云计算实践之道：战略蓝图与技术架构

本书着眼于云计算的战略蓝图与技术架构，对云计算的具体实践进行系统的探讨：首先介绍云计算的基本概念、特征与分类、本质与优势以及其产生的原动力；接着从战略角度展示云计算在各个行业中的应用与价值；在此基础上梳理云计算使用者与提供商在实施时的一般方法与步骤；随后从技术角度描述云计算的架构层次以及其中的关键技术与挑战；最后介绍业界主要云计算提供商的相关产品及特点。

本书体系完整、内容丰富，紧扣云计算发展的前沿，是一本指导云计算实践与落地的佳作。

推荐语1

毋庸置疑，云计算正推动着信息技术向社会化、集约化和专业化加速转
型。云计算促进了信息技术多条产业链之内和之间的资源聚合、信息共享和协
同工作，为我们通往面向服务的计算时代开辟了全新的道路。云计算同样促进
了“核心简单，边缘丰富”的互联网向“网络丰富，边缘简单，交互智能”的
云计算中心的演化。而且通过软件的动态重用和柔性重组，云计算中心支撑了
服务流程的优化与重构并提升了资源的利用效率。
与该团队的前一本书《虚拟化与云计算》相比，《云计算实践之道》更
进一步反映了云计算在这一年间的变化和发展。尤其值得一提的是，该书涵盖
了鲜有涉及但又至关重要的行业实践内容，这就使本书与市场上其他相关书籍
明显区别开来了。本书既包含云计算战略分析，也有具体的实施步骤；既提供
了一套完整、翔实的云计算方法论，也可以作为实践中的宝贵模版。希望读者
们能以这本书为基础，绘制出云计算的美好蓝图。
李德毅 博士
中国工程院 院士
IV
推荐语2
云计算作为计算机和网络技术发展到新阶段的产物，因其新型的服务交
付模式和灵活的商业模式，提升了终端使用者的用户体验，也促进了信息产业
向规模化经济模式转型。云计算作为一种新的计算技术，虽然是由工业界为主
体所提出和推动的，也同样引起了教育界和研究界的广泛关注。云计算早期实
践者的经验总结和方法梳理将有益于更进一步揭示其中的未解问题以及存在的
风险等。作为一本来自于IBM中国研究院的云计算论著，该书兼顾了云计算的
行业应用分析和技术内涵探讨；相比该领域的其他书籍，更加贴近云计算的现
实状况，可以帮助读者更容易理解实施云计算的相关方法和技术架构。作者们
将切身的实践经历总结在书中，契合了关注云计算人士的企盼，也将对云计算
在我国的推广和发展起到积极的作用。希望此书的出版是一个契机，有更多的
技术研发和产业人士能够行动起来，共同推动新一代信息技术的产业革新和社
会进步。
方滨兴 博士
中国工程院院士
IBM Global Technology Services (GTS) has made significant investment in the
Cloud domain to help the China market understand and utilise the power of cloud
computing technology. Many clients have already deployed IBM cloud offerings
to transform their IT delivery infrastructure and influence their Business outcomes.
The results of these cloud projects will typically shorten IT delivery times, increase
systems flexibility and align costs more precisely to business outcomes.
I recommend this book to you to help explore these ideas and understand
how cloud technology and solutions can be used to help achieve your business
objectives.
