● 體系完整全面，脈絡自上向下。

● 介紹主流技術，反映前沿進展。

● 薈萃領域精髓，精選案例習題。

● 內容圖文并茂，講解深入淺出。

云計算技術是目前計算機領域最為核心和備受關注的技術之一，龐大的商業市場驅動著技術不斷創新。知名的公有云平臺，如亞馬遜的AWS、谷歌的GCP、微軟的Azure及中國的阿里云等，都在持續地擴建或改進其數據中心，目的是在競爭激烈的市場中取得優勢。大數據、人工智能、物聯網和邊緣計算等前沿技術都與云計算緊密集成，通過云服務模式向用戶交付使用。在應用層面，開發云應用以創造商業價值已經成為業界的共識。云計算技術不僅對信息技術產業產生了重大影響，而且推動了許多傳統行業，如電力、交通、制造業和農業，達到了新的發展階段�？傊�，云計算堪稱計算機前沿技術的集大成者，并對傳統產業帶來了深刻的變革。

黨的二十大報告提出加快發展數字經濟，促進數字經濟和實體經濟深度融合，打造具有國際競爭力的數字產業集群。這為云計算產業的發展提供了政策支持和發展空間。云計算作為數字經濟的基石，在推進中國式現代化過程中扮演著至關重要的角色。此外，云計算在提升公共服務水平、優化社會治理體系、增強數據安全與隱私保護等方面也具有重要應用價值。

本書的獨特之處體現在以下四個方面。

（1）全：體系完整全面，脈絡自上向下。

云計算的內容繁多，本書將云計算的重點主題組織成一個有機整體，自上而下、由表及里講解，可以幫助讀者更好地理解云計算的各個方面，并建立一個全面的知識體系。首先，第1章全面概述云計算，探討了其歷史背景及如何與其他技術相結合。其次，第2章詳細討論了計算機科學中的關鍵設計原理，這些原理貫穿于本書的后續章節。隨后，第3章和第4章轉向了云計算的應用，從云平臺與云應用兩個層面展開討論。最后，本書深入探討了云計算的底層技術，從云操作系統、云安全及數據中心3個方面展開討論。

（2）新：介紹主流技術，反映前沿進展。

云計算技術發展迅速，相關的概念繁多，令人眼花繚亂。本書在深入探討的同時，力求廣泛覆蓋。云計算領域的重要技術和實踐在本書中得到了充分展現，如AWS Lambda、DevOps、SRE、自然冷卻、浸沒式冷卻技術、Docker/Kubernetes以及Clos網絡架構等。如果深入研究一項技術是“埋頭做事”，那么選擇有前途的技術就是“抬頭看路”。本書提供了云計算的全局視角，精心篩選有價值的主題和內容，幫助讀者理解整個領域的全貌和背景，以便做出明智的學習選擇，避免盲目探索。如果希望深入研究云計算的特定主題，本書提供了豐富的鏈接資源和參考書，這些內容就像是指南針，為深入學習提供指引。

（3）精：薈萃領域精髓，精選案例習題。

“工欲善其事，必先利其器。”本書不同于一般的概述性書籍或特定技術的操作手冊，它是一本側重于原理教學的教材。書中整合了云計算的眾多主題和跨學科的核心知識點，其價值不言而喻。通過具體案例的分析，幫助讀者理解并掌握云計算的基本原理（“道”），而非僅僅掌握具體的操作技巧（“術”）。理解“道”能夠使讀者更深入地洞察技術的本質，理解其設計原理和實現邏輯，這比僅僅掌握操作技巧更為深刻和有用。隨著云計算技術的快速發展，掌握這些基本原理，讀者能夠與技術一同成長，勇敢地探索新領域，甚至引領未來的發展。

本書第2章匯集了計算機科學中廣泛應用的設計原理，內容廣泛、案例豐富且富有深度，為學習云計算構建了堅實的理論基礎。要充分領略這些知識點的精妙，讀者需具備一定的背景知識。如果能夠將這些原理應用到其他情境中，靈活運用、觸類旁通，那么對云計算的理解將會更加透徹。

盡管本書的內容覆蓋廣泛，但致力于直觀地揭示核心概念，一針見血地展現技術本質，從而消解讀者對技術的迷惑和不確定性�！凹埳系脕斫K覺淺，絕知此事要躬行。”單靠理論學習是不夠的，必須通過不斷實踐來加深對知識的理解和掌握。因此，習題部分是“試金石”。本書每章都包含一定數量的習題，其中一部分題目設計得相對復雜，強調定性分析和定量計算。

