《云计算技术与实践(微课版)》是清华大学出版社于2026年3月正式出版的一本计算机教材。作者是唐四薪，ISBN：9787302710691。定价49.9元。页数：255页。

本书配套资源丰富，作者提供了PPT课件，实验指导书，实验环境素材等。本书实验环境采用精简版Ubuntu系统，能保证在配置较低的机房电脑上流畅运行，且具体操作和目前最新环境无差别。且本书定价较低，适合作为云计算技术或云计算与大数据课程的教材。

本书对云计算技术的原理与实现作了全面系统的介绍，并结合主流的云计算开源软件介绍了云计算平台的部署和使用。本书分为10章，内容包括云计算概述、虚拟化技术、Linux操作基础，虚拟化技术、Docker容器技术、Kubernetes、OpenStack、Hadoop、云存储技术、分布式计算框架和云安全技术。

本书适合作为高等院校相关专业“云计算技术”或“云计算与大数据”等课程的教材。也可供从事云计算运维、平台部署和云原生开发的人员作为参考书。

目录

第1章 云计算概述... 1

1.1 云计算的产生背景... 1

1.1.1 云计算的实现原理... 1

1.1.2 云计算的定义和特点... 3

1.1.3 云计算的必要性... 6

1.2 云计算的体系结构和关键技术... 9

1.2.1 云计算的体系结构... 9

1.2.2 云计算的核心技术... 10

1.3云计算的资源封装层次... 11

1.3.1 IaaS. 13

1.3.2 PaaS. 14

1.3.3 SaaS. 15

1.4 云计算的部署模式... 16

1.5 云计算相关技术及应用... 16

1.5.1 云计算与大数据... 17

1.5.2 集群... 18

1.5.3 边缘计算... 19

1.5.4 云计算的应用领域... 21

习题... 22

第2章 虚拟化技术... 23

2.1 虚拟化技术概述... 23

2.1.1 虚拟化技术的发展历史... 23

2.1.2 虚拟化技术的层次... 24

2.1.3 常用的虚拟机软件... 26

2.1.4 虚拟化和云计算的关系... 27

2.2 系统虚拟化... 27

2.2.1 系统虚拟化的原则... 28

2.2.2 原生虚拟化与寄宿虚拟化... 28

2.2.3 系统虚拟化的特性... 30

2.3 系统虚拟化的技术实现... 31

2.3.1 CPU指令类型和运行模式... 31

2.3.2 CPU的指令分级... 33

2.3.3 CPU虚拟化... 34

2.3.4 内存虚拟化... 36

2.3.5设备与I/O虚拟化... 39

2.3.6 GPU虚拟化... 40

2.4 网络虚拟化... 40

2.4.1 网络虚拟化基本原理... 40

2.4.2 软件定义网络SDN.. 42

2.4.3 OpenFlow协议... 43

2.5 虚拟机软件的使用... 45

2.5.1 VirtualBox的基本操作... 45

2.5.2 虚拟机的联网模式... 48

2.5.3 物理机访问虚拟机的方法... 50

2.5.4 SSH软件的使用... 52

2.5.5 配置SSH免密登录... 54

习题... 56

第3章 Linux操作系统... 58

3.1 Linux概述... 58

3.1.1 Linux系统的构成... 58

3.1.2 Linux的安装... 59

3.1.3 Linux的文件系统结构... 59

3.1.4 Linux的终端... 60

3.2 Linux的常用命令... 60

3.2.1 文件目录类命令... 60

3.2.2 用户管理类命令... 63

3.2.3 文件权限类命令... 64

3.2.4 系统管理类命令... 65

3.2.5 安装软件类命令... 65

3.3 Shell脚本使用基础... 66

3.3.1 Shell脚本的编写和运行... 66

3.3.2 Shell脚本变量... 67

习题... 67

第4章 Docker容器技术... 69

4.1 Docker概述... 69

4.1.1 容器技术的由来... 69

4.1.2 容器与虚拟机... 70

4.1.3 Docker的应用领域... 71

4.2 Docker的底层实现技术... 72

4.2.1 Docker的系统架构... 72

4.2.2 Docker的核心概念... 73

4.2.3 Docker文件系统... 75

4.2.4 容器数据卷... 76

4.3 Docker的安装和使用... 76

4.3.1 Docker的安装... 76

4.3.2 Docker的基本命令和操作... 78

4.3.3 Docker部署LNMP环境... 81

4.4 Dockerfile构建镜像... 83

4.4.1 Dockerfile常用命令... 83

4.4.2 Dockerfile的构建与编译... 85

4.4.3 用Dockerfile构建Web项目镜像... 86

4.5 Docker Compose容器编排技术... 87

4.5.1 Docker Compose的安装... 87

4.5.2 Docker Compose的编写和构建... 88

习题... 91

第5章 Kubernates. 93

5.1 Kubernates概述... 93

5.1.1 容器编排工具... 93

5.1.2 Kubernetes解决的问题... 94

5.1.3 Kubernetes的体系结构... 95

5.2 Pod. 97

5.2.1 Pod的使用方式... 98

5.2.2 Pod的资源共享... 98

5.2.3 Pod的存储共享机制... 99

5.2.4 Pod网络共享机制... 100

5.2.5 Pod与Service. 101

5.3 Kubernetes的安装配置... 102

习题... 105

第6章 OpenStack. 106

6.1 什么是OpenStack. 106