Bernard Elharrar, GM, GTS, GCG, IBM
推荐语3
VI
推荐序
在世界日趋变平变小的今天，世界上各类系统间的关联日益紧密，甚至
超乎想象。其中有些联系一直都存在，只是最近才被发现，有些联系则是通过
人类的智慧与技术的创造性应用而产生的。今天，为改善支撑我们生活和工作
的各种系统，人们将数万亿个晶体管和数十亿个传感器嵌入到业务、技术和自
然系统中，例如河流、城市、沙漠、乃至人体。当把收集到的数据接入到互联
网并进行分析，我们的世界就会变得更加智能化、物联化和互联化。这就是
IBM公司向全球提出的人类的共同愿景——“智慧的地球”。当高速发展的信
息技术融入整个世界的运转，人类可以更透彻地感知这个世界，并实现全面的
互联互通，所产生的海量信息转化为人类对世界更深刻的洞察，指导人类更智
慧地管理地球上的一切系统，比如“智慧的城市”、“智慧的供应链”、“智
慧的能源与公用设施”等。
信息技术自身同样需要变得更加智慧来应对复杂的未知世界。云计算作
为“智慧的信息技术”的重要组成部分，已成为当今信息产业领域最受瞩目的
新兴概念。云计算作为一种将引起信息技术变革、促使产业格局重新划分、改
变企业和个人使用信息资源方式的先进技术，越来越受到业界和科研部门的重
视，迅速从一个新兴事物逐渐渗透到信息产业的各个领域。在产业界，各大公
司投入大量资源研究和开发云计算产品，其新兴技术和产品正在不断涌现，传
统的信息服务产品也在向云计算模式转型。在研究领域，学术会议纷纷增加了
云计算专题。这一切都极大地推进了云计算技术的发展。
作为一家不断自我创新的百年企业，IBM公司以其对科技趋势、产业进步
和世界发展的领先视角，一直走在新技术的研究与应用领域走在世界的前沿。
成立于1995年的IBM中国研究院，是跨国公司在华最早设立的科研机构。经过
多年的发展，IBM中国研究院分设在北京和上海两地的实验室汇集了众多的科
学家和技术人员。我们通过整合IBM全球的技术优势，透过物联网技术来收集
VII
现实生活中的海量数据，采用先进的数学模型分析复杂的问题，再以云计算作
为基础架构，实现实时、快速的计算和处理，从而形成对世界更深刻的认知和
洞察，支持人类做出更准确的判断和预测，产生更有效的决策和反应。这种与
实践结合的理念将研发部门和行业应用紧密联系起来，使研究成果对社会产生
真正的价值。
IBM中国研究院在云计算领域从事了多年的研究工作，积累了丰富的经
验。我们的研究专注于建设大规模的云计算平台，使其具备不断延伸的能力，
以利用分布于全球的计算资源；旨在让广大用户更快捷、经济地享受到信息技
术创新带来的便利。云计算这项技术将对信息产业产生深远的影响，然而目前
国内外还缺乏一本系统、深入地介绍相关实践的图书。在继去年出版《虚拟化
与云计算》一书，全面地介绍虚拟化和云计算的概念、架构、关键技术以及最
新研究动向之后，本书融入了我们最近一年来在相关领域的实践经验，系统、
清晰地介绍了云计算的行业应用、实施步骤及最新技术进展，希望能帮助大家
更好地了解云计算。
“智慧的地球”的实现依赖跨学科、跨领域的科技、知识与经验的融
合。IBM中国研究院将始终坚持开放、协作、创新的核心理念，与各界伙伴携
手共建“智慧的地球”，为未来商业社会的革新与发展提供更多的科技突破和
创新，实现“智慧的地球”的愿景，让人类的生活更加美好！
李实恭 博士
IBM大中华区首席技术官
IBM中国研究院院长
VIII
作者序
在我们写这则作者序时，《云计算实践之道—战略蓝图与技术架构》的
撰写已接近尾声，整个创作历程真是耐人回味。本书的作者大多是长期从事分
