《超融合基础架构(HCI)数据中心》PDF电子书免费下载

作者:  [美]山姆·哈拉比(Sam Halabi)

出版社: 人民邮电出版社

出版年: 2020年07月

ISBN: 9787115535535

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内容简介

目录

第 1部分 数据中心网络与存储基础

第 1章 数据网络:当前的设计方案 2

1.1 数据中心的IT设备 2

1.1.1 网络设备 3

1.1.2 联网服务 3

1.2 多级数据网络架构 6

1.3 当前设计方案所面临的挑战 8

1.3.1 各级之间的流量比例不均 9

1.3.2 VLAN在扩展之后形成了扁平的大二层网络 10

1.3.3 各级之间的流量转发会导致延迟 10

1.3.4 对IP子网稀缺的问题束手无策 12

1.3.5 广播、未知单播和组播(BUM)流量的泛洪 14

1.3.6 使用生成树来防止网络出现环路 16

1.3.7 防火墙负担过重 16

1.4 展望 18

第 2章 存储网络:当前的设计方案 19

2.1 从存储的角度看多级设计方案 20

2.2 磁盘驱动器的类型 21

2.2.1 硬盘驱动器 21

2.2.2 固态硬盘驱动器 23

2.3 磁盘的性能 23

2.3.1 吞吐量与传输速率 24

2.3.2 访问时间 24

2.3.3 延迟与IOPS 24

2.4 RAID 26

2.4.1 RAID 0 26

2.4.2 RAID 1 27

2.4.3 RAID 1 0 27

2.4.4 RAID 0 1 27

2.4.5 RAID 5 28

2.4.6 RAID 6 29

2.5 存储控制器 30

2.6 逻辑单元号(LUN) 31

2.7 逻辑卷管理器 33

2.8 块、文件和对象级存储 35

2.8.1 块存储 35

2.8.2 文件存储 35

2.8.3 基于对象的存储 36

2.9 存储与服务器之间的连接 37

2.9.1 直连存储(DAS) 38

2.9.2 网络附属存储(NAS) 39

2.9.3 存储区域网络 40

2.9.4 iSCSI SAN 47

2.9.5 FCoE(Fibre Channel over Ethernet SANs) 50

2.10 存储效率技术 51

2.10.1 精简制备(Thin Provisioning) 51

2.10.2 快照 52

2.10.3 克隆(Cloning) 55

2.10.4 复制(Replication) 56

2.10.5 重复数据删除(Deduplication) 56

2.10.6 数据压缩 59

2.10.7 数据加密 60

2.10.8 存储分级(Storage Tiering) 60

2.10.9 缓存存储阵列 61

2.11 展望 62

第 2部分 主机软硬件的演变

第3章 主机硬件的演变 66

3.1 计算能力的提升 66

3.1.1 x86标准架构 67

3.1.2 单核、双核与多核CPU 67

3.1.3 物理核心、虚拟核心与逻辑核心 68

3.1.4 虚拟CPU 69

3.2 主机总线互联方式的演变 71

3.3 闪存产品的问世 74

3.3.1 闪存技术的发展 74

3.3.2 新一代存储阵列的缺陷 75

3.4 展望 77

第4章 服务器虚拟化 78

4.1 虚拟化层 79

4.1.1 类型1的Hypervisor 80

4.1.2 类型2的Hypervisor 81

4.1.3 Docker容器 81

4.2 datastore 83

4.3 虚拟化服务 87

4.3.1 服务器或节点集群 88

4.3.2 VM的迁移 88

4.3.3 高可用性 89

4.3.4 容错 90

4.3.5 计算负载均衡 91

4.3.6 存储迁移 91

4.3.7 存储负载均衡 91

4.3.8 配置与管理 92

4.4 虚拟交换 92

4.5 展望 95

第5章 软件定义存储 96

5.1 SDS的目标 97

5.2 在保留传统架构的同时提供新的特性 98

5.3 VASA(可感知存储的vSphere API)与VVol(虚拟卷) 100

5.3.1 使用VVol来创建粒度更细的卷 101

5.3.2 通过VASA学习存储阵列的功能 102

5.3.3 与基于存储策略的管理进行集成 104

5.4 展望 105

第3部分 超融合基础架构

第6章 融合型基础架构 108

6.1 Cisco UCS——迈向融合 109

6.2 融合的系统 113

6.2.1 融合系统的优势 115

6.2.2 融合系统的劣势 115

6.3 展望 117

