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第1章 大数据与云计算1

1.1大数据时代1

1.2云计算——大数据的计算3

1.3云计算发展现状6

1.4云计算实现机制7

1.5云计算压倒性的成本优势9

习题12

参考文献12

第2章 Google云计算原理与应用13

2.1 Google文件系统GFS13

2.1.1系统架构14

2.1.2容错机制16

2.1.3系统管理技术17

2.2分布式数据处理MapReduce17

2.2.1产生背景17

2.2.2编程模型18

2.2.3实现机制19

2.2.4案例分析20

2.3分布式锁服务Chubby22

2.3.1 Paxos算法23

2.3.2 Chubby系统设计24

2.3.3 Chubby中的Paxos26

2.3.4 Chubby文件系统28

2.3.5通信协议29

2.3.6正确性与性能31

2.4分布式结构化数据表Bigtable32

2.4.1设计动机与目标32

2.4.2数据模型33

2.4.3系统架构34

2.4.4主服务器35

2.4.5子表服务器36

2.4.6性能优化40

2.5分布式存储系统Megastore41

2.5.1设计目标及方案选择41

2.5.2 Megastore数据模型42

2.5.3 Megastore中的事务及并发控制44

2.5.4 Megastore基本架构45

2.5.5核心技术——复制47

2.5.6产品性能及控制措施51

2.6大规模分布式系统的监控基础架构Dapper52

2.6.1基本设计目标52

2.6.2 Dapper监控系统简介53

2.6.3关键性技术56

2.6.4常用Dapper工具57

2.6.5 Dapper使用经验59

2.7海量数据的交互式分析工具Dremel61

2.7.1产生背景61

2.7.2数据模型62

2.7.3嵌套式的列存储63

2.7.4查询语言与执行68

2.7.5性能分析70

2.7.6小结71

2.8内存大数据分析系统PowerDrill71

2.8.1产生背景与设计目标71

2.8.2基本数据结构72

2.8.3性能优化73

2.8.4性能分析与对比75

2.9 Google应用程序引擎76

2.9.1 Google App Engine简介77

2.9.2应用程序环境78

2.9.3 Google App Engine服务80

习题88

参考文献88

第3章 Amazon云计算AWS90

3.1基础存储架构Dynamo90

3.1.1 Dynamo概况90

3.1.2 Dynamo架构的主要技术91

3.2弹性计算云EC299

3.2.1 EC2的基本架构99

3.2.2 EC2的关键技术100

3.2.3 EC2的安全及容错机制102

3.3简单存储服务S3103

3.3.1 S3的基本概念和操作103

3.3.2 S3的数据一致性模型105

3.3.3 S3的安全措施105

3.4非关系型数据库服务SimpleDB和DynamoDB108

3.4.1非关系型数据库与传统关系数据库的比较108

3.4.2 SimpleDB108

3.4.3 DynamoDB110

3.4.4 SimpleDB和DynamoDB的比较111

3.5关系数据库服务RDS111

3.5.1 RDS的基本原理111

3.5.2 RDS的使用112

3.6简单队列服务SQS113

3.6.1 SQS的基本模型113

3.6.2 SQS的消息114

3.7内容推送服务CloudFront115

3.7.1 CDN116

3.7.2 CloudFront117

3.8其他Amazon云计算服务119

3.8.1快速应用部署Elastic Beanstalk和服务模板CloudFormation119

3.8.2 DNS服务Router 53120

3.8.3虚拟私有云VPC120

3.8.4简单通知服务和简单邮件服务120

3.8.5弹性MapReduce服务121

3.8.6电子商务服务DevPay、 FPS和Simple Pay122

3.8.7 Amazon执行网络服务127

3.8.8土耳其机器人128

3.8.9数据仓库服务Redshift129

3.8.10应用流服务AppStream和数据流分析服务Kinesis129

3.9 AWS应用实例130

3.9.1照片和视频共享网站SmugMug130