布式计算和数据中心管理的研究人员。随着对虚拟化技术认识的逐渐加深，我
们更加坚信它将会在不远的将来为数据中心的管理带来深刻变革。怀着这样的
理想和憧憬，我们于2005年在IBM中国研究院正式成立了虚拟化技术研究部。
当时，业界对虚拟化技术和大规模数据中心管理还缺乏深刻的认识，也未掌握
成熟的方法。我们将研究重点放在如何使用虚拟化技术来简化服务部署、提高
运行维护效率、降低管理复杂性、提升资源利用率，从而打造节能环保的数据
中心。
经过几年的实践，我们开创了应用虚拟器件技术管理信息服务和数据中
心的完整方法，其中部分成果已经成为IBM和产业界的标准。我们研发了一系
列与之配套的管理工具，用于虚拟器件的制作、激活、部署、动态资源调度、
运行时管理等。利用这些方法和工具，我们将凝聚了IBM多年经验的软件产品
和最佳实践解决方案封装成基于虚拟器件的虚拟化解决方案，并通过快捷部署
激活工具简化应用上线的过程，为用户提供更稳定、更可靠的服务，为管理人
员提供更简捷、更智慧的管理模式。
云计算是近年来兴起的新理念，目标是简化计算、存储甚至应用等IT资
源的使用，用户只要连上网络即可方便地使用，并按量付费。云计算提供了灵
活的计算能力和高效的海量数据分析方法，企业不需要构建自己专用的数据中
心就可以在云平台上运行各种各样的业务系统，这种创新的计算模式和商业模
式吸引了产业界和学术界的广泛关注。我们所从事的虚拟化研究是云计算的基
石，是云计算最重要的支撑技术。凭借在虚拟化领域积累的经验，我们在2008
年将研究范畴扩展到云计算，部门更名为虚拟化与云计算研究部。这给我们的
研究工作提供了更大的舞台，也提出了更多的挑战。作为IBM公司内部最早开
IX
展云计算研究的部门，在过去的几年里，我们在国内外的会议和杂志上发表论
文十几篇，申请国际专利二十余项，研究成果已经融入到IBM的多款云计算产
品和解决方案中。
作为长期工作在产业前沿的研究团队，我们到国内各大高校做了一些虚
拟化和云计算的主题演讲，也发表了一些中文论文，并有部分英文论文被译成
中文，但这些零散的资料很难系统地论述相关知识。确实，目前虚拟化技术仍
处于普及阶段，需要人们更多地了解和接受，而云计算的概念就像它的名字本
身一样，似乎仍被云雾笼罩，让人难识其真面目。于是，我们在2009年10月写
作完成了小组的第一本专著《虚拟化与云计算》，让广大同行和读者了解本领
域最新的技术成果，共同感受信息产业变革带来的机遇与挑战。该书在2009年
“第一届中国云计算研讨会”上举行了新书首发仪式，并于2010年3月在台湾
地区出版了该书的繁体修订版《云端策略》。
在《虚拟化与云计算》和《云端策略》出版以后，我们通过各种渠道收
到了很多读者的积极反馈，也得到了很多鼓励。在此后的一年里，“云计算”
这个概念可以说是越来越热，并且被提升到了国家战略的层面，我们也受邀在
全国的十几所高校进行了相关的技术讲座，还接受了媒体的采访。在与业内同
行、高校同学和读者网友们进行交流的时候，我们发现，大家的大量问题集中
在云计算的实践领域，比如：“云计算对我所在的行业有什么好处？”“我如
何规划及实施云计算？”“采纳云计算的风险在哪里？”等等。现有的书籍无
法完全解答，我们需要进一步的积累与思索。
如何能够更好地回答读者们提到的上述问题，成为我们肩负的一份责
任，也促使我们在研究中用心思考、专心积累。在这一年中，有几位新同事加
入了IBM中国研究院虚拟化与云计算研究部，给团队注入了新鲜的血液；我们
开发了新的技术及原型系统，参与了全球技术团队的云计算产品策划与研发；
我们与销售部门、服务部门配合参与了多个云计算客户实施项目；我们与几