第7章 HCI的功能 118

7.1 分布式DAS架构 119

7.1.1 分布式控制器 120

7.1.2 横向扩展架构 121

7.1.3 HCI的性能 121

7.1.4 在硬件发生故障时,通过复制的方式实现快速复原 122

7.1.5 文件系统 124

7.1.6 配置模型的变化 125

7.1.7 硬件加速 126

7.1.8 网络集成 126

7.2 高级数据存储功能 128

7.2.1 重复数据删除和压缩 129

7.2.2 纠删编码 129

7.2.3 为了灾难恢复而执行复制和备份 130

7.2.4 HCI安全 131

7.2.5 HCI的配置、管理和监测 132

7.3 展望 134

第8章 HCI业务优势与使用案例 135

8.1 HCI的业务优势 136

8.1.1 快速部署 136

8.1.2 基础设施更容易扩展 136

8.1.3 IT运维模型更加优化 137

8.1.4 系统管理更加简单 138

8.1.5 在私有云中达到公有云的敏捷性 138

8.1.6 用较低成本实现高可用性 139

8.1.7 初始成本低 139

8.1.8 总拥有成本(TCO)降低 140

8.2 HCI的使用案例 140

8.2.1 服务器虚拟化 141

8.2.2 DevOps 141

8.2.3 虚拟桌面基础设施 141

8.2.4 远程和分支机构环境(ROBO) 144

8.2.5 边缘计算 146

8.2.6 一级企业类应用 147

8.2.7 数据保护与灾难恢复 148

8.3 展望 150

第4部分 Cisco HyperFlex

第9章 Cisco HyperFlex 152

9.1 HyperFlex的物理组件 153

9.1.1 Cisco HyperFlex混合节点 155

9.1.2 Cisco HyperFlex全闪存节点 156

9.1.3 Cisco HyperFlex边缘节点 156

9.1.4 Cisco HyperFlex纯计算节点 156

9.1.5 Cisco UCS 6200和6300 FI(交换矩阵互联) 157

9.1.6 Cisco C220/240 M4/M5机架式服务器 158

9.1.7 Cisco VIC MLOM接口卡 158

9.1.8 Cisco UCS 5108刀片式机框 158

9.2 HyperFlex性能基准测试 160

9.3 与UCS集成 162

9.3.1 逻辑网络设计方案 162

9.3.2 服务模板与配置文件 163

9.3.3 vNIC模板 165

9.3.4 HyperFlex与外部存储的集成 167

9.4 Cisco HX数据平台 168

9.4.1 HX数据平台控制器 168

9.4.2 VMware ESXi环境中的HyperFlex 170

9.4.3 Hyper-V环境中的HyperFlex 171

9.4.4 支持Docker容器与卷驱动器 172

9.4.5 HyperFlex数据分发 174

9.4.6 读写操作的细节 181

9.5 高级数据服务 187

9.5.1 重复数据删除和压缩 187

9.5.2 快照 188

9.5.3 克隆 189

9.5.4 为实现灾难恢复,而与远程集群执行异步本机复制 190

9.5.5 在扩展集群中,通过同步本机复制来实现灾难恢复 190

9.5.6 与第三方备份工具进行集成 191

9.5.7 HyperFlex安全 192

9.6 展望 195

第 10章 部署、配置和管理HyperFlex 196

10.1 安装步骤 196

10.2 HyperFlex Workload Profiler 198

10.3 HyperFlex Sizer 198

10.4 管理、配置与监测 198

10.4.1 Cisco HyperFlex Connect HTML5管理界面 198

10.4.2 VMware vSphere Management插件 202

10.4.3 Cisco Intersight 203

10.5 展望 208

第 11章 HyperFlex的工作负载优化与效率提升 210

11.1 企业工作负载面临的问题 210

11.2 HyperFlex与Cisco Tetration 211

11.2.1 数据收集 213

11.2.2 Tetration分析集群 213

11.2.3 开放访问 214

11.2.4 使用数据 214

11.3 Cisco Workload Optimizer 215

11.4 Cisco AppDynamics 216

11.5 展望 218

第5部分 其他HCI产品

第 12章 VMware vSAN 220