3.9.2视频制作网站Animoto131

3.9.3网站排名Alexa132

3.10小结132

习题132

参考文献133

第4章 微软云计算Windows Azure136

4.1微软云计算平台136

4.2微软云操作系统Windows Azure137

4.2.1 Windows Azure概述137

4.2.2 Windows Azure计算服务138

4.2.3 Windows Azure存储服务140

4.2.4 Windows Azure Connect147

4.2.5 Windows Azure CDN148

4.2.6 Fabric控制器149

4.3微软云关系数据库SQL Azure150

4.3.1 SQLAzure概述150

4.3.2 SQL Azure关键技术151

4.3.3 SQL Azure和SQL Server对比153

4.4 Windows Azure AppFabric154

4.4.1 AppFabric概述154

4.4.2 AppFabric关键技术155

4.5 Windows Azure Marketplace159

4.6 Windows Azure服务平台160

4.6.1网站160

4.6.2虚拟机161

4.6.3云服务162

4.6.4移动服务163

4.6.5大数据处理164

4.6.6媒体支持165

习题166

参考文献166

第5章 Hadoop 2.0：主流开源云架构168

5.1引例168

5.1.1问题概述168

5.1.2常规解决方案168

5.1.3分布式下的解决方案169

5.1.4小结173

5.2 Hadoop 2.0简述173

5.2.1 Hadoop 2.0由来173

5.2.2 Hadoop 2.0相关项目174

5.2.3 Hadoop应用175

5.3 Hadoop 2.0部署175

5.3.1部署综述175

5.3.2传统解压包部署179

5.4 Hadoop 2.0体系架构182

5.4.1 Hadoop 2.0公共组件Common182

5.4.2分布式文件系统HDFS184

5.4.3分布式操作系统Yarn190

5.4.4 Hadoop 2.0安全机制简介198

5.5 Hadoop 2.0访问接口199

5.5.1访问接口综述199

5.5.2浏览器接口199

5.5.3命令行接口200

5.6 Hadoop 2.0编程接口202

5.6.1 HDFS编程202

5.6.2 Yarn编程205

习题214

参考文献214

第6章 Hadoop 2.0大家族215

6.1 Hadoop 2.0大家族概述215

6.1.1分布式组件215

6.1.2部署概述217

6.2 ZooKeeper223

6.2.1 ZooKeeper简介223

6.2.2 ZooKeeper入门224

6.3 Hbase226

6.3.1 Hbase简介226

6.3.2 Hbase入门229

6.4 Pig232

6.4.1 Pig简介232

6.4.2 Pig入门233

6.5 Hive234

6.5.1 Hive简介234

6.5.2 Hive入门235

6.6 Oozie238

6.6.1 Oozie简介238

6.6.2 Oozie入门238

6.7 Flume241

6.7.1 Flume简介241

6.7.2 Flume入门243

6.8 Mahout246

6.8.1 Mahout简介246

6.8.2 Mahout入门246

6.9小结247

习题248

参考文献248

第7章 虚拟化技术250

7.1虚拟化技术简介250

7.2服务器虚拟化251

7.2.1服务器虚拟化的层次251

7.2.2服务器虚拟化的底层实现252

7.2.3虚拟机迁移253

7.2.4隔离技术256

7.2.5案例分析257

7.3存储虚拟化258

7.3.1存储虚拟化的一般模型258

7.3.2存储虚拟化的实现方式259

7.3.3案例分析260

7.4网络虚拟化262

7.4.1核心层网络虚拟化262

7.4.2接入层网络虚拟化262

7.4.3虚拟机网络虚拟化262

7.4.4案例分析：VMware的网络虚拟化技术263

7.5桌面虚拟化265

7.5.1桌面虚拟化简介266

7.5.2技术现状266

7.5.3案例分析267

习题267

参考文献268

第8章 OpenStack开源虚拟化平台269