所高校共同设立了云计算的合作科研。我们分别获得了IBM全球研究贡献奖和
IBM全球研究杰出贡献奖；《虚拟化与云计算》获得了51CTO 2009年最受读
者喜爱的IT原创图书奖，我们也因此书获得了电子工业出版社2009年优秀作者
奖；与此同时，我们不断地积累经验并整理思路，并于今年春季开始创作这本
《云计算实践之道—战略蓝图与技术架构》，并邀请IBM全球技术服务部门的
资深专家王仕加入我们的写作团队。
本书着力从战略蓝图、实施路线、技术架构等方面为读者解答云计算的
各类问题。在《虚拟化与云计算》的基础上，我们加深阐述了我们对于云计算
本质及优势的理解，增加了云计算的行业实践，以及云计算的实施两大部分内
容，从而解答读者对于云计算的收益、实施场景、实施方法以及实施要点等问
题。同时，在过去的一年中，云计算无论从技术上还是从产业上都发生了非常
大的变化，又有大量新的产品和技术涌现出来。为此我们更新了云计算的技术
架构、关键技术、技术挑战、业界动态等几个章节，力图为读者反映云计算在
学术界、产业界的最新动态。
在写作过程中，我们力求用严谨的语言来阐述概念，用科学的精神来介
绍技术，从大局的角度介绍业界动态。在紧张的科研工作之余，我们齐心协
力，终于完成了这本富有创新挑战的专业著作。
本书撰写历时半年多，其间经历了创作、审阅、讨论、修订、再审阅、
再讨论、再修订等数次迭代。在拿到印刷前的最后清样之时，整个创作团队兴
奋不已，又一部凝聚了IBM中国研究院虚拟化与云计算研究部的心血之作，终
于要和广大读者见面了。希望读者们能够从书中获得对于云计算的清晰、实
用、有指导性的认识。为了能把这些内容及时展现给读者，成书难免仓促，如
有遗漏和纰误，请各位专家和读者不吝指教。
值此IBM中国研究院建院15周年之际，我们也把本书作为一份礼物献给我
们的研究院。祝我们的研究院秉承严谨的研究作风、开拓创新的态度、坚持解
决现实问题的工作准则，迎接更加辉煌的未来。
XI
前言
在过去的半个多世纪，信息技术的发展，尤其是计算机和互联网技术的
进步极大地改变了人们的工作和生活方式。大量企业开始采用以数据中心为业
务运营平台的信息服务模式。进入新世纪后，数据中心变得空前重要和复杂，
这对管理工作提出了全新的挑战，一系列问题接踵而来：企业如何通过数据中
心快速地创建服务并高效地管理业务？怎样根据需求动态调整资源以降低运
营成本？如何更加灵活、高效、安全地使用和管理各种资源？如何共享已有
的计算平台而不是重复创建自己的数据中心？业内人士普遍认为，信息产业
本身需要更加彻底的技术变革和商业模式转型，云计算正是在这样的背景下
应运而生的。
早在大型机盛行的20世纪五六十年代，就是采用“租借”的方式对外提
供服务的。IBM公司当时的首席执行官Thomas Watson曾预言道：“全世界只
需要五台计算机”，过去三十年的PC大繁荣似乎正在推翻这个论断，人们也
常常引用这个例子，来说明信息产业的不可预测性。然而，信息技术变革并不
总是直线前进，而是螺旋式上升的。半导体、互联网和虚拟化技术的飞速发展
使得业界不得不重新思考这一构想，这些支撑技术的成熟让我们有可能把全世
界的数据中心进行适度的集中，从而实现规模化经济效应。人们只需远程租用
这些共享资源，从而消除企业为了使用信息技术而进行的数据中心构建、硬件
采购、软件安装、系统维护等环节。
云计算是这种构想的代名词，它创新的计算模式使用户通过互联网随时
获得近乎无限的计算能力和丰富多样的信息服务，它创新的商业模式使用户对
计算和服务可以取用自由、按量付费。目前的云计算融合了以虚拟化、服务管
