云计算技术及性能优化

目 录
**部分 云计算基本知识
第1章 云计算产生与发展 2
1.1 云计算的产生 2
1.2 云计算发展历程 3
1.2.1 计算模式演进 3
1.2.2 云计算发展大事记 6
1.2.3 云计算时代 9
1.3 云计算定义及特征 11
1.3.1 定义 11
1.3.2 典型特征 13
1.3.3 计算模式对比 13
1.4 本章小结 15
参考文献 15
第2章 云计算关键技术 17
2.1 体系架构 17
2.1.1 核心服务层 18
2.1.2 服务管理层 18
2.1.3 用户访问接口层 19
2.1.4 云计算性能要求 19
2.1.5 云平台运营方式 20
2.2 虚拟化技术 21
2.2.1 技术定义及优势 21
2.2.2 技术分类 22
2.2.3 几种虚拟化软件介绍 30
2.2.4 Docker技术 33
2.3 云存储 34
2.3.1 基本概念 34
2.3.2 网络架构与系统特征 35
2.3.3 层次结构模型 38
2.3.4 技术优势 39
2.3.5 云存储文件系统 40
2.4 分布式计算 41
2.4.1 分布式计算的基本概念 41
2.4.2 典型的分布式计算技术 42
2.4.3 存储整合 46
2.4.4 技术分析与比较 46
2.5 安全机制 47
2.5.1 安全挑战 47
2.5.2 技术现状 48
2.5.3 关键技术 50
2.6 资源调度与性能管理 53
2.6.1 资源调度技术 53
2.6.2 性能管理技术 54
2.7 本章小结 56
参考文献 56
第3章 云计算平台 62
3.1 Google云计算平台 62
3.1.1 系统简介 62
3.1.2 GFS文件系统 62
3.1.3 MapReduce编程模型 64
3.1.4 分布式数据库BigTable 65
3.1.5 典型应用 66
3.2 Amazon云计算平台 67
3.2.1 系统简介 67
3.2.2 分布式文件系统Dynamo 68
3.2.3 弹性计算云EC2 71
3.2.4 简单存储服务S3 72
3.3 Microsoft云计算平台 75
3.3.1 系统简介 75
3.3.2 服务组件 75
3.4 阿里云计算平台 77
3.4.1 系统简介 77
3.4.2 弹性计算服务 78
3.4.3 对象存储服务 79
3.4.4 开放表格存储 81
3.4.5 云数据库RDS 82
3.4.6 大数据计算服务MaxCompute 82
3.4.7 阿里云数加平台 82
3.4.8 阿里云盾系统 83
3.5 开源云计算平台 84
3.5.1 OpenStack 84
3.5.2 Hadoop 88
3.5.3 Spark 96
3.6 云计算仿真平台 110
3.6.1 CloudSim简介 110
3.6.2 CloudSim体系结构 111
3.6.3 CloudSim应用 111
3.7 本章小结 112
参考文献 112
第4章 云计算应用 114
4.1 在电信领域的应用 114
4.1.1 云计算在电信行业的优势 114
4.1.2 应用模式 115
4.2 在医疗领域的应用 118
4.2.1 医疗信息化建设 118
4.2.2 医疗数据处理 120
4.3 在政务领域的应用 121
4.3.1 基于云计算的电子政务 121
4.3.2 基于云计算的智慧城市 122
4.3.3 智慧南京 125
4.4 在电子商务领域的应用 126
4.4.1 应用意义与前景 125
4.4.2 典型应用案例 127
4.5 本章小结 130
参考文献 130
第二部分 云计算安全保障机制
第5章 可信虚拟私有云 134
5.1 云计算安全分析 134
5.1.1 云安全问题及需求 134
5.1.2 云安全架构 137
5.1.3 云安全解决方案 140
5.2 可信虚拟私有云模型 141
5.2.1 可信虚拟私有云定义 141
5.2.2 安全Agent与Agency体系结构 142
5.2.3 基于安全Agent的可信虚拟私有云模型 144
5.2.4 SATVPC的多租客隔离模型 144
5.3 执行体与执行点可信评估机制 145
5.3.1 基本思想 145
5.3.2 动态复合可信评估算法 146
5.3.3 可信判别策略 148
5.4 实验系统 149
5.4.1 原型系统 149
5.4.2 原型系统与工作流程 150
5.4.3 实验验证与性能分析 152
5.5 本章小结 154
参考文献 155
第6章 云数据销毁 157
6.1 概述 157
6.1.1 云数据销毁需求 157
6.1.2 数据销毁方式 158
6.1.3 数据销毁策略 159
6.2 基于多移动Agent的云数据销毁模型 160
6.2.1 多移动Agent技术 160
6.2.2 模型架构 163
6.2.3 销毁模式 164
6.2.4 基本流程 166
6.3 防御型销毁机制 171
6.3.1 模型架构 171
6.3.2 数据托管流程 172
6.3.3 数据检测 174
6.3.4 数据销毁 177
6.3.5 实验验证 181
6.4 云数据销毁原型系统 184
6.4.1 JADE平台 184
6.4.2 关键类图 184
6.4.3 预处理 185
6.4.4 防御型监测 186
6.4.5 性能分析 186
6.5 本章小结 186
参考文献 187
第7章 云存储数据隐私保护 189
7.1 数据安全隐私问题 189
7.2 云数据隐私保护关键技术 191
7.2.1 数据内容隐私保护 191
7.2.2 数据属性隐私保护 195
7.3 云存储隐私保护机制 198
7.3.1 代表性方案 198
7.3.2 基于加密的隐私保护算法 200
7.3.3 基于属性的访问控制策略 202