8.1 OpenStack背景介绍269

8.1.1 OpenStack是什么269

8.1.2 OpenStack的主要服务270

8.2计算服务Nova272

8.2.1 Nova组件介绍272

8.2.2 Libvirt简介273

8.2.3 Nova中的RabbitMQ解析275

8.3对象存储服务Swift282

8.3.1 Swift特性282

8.3.2应用场景283

8.3.3 Swift主要组件284

8.3.4 Swift基本原理286

8.3.5实例分析290

8.4镜像服务Glance291

8.4.1 Glance的作用291

8.4.2 Glance的组成部分291

习题292

参考文献292

第9章 云计算数据中心293

9.1云数据中心的特征293

9.2云数据中心网络部署294

9.2.1改进型树结构294

9.2.2递归层次结构296

9.2.3光交换网络299

9.2.4无线数据中心网络301

9.2.5软件定义网络301

9.3绿色节能技术305

9.3.1配电系统节能技术305

9.3.2空调系统节能技术307

9.3.3集装箱数据中心节能技术310

9.3.4数据中心节能策略和算法研究312

9.3.5新能源的应用315

9.3.6典型的绿色节能数据中心318

9.4自动化管理320

9.4.1自动化管理的特征320

9.4.2自动化管理实现阶段321

9.4.3 Facebook自动化管理322

9.5容灾备份324

9.5.1容灾系统的等级标准325

9.5.2容灾备份的关键技术325

9.5.3云存储在容灾备份中的应用327

习题328

参考文献328

第10章 云计算核心算法332

10.1 Paxos算法332

10.1.1 Paxos算法背景知识332

10.1.2 Paxos算法详解333

10.1.3 Paxos算法举例336

10.2 DHT算法338

10.2.1 DHT原理介绍339

10.2.2 Chord中DHT的具体实现340

10.2.3 Pastry中DHT的具体实现342

10.2.4 CAN中DHT的具体实现343

10.2.5 Tapestry中DHT的具体实现345

10.3 Gossip协议345

10.3.1 Gossip协议的特点346

10.3.2 Gossip协议的通信方式及收敛性346

10.3.3 Gossip节点管理算法348

10.3.4 Cassandra中Gossip协议的具体实现方式349

10.3.5 CoolStreaming系统中Gossip协议的具体实现方式352

习题354

参考文献354

第11章 中国云计算技术355

11.1国内云计算发展概况355

11.2国产云存储技术356

11.2.1淘宝分布式文件系统TFS356

11.2.2云创存储cStor分布式文件系统359

11.2.3 A8000超低功耗云存储一体机364

11.3国产大数据库技术367

11.3.1阿里巴巴OceanBase367

11.3.2云创存储数据立方（DataCube）371

11.4云视频监控技术376

11.4.1 cVideo云视频监控系统376

11.4.2 cVideo智能分析系统378

11.4.3 cVideo云转码系统381

11.5阿里巴巴阿里云服务383

11.5.1阿里云计算体系架构383

11.5.2弹性计算服务（ECS）384

11.5.3开放存储服务（OSS）385

11.5.4开放结构化数据服务（OTS）385

11.5.5开放数据处理服务（ODPS）385

11.5.6关系型数据库（RDS）386

11.6云创存储万物云服务386

11.6.1平台简介386

11.6.2系统架构387

11.6.3功能服务388

11.6.4应用举例391

习题392

参考文献392

第12章 总结与展望394

12.1主流商业云计算解决方案比较394

12.1.1应用场景394

12.1.2使用流程396

12.1.3体系结构397

12.1.4实现技术397

12.1.5核心业务398

12.2主流开源云计算系统比较400

12.2.1开发目的401

12.2.2体系结构402

12.2.3实现技术403

12.2.4核心服务403

12.3云计算的历史坐标与发展方向404

12.3.1互联网发展的阶段划分404

12.3.2云格（Gloud）——云计算的未来407

习题409

参考文献409