軟件定義數(shù)據(jù)中心：技術(shù)與實踐

編委會
序
前　言
第一部分　總體介紹
第1章　基本概念 2
1.1　數(shù)據(jù)中心的歷史 3
1.2　繼續(xù)發(fā)展的推動力 6
1.3　軟件定義的必要性 8
1.4　架構(gòu)分析 13
1.4.1　基本功能模塊 14
1.4.2　層次細(xì)分 14
1.4.3　接口與標(biāo)準(zhǔn) 17
1.5　現(xiàn)狀與發(fā)展 18
1.6　第三平臺：SDDC上的IT新浪潮 20
第二部分　關(guān)鍵技術(shù)
第2章　軟件定義的計算 26
2.1　虛擬化的定義與基本概念 26
2.1.1　虛擬化定義 26
2.1.2　虛擬化產(chǎn)生背景 26
2.1.3　計算虛擬化 27
2.1.4　VMM的要求與基本特征 30
2.1.5　虛擬化平臺的不同架構(gòu) 30
2.2　虛擬化技術(shù)分類 31
2.2.1　x86平臺虛擬化面臨的問題與挑戰(zhàn) 31
2.2.2　全虛擬化 32
2.2.3　半虛擬化 32
2.2.4　硬件虛擬化 33
2.2.5　小結(jié) 33
2.3　CPU虛擬化 34
2.3.1　二進制翻譯 34
2.3.2　硬件解決方案 35
2.4　內(nèi)存虛擬化 36
2.4.1　軟件解決方案 36
2.4.2　硬件解決方案 37
2.4.3　內(nèi)存虛擬化管理面臨的挑戰(zhàn) 38
2.5　I/O虛擬化 38
2.5.1　背景介紹 38
2.5.2　基于軟件的I/O虛擬化 39
2.5.3　基于硬件的I/O虛擬化 42
2.6　實例剖析 46
2.6.1　VMware ESX 46
2.6.2　Xen 53
第3章　軟件定義存儲 59
3.1　新的存儲管理模式 59
3.1.1　傳統(tǒng)存儲面臨的挑戰(zhàn) 59
3.1.2　新的管理模式：軟件定義存儲 61
3.2　與存儲虛擬化的比較 63
3.3　架構(gòu)、功能與特性 66
3.3.1　數(shù)據(jù)模塊與控制模塊 67
3.3.2　系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計 68
3.4　解決方案：分類與比較 72
3.4.1　分類方法 72
3.4.2　現(xiàn)有產(chǎn)品簡介 74
3.4.3　分類映射 77
3.5　市場現(xiàn)狀與分析 78
3.5.1　技術(shù)影響 79
3.5.2　軟件定義存儲的商業(yè)價值 80
3.5.3　市場展望 81
3.6　典型實現(xiàn) 81
3.6.1　基于傳統(tǒng)外置存儲：ViPR 81
3.6.2　基于服務(wù)器內(nèi)置存儲：ScaleIO 85
第4章　軟件定義網(wǎng)絡(luò) 91
4.1　概述 91
4.1.1　什么是SDN 92
4.1.2　SDN的架構(gòu)和特征 94
4.1.3　SDN相關(guān)組織介紹 97
4.1.4　各大廠商對SDN的態(tài)度和應(yīng)用 101
4.2　SDN的技術(shù)實現(xiàn) 108
4.2.1　以網(wǎng)絡(luò)為中心的實現(xiàn) 109
4.2.2　以主機為中心的實現(xiàn) 120
4.3　SDN的典型實現(xiàn)：OpenStack中的網(wǎng)絡(luò)組件Neutron 131
4.3.1　Neutron在OpenStack中的架構(gòu) 132
4.3.2　Neutron在OpenStack中的工作機制 134
4.3.3　Nicira NVP插件 134
4.3.4　小結(jié) 137
第5章　自動化資源管理 138
5.1　資源管理定義 138
5.2　資源管理對象 140
5.3　資源管理策略 143
5.3.1　資源管理一般性評價指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn) 143
5.3.2　資源管理的主要策略 144
5.4　多租戶管理 147
5.4.1　網(wǎng)絡(luò)多租戶管理 148
5.4.2　計算多租戶管理 149
5.4.3　存儲多租戶管理 149
5.5　性能管理 150
5.6　對外服務(wù)接口 153
5.7　資源管理典型實現(xiàn) 156
第6章　流程控制 163
6.1　概述 163
6.2　架構(gòu)和功能 168
6.2.1　數(shù)據(jù)中心Orchestrator的架構(gòu) 168
6.2.2　數(shù)據(jù)中心Orchestrator的功能 170
6.3　實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心自動化 171
6.3.1　數(shù)據(jù)中心的自動化勢在必行 171
6.3.2　自動化的好處 171
6.3.3　自動化實施的對象 173
6.3.4　如何實現(xiàn)自動化 173
6.4　實例分析 175
6.4.1　VMware vCloud Orchestrator 175
6.4.2　System Center Orchestrator 178
第7章　軟件定義數(shù)據(jù)中心的安全 184
7.1　數(shù)據(jù)中心安全設(shè)計原則 184
7.2　物理基礎(chǔ)設(shè)施的安全 186
7.3　軟件定義層的安全 187
7.3.1　安全的計算 187
7.3.2　安全的存儲 193
7.3.3　安全的網(wǎng)絡(luò) 197
7.4　軟件資源協(xié)調(diào)層的安全 203
7.4.1　統(tǒng)一的身份與訪問授權(quán)管理 203