理自动化和标准化为代表的大量革新技术。云计算借助虚拟化技术的伸缩性和
灵活性，提高了资源利用率，简化了资源和服务的管理和维护；利用信息服务
自动化技术，将资源封装为服务交付给用户，减少了数据中心的运营成本；利
XII
用标准化，方便了服务的开发和交付，缩短了客户服务的上线时间。
云计算技术正在快速地发展，业界各大厂商纷纷制定相应的战略，新的
概念、观点和产品不断涌现。云计算的技术热点也呈现百花齐放的局面，比如
以互联网为平台的虚拟化解决方案的运行平台，基于多租户技术的业务系统在
线开发、运行时和运营平台，大规模云存储服务，大规模云通信服务等。云计
算的出现为信息技术领域带来了新的挑战，也为信息技术产业带来了新的机
遇。然而，真正系统、全面地阐述云计算概念和技术及实施方法和步骤的书却
是寥寥无几。本书作为第一本介绍云计算实践的图书，正好弥补了这一空白，
为对云计算感兴趣的读者讲述相关的知识、理论和案例。
本书前3章着重介绍云计算的概念、行业应用和实施方法，后3章着重介
绍云计算的架构、技术和业界动态。下面简要介绍一下各章的主要内容。
第1章对云计算进行了概述。首先从四个典型案例出发，介绍了云计算的
概念，对云进行分类，针对云计算与其他相关概念进行了辨析以加深读者的理
解；接着介绍了云计算的本质以及带来的好处；随后讨论了云计算产生的原动
力；最后论述了云计算对相关产业带来的变革。
第2章包含了一系列云计算的行业实践，即云计算在各个行业中的应用场
景。我们重点介绍云计算在政府、银行、电信、物流、医疗、制造、互联网、
教育等八个行业中的运用，分别讨论了每个行业对于信息服务需求的特点，以
及云计算在该行业的典型使用场景。希望能够帮助读者认识到云计算如何在一
个行业中发挥出其力量。
第3章介绍了云计算的实施。首先将需要实施云计算的角色类型分为云计
算的使用者和云计算的运营者两类，随后介绍了两类的实施步骤：规划、实
施、运维。希望读者通过这一章的阅读，能够根据自己的需求构建实施云计算
的可行性评估和执行方案。
第4章从云计算的体系架构的角度来对云计算技术和产品进行分类。本章
首先定义了云架构的三个层次：基础设施层、平台层、应用层；对于基础设施
层和平台层，分析了每个层次的核心功能和技术，并通过服务示例加深读者对
每个层次的理解。对于应用层，分析了应用架构形式，以及基本的应用类别的
特征和示例。
XIII
第5章在参阅了众多参考文献的基础上讨论云计算的关键技术与面临的挑
战。对于每一个关键技术，如快速部署、资源调度等，都介绍了已有的研究成果
和目前的发展状况；然后讨论了一系列经典问题在云计算中所面临的新挑战。
第6章介绍了云计算的业界动态，主要涉及几个领先的云计算厂商，包括
IBM、Amazon、Google、Salesforce.com、Microsoft等，以及较成功的开源云
计算产品。本章概要地介绍了每个厂商的云计算产品线，并分析其产品的功能
和特点，使读者能够对主要的云计算厂商和产品有一个总体的认识，对业界的
最新动态有较为全面的了解。
在附录中我们列出了本书的参考文献和索引。有兴趣的读者可以通过他
们获取更多的云计算知识和资料。
在编写本书时，我们力图使不同职业和背景的读者都能从本书中获益。
如果您是企业的技术负责人或数据中心运行维护人员，您将更深刻体会
到云计算技术为企业IT部门、信息系统规划和数据中心运行维修带来的深刻变
革。我们提供的技术讨论、产品比较和案例分析，将有助于您在脑海中勾画下
一步的战略。
如果您是从业的技术研发人员，您能系统地了解云计算的产生背景、发展
现状、技术要点和未来趋势。通过本书的梳理，能够更加准确地把握业界前沿
