前言

3000多年前的《易经》用朴实的哲学思想揭示了一个变化的世界。事实上，变化无处不在。在科学技术领域，信息技术（Information Technology，IT）是发展变化的急先锋。十年前，云计算还只是一个专业研究领域内的概念。而今天，无论是国外还是国内，企业数字化转型已成为共识。云计算作为数字化的核心，得到了广泛的部署与应用。

在通信领域，中国已迈入 5G 商用时代。国际电信联盟（International Telecommunication Union，ITU）为 5G定义了增强型移动宽带（enhanced Mobile Broadband，eMBB）、海量机器类通信（massive Machine Type Communication， mMTC）、超高可靠低时延通信（ultra Reliable＆Low Latency Communication， uRLLC）三大应用场景。不同的行业在多个关键性指标上存在差异化要求，传统封闭的通信基础设施无法满足这样灵活多变的需求。

云计算这颗“心脏”将依托 5G 技术与产业深度融合，促使各行业的发展方式发生巨变。虚拟化技术将底层的通用基础设施池化，使软件可以灵活按需调用底层资源。网络功能虚拟化（Network Function Virtualization，NFV）技术将封闭的设备黑匣子打开，使原先软硬件一体化的设备可以由通用基础设施＋软件的方式来承载。软件定义网络（Software Defined Network，SDN）技术协助业务与网络进行深度匹配。切片技术在通用基础设施上，通过软件定义与编排，为垂直行业提供各种类型的可保证的网络连接服务。移动边缘计算（Mobile Edge Computing，MEC）可应对大带宽、低时延、数据不出园区等高安全场景的需求。

上海邮电设计咨询研究院有限公司是国家级通信工程骨干设计单位，旗下的云计算专家团队具备丰富的云计算工程实践经验，曾主持编写了我国第一个云计算国家标准，已获得若干项云计算领域的发明专利授权。本书由云计算专家团队中的骨干成员编写，主要从工程建设角度系统性地阐述云计算技术、平台构建以及 5G云化部署实践。

第1章简要介绍云计算的概念及发展历程。虚拟化的概念早在1956年就有人提出，一直到 2000 年年初互联网泡沫破灭，云计算的概念才正式被提出并得到业界的广泛关注。谷歌、微软、IBM、亚马逊等 IT巨头纷纷采取行动开展云计算技术研究并迅速推动云计算相关产品的普及进程。今天，云计算产业已正式进入应用成熟和普及阶段，云计算市场规模一直处于稳定增长状态。但云的形态仍处于持续演进的过程中，云计算将朝着更开放、更高效、更智能的方向发展。

第 2章重点介绍云计算关键技术。云计算正不断驱动实体经济与新技术融合，完成数字化转型。它是一种以数据和处理能力为中心的密集型计算模式，融合了多项信息通信技术（Information and Communications Technology，ICT），是传统技术平滑演进的产物。虚拟化是云计算重要的核心技术之一。快速、高效地处理海量数据是云计算的另一大优势。云计算在本质上是一个支持多用户、多任务并发处理的系统，分布式并行编程模式在云计算项目中被广泛采用。为实现 IT 能力的服务化供应，需要依托云管理平台进行自动化的管理、调度、编排与监控，商业云管理平台与开源云管理平台各有其不同的使用场景。值得特别关注的是，虽然虚拟化、多租户等云计算概念给我们带来了很多便利，但是也给信息系统带来了相关的风险。因此，如何控制云计算环境的安全风险，也是云计算服务提供商和使用者都应关心的问题。

第 3章至第 5章分别介绍了云计算部署模式、基础设施建设方案与云平台的实际应用案例。按照部署模式的不同，云计算可分为公有云、私有云和混合云 3类：公有云是面向公众提供云服务的云基础设施；私有云是专门为某个组织或机构提供云服务的云基础设施；而包含公有云、私有云在内的两朵及以上的云组成的云基础设施则称为混合云。三者在底层的技术上并无本质的差别，但服务的对象不同使得整体架构的设计有较大的差异。第 4章对云计算基础设施的具体建设方案展开了详细阐述，作者结合多年的工程经验，从需求输入到设备配置选型都给出了极具价值的建议。第 5章介绍了云计算基础设施在各种场景下的具体应用案例。

第 6 章介绍移动边缘计算的建设方案与应用案例，探讨云边协同的发展趋势。经典的云计算以大规模集中部署方式为主，应对大带宽、低时延、数据不出园区等高安全场景时亦捉襟见肘，移动边缘计算能很好地解决此类场景的需求。移动边缘计算的资源针对不同的部署位置及应用场景将有不同的硬件形态。移动边缘计算网络可分为 3 类：接入网络需要采用边界网关下移、虚拟网元部署等方案实现“融合性”“低时延”“大带宽”“大连接”“高安全”等特性；内部网络采用扁平架构、融合架构实现“架构简化”“功能完备”“无损性能”“边云协同，集中管控”等特性；互联网络采用一体化布局、管控协同实现“连接多样化”“跨域低时延”等特性。未来，云边协同将成为主流模式，在这种协同模式下，云计算将向着一种更加全局化的分布式节点组合新形态进阶。

第7章介绍5G网络的云化部署与管理方案。全球顶级电信运营商共同提出了NFV的概念。NFV采用业界标准的设备承载各种各样的网络功能，实现网络能力的灵活配置，提升网络部署和调整的速度，加速业务创新。5G 目标网络逻辑架构可基于SDN/NFV技术实现控制云、接入云和转发云 3个逻辑域。此外，本章还介绍了 5G核心网、5G无线网、MANO，以及切片网络的云化部署方案。

在多年的云计算技术研发过程中，公司领导始终给予我们有力的支持—鼓励我们承担各类工程建设方案的编制与论文的撰写，在各类行业研讨会上分享我们的成果，创造环境为我们争取各种标准编制、与行业巨头交流探讨的机会，帮助大家拓宽技术视野。同时，在本书的编写过程中，我们也参考了许多学者的相关专著、论文和知名机构发布的技术白皮书，在此一并致谢！

本书由上海邮电设计咨询研究院有限公司多名专家和技术骨干执笔，杨炼负责全书策划及审定。主要编者（排名不分前后）有：杨炼、黄瑾、张钟琴、蒋明燕、王悦、叶奇赟、朱莹梦、朱成杰、杨扬、马佳怡、朱玉、何晶、李强、苏琳。

本书是一本云计算工程实践的参考书，对于从事云计算工程规划、设计与实施的人员，相关专业的高校学生以及对云计算感兴趣的各位读者，都能通过阅读、学习本书获得有益的帮助。

由于时间仓促，编者水平有限，书中难免存在疏漏与不妥之处，恳请广大读者批评指正。

编者

2021年 1月于上海