6.1.1 OpenStack项目构成... 106

6.1.2 OpenStack的版本演变... 108

6.2 OpenStack组件... 108

6.2.1 Nova计算服务模块... 108

6.2.2 Neutron网络服务模块... 110

6.2.3 Cinder块存储服务模块... 111

6.2.4 Swift对象存储模块... 113

6.2.5 Glance镜像模块... 113

6.2.6 Keystone身份认证模块... 115

6.3 OpenStack的通信协议... 115

6.3.1 RESTful API协议... 116

6.2.2 RabbitMQ协议... 117

6.4 OpenStack的安装和使用... 119

6.4.1 OpenStack的部署工具... 119

6.4.2 OpenStack安装过程... 121

6.4.3 OpenStack二次开发... 123

习题... 125

第7章 Hadoop. 126

7.1 Hadoop概述... 126

7.1.1 Hadoop的起源... 126

7.1.2 Hadoop的版本... 127

7.1.3 Hadoop的设计思想和特点... 128

7.2 Hadoop生态系统组件... 129

7.2.1 Hadoop组件概述... 130

7.2.2 YARN资源管理器... 131

7.2.3 Zookeeper. 133

7.3 Hadoop的安装... 133

7.3.1 安装JDK.. 134

7.3.2 单机模式的安装... 134

7.3.3 伪分布模式的安装... 136

7.3.4 完全分布式模式的安装... 140

习题... 143

第8章 云存储技术... 145

8.1 云存储的核心技术... 145

8.1.1 分布式存储... 145

8.1.2 存储虚拟化... 147

8.1.3 数据容错... 148

8.2 对象存储技术... 148

8.2.1 对象存储概述... 149

8.2.2 对象存储中的数据组成... 150

8.2.3 对象存储的架构和原理... 151

8.2.4 Ceph分布式存储系统... 152

8.2.5 Ceph的整体架构... 153

8.3 HDFS分布式文件系统... 154

8.3.1 HDFS文件系统的结构... 154

8.3.2 HDFS读取和写入文件... 159

8.3.3 HDFS数据容错... 161

8.3.4 HDFS HA. 162

8.3.5 HDFS命令行接口... 162

8.4 分布式数据库HBase. 164

8.4.1 HBase的概念模型... 164

8.4.2 HBase的物理模型... 165

8.4.3 HBase数据库的架构... 166

8.4.4 HRegionServer的工作原理... 167

8.4.5 HBase的安装和使用... 169

8.5 Nosql数据库... 172

8.5.1 关系型数据库的性能问题... 172

8.5.2常见的NoSQL数据库... 173

习题... 174

第9章 分布式计算框架... 176

9.1 分布式计算框架概述... 176

9.1.1 基于计算切分的分布式计算... 176

9.1.2 基于数据切分的分布式计算... 177

9.2 MapReduce编程框架... 178

9.2.1 MapReduce的编程思想... 178

9.2.2  MapReduce的4个阶段... 180

9.2.3 MapReduce的体系架构... 184

9.2.4 MapReduce程序的编写步骤... 186

9.2.5 编译并运行MapReduce程序... 189

9.3 MapReduce编程案例... 190

9.3.1 数据排序... 190

9.3.2 数据去重... 191

9.3.3 自然联接... 192

9.4 Spark内存计算框架... 194

9.4.1 Spark的特点... 194

9.4.2 Spark的生态系统... 195

9.4.3 Spark的核心概念... 195

9.4.4 Spark的运行架构... 198

9.5 Storm流计算框架... 200

9.5.1 Storm的设计思想... 200

9.5.2 Storm的框架... 202

9.5.3 Storm的工作流程... 203

9.5.4 Storm WordCount编程实例... 204

习题... 205

第10章 云安全技术... 206

10.1 云计算安全概述... 206

10.1.1 云计算的安全需求... 206

10.1.2安全威胁与安全要素... 206

10.1.3 信息安全要素... 207

10.1.4 云计算安全的体系结构... 209

10.2 虚拟机面临的安全威胁... 211

10.2.1 虚拟机逃逸... 212

10.2.2 虚拟机跳跃... 213

10.2.3 虚拟机蔓延... 214

10.2.4 VMBR攻击... 214

10.3 Hypervisor面临的安全威胁... 215

10.3.1 Hypervisor的安全性... 215

10.3.2 Hypervisor的防御方法... 217

10.3.3 虚拟机自省框架... 217

10.4 云数据安全... 218

10.4.1 代理重加密算法... 218

10.4.2 同态加密算法... 219

10.4.3 属性加密算法... 221

10.4.4 云授权管理和访问控制... 221

10.5 HDFS透明加密的配置... 222

10.5.1 透明加密概述... 222

10.5.2 KMS配置... 223

习题... 225

附录：实验... 226

参考文献... 229

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