的科技和理念，认清信息技术发展的大脉络，形成适用于产业未来的大局观。
如果您是大专院校计算机及相关专业的学生，您将获得无法从现有课本
中得到的技术知识。本书将为您打开一扇通往未来的窗户，帮助您拓宽视野，
完善知识结构，储备适用于未来信息产业的知识和技能。
本书适合于从头至尾阅读，也可以按照喜好和关注点挑选独立的章节阅
读。我们希望本书的介绍能加深您对云计算的理解，获得您所期待的信息。
XIV
致谢
《云计算实践之道—战略蓝图与技术架构》这本书，从构思、写作、修
订到出版，得到了许多同仁的无私帮助，在此要对他们致以最衷心的感谢。
首先感谢IBM中国研究院良好而宽松的研究氛围，能让我们在科研工作之
余，抽出时间完成本书，这种以创新为本的研究氛围也激发了我们很多灵感。
同事们的鼓励和鞭策激励着我们迎接更大的挑战。
本书在写作过程中得到了IBM中国研究院内多位同事的帮助：王健、孟繁
晶参与并创作了企业云计算实施的战略规划与转型方面的内容；王浩、刘亮
所领导的团队帮助我们了解了数据中心管理方面的知识；孙伟、郭常杰和高波
分享了软件即服务和多租户技术；正是与黄莹所领导的云平台研发团队的紧密
合作，加深了我们在该领域的认识；感谢多年来一直和我们在一起工作的吴朱
华、晋普、温志广、陈靓、梁小川、张大伟、何铜、陈美清、王炳强等，以及
多位访问学生，他们的创新激情给我们带来了活力；感谢袁媛、汤竹、张晓敏
在出版流程上的大力协助。
本书作者在多年的工作中一直与IBM大中华区的其他部门有着深入的合
作，这些合作让我们加深了对行业领域的认识。感谢IBM 全球技术服务部的
多位同事帮助我们了解了很多云计算实践案例、以及网络架构模式和数据中心
构建方面的经验。感谢IBM 全球业务服务部的咨询专家与我们分享关于云计
算提供商战略规划的真知灼见。感谢IBM 系统与科技部的实施专家与我们分
享虚拟化与云计算的实施步骤以及云计算对硬件架构的需求等。
感谢多年来和我们一起工作的IBM全球研发团队。通过和他们在虚拟化和
云计算领域的合作，我们积累了大量的实践经验和行业认知，否则本书只能是
纸上谈兵。他们是：软件部WebSphere品牌的WebSphere CloudBurst Appliance
和WebSphere Application Server Hypervisor Edition研发团队，WebSphere性能分
析团队，以及云平台研发团队；软件部战略组的OVF标准制定和虚拟器件设计
部署团队；Watson研究中心的虚拟化运行时管理研究团队和RC2研发团队；软
XV
件部Lotus品牌的虚拟化实施团队；软件部Tivoli品牌的TPM、TSAM 、ITM、
TADDM研发团队；软件部DB2品牌的DB2器件研发团队；系统与科技部的
Director/Ensemble研发团队。
感谢一直以来身处政府、通信、教育、互联网等行业的合作伙伴，与他
们的紧密合作使我们一直走在时代的前沿。
我们要向电子工业出版社博文视点团队表示感谢。感谢郭立、刘皎在创
作、编辑、出版过程中对我们一如既往的热情支持。感谢与我们合作的编辑人
员，他们细致耐心的工作使本书能够顺利出版。
还有很多人与我们分享了对云计算的理解，阅读了本书的审阅稿，并提
出了宝贵的意见，在此特别感谢。
最后，感谢家人对我们一如既往的支持，他们是我们努力工作和快乐生
活的动力源泉。
XVI
免责声明
读者在阅读本书内容之前，应仔细阅读本声明。 凡以任何方式阅读或直
接、间接使用本书内容者，均视为对本声明全部内容的认可和接受。
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