（4）易：內容圖文并茂，講解深入淺出。

盡管“大道至簡”是一個普遍的理念，但是以清晰易懂的方式闡明一個抽象的概念或原理是一項頗具挑戰性的任務。為了使深奧的知識點變得淺顯易懂，本書采用了3種策略：隱喻、圖解和名言。書中廣泛運用隱喻和日常生活中的實例闡述復雜的概念和原理。一旦理解了這些隱喻，讀者不僅能夠以直觀的方式記住它們，還能從中獲得樂趣�！耙粓D勝千言�！北緯�采用了不少圖解來清晰地展示相關概念和工作機制，幫助讀者迅速理解和掌握核心內容，實現“一目了然”的學習效果。此外，書中穿插了眾多名言，不僅是為了傳承先賢智者的真知灼見，使之傳諸后世，同時增添了閱讀的樂趣，希望讀者能從中獲得啟發和感悟。

本書的參考學時為64學時，其中實訓環節為16學時。各章的參考學時分配如下：

第1章　導論，6學時；

第2章　設計原理，8學時；

第3章　AWS云平臺，16學時（含8學時的AWS云平臺使用實訓）；

第4章　云應用，6學時；

第5章　云計算操作系統，14學時（含8學時的Docker與Kubernetes基本使用實訓）；

第6章　云安全，6學時；

第7章　數據中心，8學時。

本書由我獨自撰寫，盡管在編寫過程中已竭盡全力地避免出現任何錯誤，但是書中仍然可能會有某些無法避免的錯誤和不足之處。如果您在閱讀過程中發現任何錯誤或有改進建議，非常歡迎您通過電子郵件與我取得聯系，我的電子郵箱：149437858@qq.com。本書并未包含習題答案，如果有需要，請與我聯系。

掌握一門技術需要經過“博觀而約取，厚積而薄發”的過程。編寫一本我期望的高品質教科書，意味著要廣泛地查閱資料、深入地學習以及通俗易懂地闡述。如果沒有家人無私的支持和協助，僅憑一己之力是無法完成這項艱巨的任務。在此，我想對我的家人表達真摯的感謝。由于本書的撰寫耗時較長，我在此十分感謝石永峰副編審的理解、信任和支持。

最后，我衷心感謝您選擇本書來學習云計算。“好風憑借力，送我上青云”，希望本書能助您一臂之力，帶您快速進入云計算領域，讓您的云計算之旅充滿愉悅感�！安晃犯≡普谕�眼，自緣身在最高層”，祝愿您學完本書后有一種“會當凌絕頂，一覽眾山小”的感受，愿您將會俯視而不是仰視云計算。