12.1 vSAN的物理组件 221

12.2 vSAN超融合软件 222

12.2.1 对象文件系统 223

12.2.2 vSAN datastore 225

12.2.3 vSAN存储策略 225

12.2.4 缓存 229

12.2.5 I/O操作的具体过程 230

12.3 vSAN的高级功能 231

12.3.1 数据完整性 232

12.3.2 数据加密 232

12.3.3 重复数据删除与压缩 233

12.3.4 纠删编码(EC) 234

12.3.5 快照 234

12.3.6 克隆 234

12.3.7 在扩展集群环境中通过vSAN复制来实现灾难恢复 236

12.3.8 vSAN备份以实现灾难恢复 239

12.4 与传统SAN和NAS的集成 241

12.4.1 vSAN iSCSI目标 241

12.4.2 vSAN与VVol 241

12.4.3 支持SMB与NFS 242

12.5 容器的永久存储 242

12.6 vSAN的管理 242

12.6.1 图形化界面 242

12.6.2 简化安装 243

12.6.3 连接到云进行健康度检查 243

12.6.4 性能诊断 243

12.6.5 VMware更新管理器 243

12.6.6 vSAN vRealize Operations与Log Insight 243

12.7 vSAN与HyperFlex之间的对比 244

12.7.1 硬件的对比 245

12.7.2 纵向扩展 245

12.7.3 vSAN内核与基于控制器的解决方案 246

12.7.4 完全分布式与部分分布式文件系统 248

12.7.5 一对一重建与多对多重建 249

12.7.6 增加纯计算节点 249

12.7.7 高级数据服务 249

12.7.8 管理软件 250

12.7.9 网络互联 251

12.8 展望 251

第 13章 Nutanix企业云平台 252

13.1 Nutanix企业云平台 253

13.2 ECP超融合软件 254

13.2.1 分布式存储矩阵 254

13.2.2 Nutanix集群组件 256

13.2.3 物理驱动器的分割 257

13.3 I/O路径 258

13.3.1 写入I/O 259

13.3.2 读取I/O 259

13.4 数据保护 260

13.4.1 元数据 260

13.4.2 可用性域 261

13.4.3 数据路径弹性 261

13.5 Nutanix高级功能 262

13.5.1 重复数据删除 262

13.5.2 数据压缩 263

13.5.3 纠删编码 264

13.5.4 磁盘均衡 264

13.5.5 存储分层 265

13.6 快照与克隆 265

13.6.1 影子克隆 267

13.6.2 Era数据库服务 267

13.6.3 备份与复原、复制与灾难恢复 268

13.7 城域可用性:扩展集群 269

13.8 静态数据加密 270

13.9 Nutanix Acropolis块服务 271

13.10 Nutanix Acropolis文件服务 271

13.11 为Hyper-V提供的支持 273

13.12 Docker容器 273

13.13 配置、管理与监测 273

13.13.1 基础设施管理 274

13.13.2 Operational Insight 275

13.13.3 Nutanix工具 276

13.13.4 Calm编排工具 277

13.14 Nutanix的竞争格局 277

13.14.1 硬件的比较 279

13.14.2 分布式架构 280

13.14.3 日志结构文件系统与就地写入(Write-in-Place)文件系统 281

13.14.4 数据分层 281

13.14.5 重复数据删除 281

13.14.6 数据本地性 283

13.15 展望 285

第 14章 开源——计算与存储 287

14.1 OpenStack 288

14.2 Nova 292

14.3 Cinder块存储 295

14.4 Swift 296

14.5 Ceph 299

14.6 展望 302

第6部分 超融合网络

第 15章 软件定义网络与开源 304

15.1 SDN的背景 304

15.2 覆盖层与微分段边缘 306

15.2.1 基于主机的网络 307

15.2.2 基于交换机的网络 309

15.3 交换矩阵 310

15.4 底层网络 311

15.5 覆盖层网络 312

15.6 数据中心中的微分段 315

15.7 网络开源项目 316

15.7.1 Neutron 316

15.7.2 OVS架构 319