7.4.2　安全技術(shù)的統(tǒng)一運用 205
7.5　小結(jié) 207
第8章　軟件定義的高可用性 208
8.1　高可用性系統(tǒng)設(shè)計 209
8.1.1　不可用的常見原因 209
8.1.2　冗余的組件部署 210
8.1.3　高可用性集群 210
8.1.4　典型的冗余配置 211
8.2　軟件定義之路——計算的高可用性 213
8.2.1　高可用性對應(yīng)用的需求 213
8.2.2　高可用性集群——VMware HA 214
8.2.3　零停機保障——VMware FT 218
8.3　軟件定義之路——存儲的高可用性 219
8.3.1　基于VPLEX的高可用性 219
8.3.2　ScaleIO的高可用性 222
8.3.3　ViPR的控制器集群與HA數(shù)據(jù)服務(wù) 223
8.4　軟件定義之路——網(wǎng)絡(luò)的高可用性 224
8.4.1　網(wǎng)絡(luò)虛擬化 225
8.4.2　邏輯端口鏡像 226
8.4.3　網(wǎng)絡(luò)控制器集群 226
8.4.4　網(wǎng)關(guān)服務(wù)的高可用性 227
8.5　軟件定義數(shù)據(jù)中心的高可用性 228
8.5.1　整合的解決方案 229
8.5.2　持續(xù)可用性 230
8.5.3　分布式快速數(shù)據(jù)恢復(fù) 231
8.6　典型實現(xiàn) 232
8.6.1　VMware SDDC的高可用性 232
8.6.2　OpenStack的高可用性設(shè)計 234
第三部分　解決方案與應(yīng)用
第9章　總體解決方案 238
9.1　SDDC的基本要素 238
9.2　SDDC實例：VMware解決方案 239
9.2.1　VMware SDDC的計算 242
9.2.2　VMware SDDC的存儲 243
9.2.3　VMware SDDC的網(wǎng)絡(luò) 246
9.2.4　VMware SDDC的高可用性和容錯 249
9.2.5　VMware SDDC的自動化 250
9.2.6　VMware SDDC的安全機制 251
9.2.7　VMware SDDC的管理 252
9.2.8　VMware SDDC實現(xiàn)小結(jié) 253
9.3　SDDC實例：OpenStack解決方案 254
9.3.1　Horizon控制面板 256
9.3.2　Nova計算組件 256
9.3.3　Swift對象存儲 257
9.3.4　Glance鏡像存儲 257
9.3.5　KeyStone身份控制 257
9.3.6　Quantum網(wǎng)絡(luò) 257
9.3.7　Cinder塊存儲 258
9.4　小結(jié) 258
第10章　云存儲應(yīng)用 259
10.1　云存儲案例 259
10.2　云存儲實現(xiàn) 260
10.2.1　可管理性 262
10.2.2　云存儲系統(tǒng)的類型 262
10.2.3　訪問方法 263
10.2.4　性能 263
10.2.5　多租戶 264
10.2.6　可擴展性 264
10.2.7　可用性 264
10.2.8　可控性 265
10.2.9　效率 265
10.2.10　成本 266
10.3　云存儲模式 266
10.3.1　公有云存儲 266
10.3.2　私有云存儲 267
10.3.3　混合云存儲 267
10.3.4　三種云存儲模式比較 267
10.4　主要云存儲服務(wù)提供商 268
10.4.1　企業(yè)級云存儲 268
10.4.2　個人云存儲 269
第11章　虛擬化大數(shù)據(jù)平臺 270
11.1　概述 270
11.2　VMware Serengeti 272
11.3　AWS EMR 280
11.4　小結(jié) 283
第四部分　大型實例分析
第12章　AWS數(shù)據(jù)中心實例 286
12.1　AWS概述 286
12.2　EC2管理計算能力 287
12.2.1　EC2概述 287
12.2.2　EC2架構(gòu) 287
12.2.3　EC2存儲 288
12.2.4　自動縮放 289
12.2.5　網(wǎng)絡(luò)路由 289
12.2.6　EC2實例 289
12.3　可擴展的存儲 291
12.3.1　塊存儲 291
12.3.2　對象存儲 292
12.3.3　冷數(shù)據(jù)歸檔 293
12.3.4　云存儲網(wǎng)關(guān) 294
12.4　彈性十足的網(wǎng)絡(luò) 295
12.4.1　亞馬遜的VPC 296
12.4.2　VPC的特性 296
12.4.3　VPC的應(yīng)用場景 298
12.4.4　VPC對SDN的踐行 301
12.5　自動化的管理和部署 302
12.6　效益分析與未來發(fā)展 305
第13章　PPTV基礎(chǔ)平臺管理體系 306
13.1　系統(tǒng)概述 306
13.1.1　云部署模型 306
13.1.2　自建IDC部署概述 307
13.1.3　系統(tǒng)架構(gòu)和組成 307
13.2　IaaS部署和管理實踐 308
13.2.1　基于CloudStack的IaaS管理平臺 308
13.2.2　存儲服務(wù) 310
13.2.3　基于CloudStack的私有云平臺最佳實踐 310
13.3　MaaS管理和基礎(chǔ)服務(wù)體系 311
13.3.1　MaaS管理架構(gòu) 311
13.3.2　自動化基礎(chǔ)設(shè)施管理架構(gòu)概述 312
13.3.3　開源工具鏈 312
參考文獻 319