用云计算比使用本地计算机可靠。
4. 通用性：云计算不针对特定的应用，在“云”的支撑下可以构造出千变万化的应用，同一个“云”可以同时支撑不同的应用运行。
5. 高可扩展性：“云”的规模可以动态伸缩，满足应用和用户规模增长的需要。
6. 按需服务：“云”是一个庞大的资源池，你按需购买；云可以像自来水，电，煤气那样计费。
7. 极其廉价：由于“云”的特殊容错措施可以采用极其廉价的节点来构成云，“云”的自动化集中式管理使大量企业无需负担日益高昂的数据中心管理成本，“云”的通用性使资源的利用率较之传统系统大幅提升，因此用户可以充分享受“云”的低成本优势，经常只要花费几百美元、几天时间就能完成以前需要数万美元、数月时间才能完成的任务。
8. 潜在的危险性：云计算服务除了提供计算服务外，还必然提供了存储服务。但是云计算服务当前垄断在私人机构（企业）手中，而他们仅仅能够提供商业信用。对于政府机构、商业机构（特别像银行这样持有敏感数据的商业机构）对于选择云计算服务应保持足够的警惕。一旦商业用户大规模使用私人机构提供的云计算服务，无论其技术优势有多强，都不可避免地让这些私人机构以“数据（信息）”的重要性挟制整个社会。

1.5.云计算技术或云计算有什么技术

1.虚拟化技术：云计算的虚拟化技术不同于传统的单一虚拟化，它是涵盖整个IT架构的，包括资源、网络、应用和桌面在内的全系统虚拟化，它的优势在于能够把所有硬件设备、软件应用和数据隔离开来，打破硬件配置、软件部署和数据分布的界限，实现IT架构的动态化，实现资源集中管理，使应用能够动态地使用虚拟资源和物理资源，提高系统适应需求和环境的能力。
2.分布式资源管理技术：信息系统仿真系统在大多数情况下会处在多节点并发执行环境中，要保证系统状态的正确性，必须保证分布数据的一致性。为了分布的一致性问题，计算机界的很多公司和研究人员提出了各种各样的协议，这些协议即是一些需要遵循的规则，也就是说，在云计算出现之前，解决分布的一致性问题是靠众多协议的。但对于大规模，甚至超大规模的分布式系统来说，无法保证各个分系统、子系统都使用同样的协议，也就无法保证分布的一致性问题得到解决。云计算中的分布式资源管理技术圆满解决了这一问题。Google公司的Chubby是最著名的分布式资源管理系统，该系统实现了Chubby服务锁机制，使得解决分布一致性问题的不再仅仅依赖一个协议或者是一个算法，而是有了一个统一的服务(service)。
3.并行编程技术：云计算采用并行编程模式。在并行编程模式下，并发处理、容错、数据分布、负载均衡等细节都被抽象到一个函数库中，通过统一接口，用户大尺度的计算任务被自动并发和分布执行，即将一个任务自动分成多个子任务，并行地处理海量数据。对于信息系统仿真这种复杂系统的编程来说，并行编程模式是一种颠覆性的革命，它是在网络计算等一系列优秀成果上发展而来的，所以更加淋漓尽致地体现了面向服务的体系架构(SOA)技术。可以预见，如果将这一并行编程模式引入信息系统仿真领域，定会带来信息系统仿真软件建设的跨越式进步。

第二章 云计算技术-虚拟化

2.1.虚拟化定义或虚拟化是什么

【广义】虚拟化是构建云计算基础架构不可或缺的关键技术之一。云计算的云端系统，其实质上就是一个大型的分布式系统。虚拟化通过在一个物理平台上虚拟出更多的虚拟平台，而其中的每一个虚拟平台则可以作为独立的终端加入云端的分布式系统。比起直接使用物理平台，虚拟化在资源的有效利用、动态调配和高可靠性方面有着巨大的优势。利用虚拟化，企业不必抛弃现有的基础架构即可构建全新的信息基础架构，从而更加充分地利用原有的IT投资。在计算机中，虚拟化（Virtualization）是一种资源管理技术，是将计算机的各种实体资源，如服务器、网络、内存及存储等，予以抽象、转换后呈现出来，打破实体结构间的不可切割的障碍，使用户可以比原本的组态更好的方式来应用这些资源。这些资源的新虚拟部份是不受现有资源的架设方式，地域或物理组态所限制。一般所指的虚拟化资源包括计算能力和资料存储。
【狭义】云计算的核心技术之一就是虚拟化技术。虚拟化，是指通过虚拟化技术将一台计算机虚拟为多台逻辑计算机。在一台计算机上同时运行多个逻辑计算机，每个逻辑计算机上可以运行不同的操作系统，并且应用程序都可以相互独立的空间内运行而互不影响，显著提高计算机的工作效率。
背景：在实际的生产环境中，虚拟化技术主要用来解决高性能的物理硬件产能过剩和老的旧的硬件产能过低的重组重用，透明化底层物理硬件，从而最大化的利用物理硬件对资源充分利用。
目的：虚拟化的发展，大幅降低了IT硬件成本，减少了资源的浪费，并且提升了系统的稳定性和安全性。

2.2.虚拟化技术或虚拟化有什么技术

虚拟化技术种类很多，比如根据虚拟化的程度和级别，有软件虚拟化和硬件虚拟化，全虚拟化和半虚拟化。

第三章 OpenStack

3.1.OpenStack含义或OpenStack是什么

OpenStack官方的解释很官方，而且从不同角度，也有不同的理解，OpenStack可以理解为一个云操作系统。
OpenStack是一个开源的云计算管理平台项目，由几个主要的组件组合起来完成具体工作。OpenStack支持几乎所有类型的云环境，项目目标是提供实施简单、可大规模扩展、丰富、标准统一的云计算管理平台。OpenStack通过各种互补的服务提供了基础设施即服务（IaaS）的解决方案，每个服务提供API以进行集成。

是由Rackspace和NASA共同开发的云计算平台， 是一个开源的 IaaS（基础设施及服务）云计算平台，让任何人都可以自行建立和提供云端运算服务，每半年发布一次，用Python语言编写

【组成】
OpenStack共享服务组件
数据库服务（Database Service）：MairaDB及MongoDB
消息传输（Message Queues）：RabbitMQ
缓存（cache）：Memcached时间（time sync）：NTP
存储（storge provider）：ceph、GFS、LVM、ISICI等
高可用及负载均衡：pacemaker、HAproxy、keepalive、lvs等

OpenStack核心组件
身份服务（Identity Service）：Keystone
计算（Compute）：Nova
镜像服务（Image Service）：Glance
网络 & 地址管理（ Network ）： Neutron
对象存储（ Object Storage ）： Swift
块存储 (Block Storage) ： Cinder
UI 界面 (Dashboard) ： Horizon
测量 (Metering) ： Ceilometer
部署编排 (Orchestration) ： Heat

3.3.OpenStack使用或OpenStack用什么

手把手教你搭建OpenStack云平台（超级详细）