15.8 OVN—开源SDN 321

15.8.1 Open vSwitch 321

15.8.2 OVN 323

15.9 各个厂商的开源状态 328

15.10 展望 329

第 16章 VMware NSX 330

16.1 在NSX中设置和执行策略 331

16.1.1 安全组 331

16.1.2 安全策略 332

16.1.3 实施策略 333

16.2 NSX管理器与控制器集群 333

16.2.1 NSX管理器 334

16.2.2 NSX控制器集群 335

16.3 VXLAN对vDS的改进 335

16.4 避免泛洪 337

16.5 NSX二层交换与三层路由 337

16.5.1 NSX二层交换 338

16.5.2 NSX IP路由 338

16.6 处理多目的流量 341

16.6.1 基本的组播模型(不采用优化技术) 341

16.6.2 复制的单播方式 343

16.7 展望 344

第 17章 以应用为中心的基础设施 345

17.1 Cisco以应用为中心的基础设施 346

17.2 ACI的微分段结构 347

17.2.1 端点组 347

17.2.2 应用网络配置文件 349

17.2.3 服务图 352

17.2.4 ACI的Tetration模型 353

17.3 Cisco应用策略基础设施控制器 354

17.4 ACI域 356

17.4.1 虚拟机管理域 356

17.4.2 物理域和外部域 358

17.5 ACI矩阵的交换与路由结构 359

17.5.1 Tenant(租户) 360

17.5.2 VRF 360

17.5.3 桥接域 360

17.5.4 EPG 360

17.6 与ACI矩阵的虚拟和物理连接 361

17.6.1 矩阵与外界的虚拟连接 361

17.6.2 矩阵与外界的物理连接 362

17.7 ACI的路由与交换术语 363

17.8 ACI底层网络 365

17.8.1 处理外部路由 366

17.8.2 ACI矩阵负载分担 367

17.9 ACI覆盖层与VXLAN 368

17.9.1 VXLAN实例ID 370

17.9.2 覆盖层中的二层交换 372

17.9.3 覆盖层中的三层交换/路由 375

17.10 覆盖层中的组播与底层中的组播 377

17.11 ACI多部署点 378

17.12 ACI多站点 379

17.13 ACI Anywhere 380

17.14 ACI与NSX之间的比较 381

17.14.1 策略设置 382

17.14.2 策略实现 382

17.14.3 VXLAN的性能需求 383

17.14.4 控制平面的稳定性 383

17.14.5 数据平面的性能 384

17.14.6 矩阵中的自动化与可视化 385

17.14.7 网络学习曲线 385

17.15 展望 386

第7部分 公有云、私有云、混合云与多云

第 18章 公有云 389

18.1 云服务 389

18.1.1 基础设施即服务 390

18.1.2 平台即服务 391

18.1.3 软件即服务 391

18.2 亚马逊Web服务 392

18.2.1 AWS全球基础设施的区域和可用区 393

18.2.2 联网 395

18.2.3 存储 398

18.3 在AWS中启动多层应用 402

18.3.1 计算实例 402

18.3.2 Amazon机器镜像 403

18.3.3 安全组 403

18.3.4 身份和访问管理 404

18.3.5 启动EC2实例 405

18.3.6 云监测 409

18.4 云自动化 410

18.4.1 基础设施即代码 410

18.4.2 软件开发工具包 413

18.5 展望 414

第 19章 私有云 416

19.1 什么是私有云 416

19.1.1 融合和超融合 418

19.1.2 自动化和编排 418

19.2 Cisco UCS Director 420

19.2.1 UCS Director策略 420

19.2.2 虚拟数据中心 422

19.2.3 编排的概念 423

19.2.4 目录 424

19.3 UCSD和HyperFlex之间的集成 424

19.3.1 UCSD接口 426

19.3.2 将API和基础设施作为代码 427

19.4 展望 430

第 20章 混合云与多云 431

20.1 为什么要使用混合云 432

20.2 为什么要使用多云 434

20.3 Cisco CloudCenter 438

20.4 展望 441

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