第1章　導論 1
1.1　簡介 1
1.1.1　本地部署與云部署 4
1.1.2　集中化與規模化 5
1.1.3　云計算生態圈 7
1.1.4　云計算的部署模式 8
1.1.5　優勢與劣勢并存 9
1.2　一切皆服務 11
1.2.1　IaaS 11
1.2.2　PaaS 11
1.2.3　SaaS 12
1.2.4　FaaS 12
1.3　計算機發展簡史 12
1.3.1　計算機的誕生 16
1.3.2　計算機制造技術 16
1.3.3　高性能計算機 17
1.3.4　大型機與小型機 17
1.3.5　個人計算機 18
1.3.6　互聯網 19
1.3.7　移動計算 23
1.3.8　物聯網 23
1.3.9　云計算 27
1.4　大數據與云計算 28
1.4.1　商業模式 28
1.4.2　技術生態圈 29
1.4.3　大數據簡介 30
1.4.4　云端大數據 31
1.5　高性能計算與云計算 31
1.5.1　性能指標 31
1.5.2　MPI并行編程簡介 33
1.5.3　高性能計算應用分類 35
1.5.4　云端的高性能計算 36
1.6　邊緣計算、霧計算與云計算 37
本章小結 38
拓展閱讀 39
習題 39
第2章　設計原理 41
2.1　控制復雜性 41
2.2　系統的特性 44
2.3　機制與策略分離 48
2.4　間接 49
2.5　性能 50
2.5.1　性能的定義 50
2.5.2　相對性能 51
2.5.3　均值 51
2.5.4　性價比與性能功耗比 53
2.5.5　阿姆達爾定律 54
2.5.6　利特爾定律 57
2.5.7　并行性與并發性 58
2.5.8　批量化 62
2.5.9　局部性與緩存 62
2.5.10　數據本地性 64
2.6　權衡 64
2.6.1　取舍 65
2.6.2　折中 66
2.6.3　犧牲一樣，換取另一樣 69
2.6.4　適可而止 70
2.7　平衡與不均衡 70
2.8　瓶頸 72
2.9　估算 75
本章小結 76
拓展閱讀 76
習題 77
第3章　AWS云平臺 79
3.1　背景 79
3.2　EC2 83
3.2.1　簡介 83
3.2.2　使用AWS CLI管理EC2實例 85
3.2.3　定價 85
3.3　EBS 87
3.3.1　簡介 87
3.3.2　使用AWS CLI操作EBS卷與快照 89
3.3.3　EBS快照的工作原理 90
3.3.4　存儲的性能指標 91
3.3.5　性能模型 92
3.3.6　云存儲服務的選擇 95
3.4　S3 97
3.5　VPC 98
3.6　AWS Lambda 102
3.6.1　簡介 102
3.6.2　入門案例 104
3.6.3　商業案例 105
3.6.4　定價 106
3.6.5　優缺點 108
本章小結 109
拓展閱讀 109
習題 109
第4章　云應用 113
4.1　典型案例 113
4.1.1　大數據分析—Netflix 114
4.1.2　人工智能—圖片識別 116
4.1.3　大型Web應用—在線視頻 117
4.2　微服務 118
4.3　基礎設施代碼化 120
4.4　持續集成與持續部署 122
4.5　DevOps 125
4.6　SRE 126
4.7　混沌工程 129
4.8　云成本分析與FinOps 133
本章小結 134
拓展閱讀 134
習題 134
第5章　云計算操作系統 137
5.1　LOKI 137
5.2　虛擬化 139
5.3　SDN與NFV 142
5.3.1　SDN 142
5.3.2　NVF 145
5.4　存儲技術 147
5.5　OpenStack 149
5.6　Docker容器 152
5.6.1　背景 152
5.6.2　架構 153
5.6.3　案例 153
5.6.4　工作原理 156
5.6.5　容器與虛擬機 159
5.7　Kubernetes云原生操作系統 161
5.7.1　背景 161
5.7.2　架構 162
5.7.3　案例 164
5.7.4　Docker、Kubernetes及容器生態 165
5.8　云原生 167
本章小結 169
拓展閱讀 169
習題 169
第6章　云安全 171
6.1　安全的基礎知識 171
6.1.1　密碼學 172
6.1.2　安全的目標 175
6.1.3　攻擊與防御 176
6.1.4　常見的攻擊類型 178
6.1.5　安全防御系統 181
6.1.6　安全的模型 184
6.2　安全的基本原則 188
6.3　Web與云安全風險 198
6.3.1　云安全事件 198
6.3.2　Web應用程序的常見風險 200
6.3.3　云計算的常見風險 201
6.4　云安全的責任模型 203
6.5　合規性 204
6.5.1　數字經濟及其面臨的挑戰 204
6.5.2　GDPR 206
6.5.3　國內的相關法律與法規 213
6.5.4　合規性的最佳實踐 218
6.6　算法歧視 219
6.6.1　常見的歧視 220
6.6.2　歧視的產生原因與應對措施 222
6.7　零信任網絡架構 224
6.8　云安全的最佳實踐 226
本章小結 228
拓展閱讀 228
習題 229
第7章　數據中心 234
7.1　概述 235
7.1.1　傳統數據中心 235
7.1.2　數據中心的選址 238
7.1.3　標準化與模塊化 238
7.2　量化分析 239
7.2.1　PUE 239
7.2.2　CAPEX、OPEX與ROI 241
7.3　倉儲級計算機 242
7.3.1　概念 242
7.3.2　機架規格 245
7.4　供電設施 246
7.5　制冷設施 249
7.5.1　機械制冷 249
7.5.2　自然冷卻 252
7.5.3　液冷 254
7.6　網絡架構 256
7.6.1　概述 256
7.6.2　傳統數據中心的三層網絡架構 257
7.6.3　現代數據中心的脊葉網絡架構 259
7.7　服務器 260
7.7.1　服務器產業鏈 260
7.7.2　機架服務器與刀片服務器 262
7.8　管理 266
本章小結 267
拓展閱讀 268
習題 268
參考文獻 273

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7. 影視文體寫作 [馬令珍]
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10. 軟件測試（微課版）（第二版） [鄭小蓉　萬國德]
11. 大學生職業生涯規劃（第二版） [林剛 趙莉莉 孫明巖]
12. 全球勵志英文故事精選：聽名人故事學英語 [卓燃　編譯]
13. 新媒體視頻創作與傳播 [鄧慶豐　覃思源]
14. 全球勵志英文演講精選：聽演講學英語 [崔喜哲　編譯]
15. 兒童心理健康教育教程 [主編 曾文雄]
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20. 復變函數與積分變換 [主編 李廣柱]
21. 航空工程材料英語 [主編 陳躍華 李完小]
22. 飛機維修專業英語教程——飛機主要結構與部件（第二版） [主編 趙迎春 陳凱軍]
23. 1000MW級超超臨界燃煤發電機組設計方案圖集 [張斌　孫立剛]
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26. 系統集成項目管理工程師考前沖刺100題（第三版） [劉毅 朱小平 編著]
27. 系統集成項目管理工程師（適用第3版大綱）一站通關 [指尖瘋　編著]
28. 高性能架構——多級網關與多級緩存實踐 [李晨翔（@風間影月） 著]
29. 皓月繁星：24位大咖的心理課堂 [主編　林贊歌]
30. 系統集成項目管理工程師案例分析一本通（第二版） [王樹文 編著]