7.3.4 代理重加密技术 203
7.3.5 安全隔离机制 204
7.4 基于分割的云存储分级数据私密性保护模型 205
7.4.1 体系架构 205
7.4.2 安全假设 206
7.4.3 主要功能模块 207
7.4.4 工作流程 208
7.4.5 安全性分析 210
7.4.6 性能开销 210
7.5 本章小结 211
参考文献 211
第8章 多授权机构基于属性的密文访问控制方案 215
8.1 有中央机构的多授权机构基于属性的密文访问控制方案 215
8.1.1 基本思想 215
8.1.2 安全假设 218
8.1.3 算法描述 219
8.1.4 安全性分析 221
8.1.5 实验与验证 224
8.2 无中央机构的多授权机构基于属性的密文访问控制方案 227
8.2.1 基本思想 227
8.2.2 安全假设 229
8.2.3 算法流程 230
8.2.4 安全性证明 234
8.2.5 实验验证与性能分析 236
8.3 本章小结 239
参考文献 239
第三部分 绿色云计算
第9章 云计算能耗分析 242
9.1 能耗问题 242
9.1.1 当前状况 242
9.1.2 原因分析 244
9.2 绿色计算 246
9.2.1 绿色计算定义 246
9.2.2 节能机制 247
9.3 绿色云计算 250
9.3.1 绿色云计算定义 250
9.3.2 相关技术简介 251
9.3.3 绿色云计算模型 255
9.4 本章小结 258
参考文献 258
第10章 节能型资源配置与任务调度 262
10.1 面向低能耗云计算任务调度的资源配置 262
10.1.1 资源配置模型 262
10.1.2 基于概率匹配的资源配置算法 268
10.1.3 基于改进型模拟退火的资源配置算法 270
10.1.4 实验验证与性能分析 272
10.2 基于动态负载调节的自适应云计算任务调度策略 279
10.2.1 面向任务调度的多级负载评估方法 279
10.2.2 基于动态负载调节的自适应任务调度策略 283
10.2.3 实验验证与性能分析 288
10.3 云环境下基于多移动Agent的任务调度模型 292
10.3.1 任务调度模型 292
10.3.2 任务调度过程 296
10.3.3 基于优化缓存的Agent迁移机制 297
10.3.4 移动Agent的迁移缓存机制 300
10.3.5 实验验证与性能分析 303
10.4 面向大规模云数据中心的低能耗任务调度策略 305
10.4.1 基于胜者树的低能耗任务调度算法 305
10.4.2 基于胜者树的单任务调度策略 308
10.4.3 基于胜者树的多任务调度策略 310
10.4.4 实验验证与性能分析 312
10.5 本章小结 314
参考文献 314
第11章 云计算环境下数据动态部署 317
11.1 云计算中的大数据 317
11.1.1 问题分析 317
11.1.2 典型的数据存储管理技术 320
11.2 云环境下数据存储优化 325
11.2.1 云平台数据存储 325
11.2.2 云平台数据部署策略 326
11.2.3 数据迁移技术 330
11.3 数据聚集算法与实验分析 333
11.3.1 云数据模型 333
11.3.2 算法描述 334
11.3.3 仿真实验 337
11.3.4 算法性能分析 339
11.4 本章小结 340
参考文献 341
第12章 云存储中重复数据删除机制 345
12.1 云计算与大数据 345
12.1.1 大数据时代 345
12.1.2 冗余数据问题 347
12.2 重复数据删除 348
12.2.1 重复数据删除简述 348
12.2.2 方法分类 349
12.2.3 相关技术及成果 351
12.3 有中心云存储重复数据删除机制 353
12.3.1 典型的有中心存储结构 353
12.3.2 系统结构模型 354
12.3.3 重复数据检测与避免 357
12.3.4 延迟重复数据删除 359
12.3.5 实验验证与性能分析 361
12.4 无中心云存储重复数据删除机制 364
12.4.1 典型的无中心存储结构 364
12.4.2 系统架构 367
12.4.3 网络拓扑结构 368
12.4.4 重复数据检测与避免 372
12.4.5 实验验证与性能分析 374
12.5 本章小结 376
参考文献 377
第四部分 云端融合计算
第13章 云端融合计算模型 382
13.1 基本概念 382
13.1.1 云计算与对等计算 382
13.1.2 云端融合计算 383
13.2 体系架构 384
13.2.1 体系架构 384
13.2.2 数据存储 385
13.2.3 节点特征与属性 386
13.3 基于多移动Agent的云端融合计算 388
13.3.1 问题分析 388
13.3.2 多移动Agent的引入 389
13.3.3 层次结构 390
13.3.4 可信云端计算 391
13.4 本章小结 393
参考文献 393
第14章 云端融合计算技术 394
14.1 计算任务部署机制 394
14.1.1 计算任务执行流程 394
14.1.2 cAgent角色分配 395
14.1.3 作业分割与任务分配 395
14.2 任务安全分割与分配机制 396
14.2.1 安全问题分析 396
14.2.2 基于移动Agent的任务分割与分配 397
14.2.3 任务分配实例 400
14.2.4 实验验证与性能分析 400
14.3 任务执行代码保护机制 404
14.3.1 问题分析 404
14.3.2 基于内嵌验证码的加密函数的代码保护机制 404
14.3.3 节点遴选机制 405
14.3.4 安全性分析与验证 407