软件定义数据中心：技术与实践

编委会
序
前　言
第一部分　总体介绍
第1章　基本概念 2
1.1　数据中心的历史 3
1.2　继续发展的推动力 6
1.3　软件定义的必要性 8
1.4　架构分析 13
1.4.1　基本功能模块 14
1.4.2　层次细分 14
1.4.3　接口与标准 17
1.5　现状与发展 18
1.6　第三平台：SDDC上的IT新浪潮 20
第二部分　关键技术
第2章　软件定义的计算 26
2.1　虚拟化的定义与基本概念 26
2.1.1　虚拟化定义 26
2.1.2　虚拟化产生背景 26
2.1.3　计算虚拟化 27
2.1.4　VMM的要求与基本特征 30
2.1.5　虚拟化平台的不同架构 30
2.2　虚拟化技术分类 31
2.2.1　x86平台虚拟化面临的问题与挑战 31
2.2.2　全虚拟化 32
2.2.3　半虚拟化 32
2.2.4　硬件虚拟化 33
2.2.5　小结 33
2.3　CPU虚拟化 34
2.3.1　二进制翻译 34
2.3.2　硬件解决方案 35
2.4　内存虚拟化 36
2.4.1　软件解决方案 36
2.4.2　硬件解决方案 37
2.4.3　内存虚拟化管理面临的挑战 38
2.5　I/O虚拟化 38
2.5.1　背景介绍 38
2.5.2　基于软件的I/O虚拟化 39
2.5.3　基于硬件的I/O虚拟化 42
2.6　实例剖析 46
2.6.1　VMware ESX 46
2.6.2　Xen 53
第3章　软件定义存储 59
3.1　新的存储管理模式 59
3.1.1　传统存储面临的挑战 59
3.1.2　新的管理模式：软件定义存储 61
3.2　与存储虚拟化的比较 63
3.3　架构、功能与特性 66
3.3.1　数据模块与控制模块 67
3.3.2　系统架构设计 68
3.4　解决方案：分类与比较 72
3.4.1　分类方法 72
3.4.2　现有产品简介 74
3.4.3　分类映射 77
3.5　市场现状与分析 78
3.5.1　技术影响 79
3.5.2　软件定义存储的商业价值 80
3.5.3　市场展望 81
3.6　典型实现 81
3.6.1　基于传统外置存储：ViPR 81
3.6.2　基于服务器内置存储：ScaleIO 85
第4章　软件定义网络 91
4.1　概述 91
4.1.1　什么是SDN 92
4.1.2　SDN的架构和特征 94
4.1.3　SDN相关组织介绍 97
4.1.4　各大厂商对SDN的态度和应用 101
4.2　SDN的技术实现 108
4.2.1　以网络为中心的实现 109
4.2.2　以主机为中心的实现 120
4.3　SDN的典型实现：OpenStack中的网络组件Neutron 131
4.3.1　Neutron在OpenStack中的架构 132
4.3.2　Neutron在OpenStack中的工作机制 134
4.3.3　Nicira NVP插件 134
4.3.4　小结 137
第5章　自动化资源管理 138
5.1　资源管理定义 138
5.2　资源管理对象 140
5.3　资源管理策略 143
5.3.1　资源管理一般性评价指标和标准 143
5.3.2　资源管理的主要策略 144
5.4　多租户管理 147
5.4.1　网络多租户管理 148
5.4.2　计算多租户管理 149
5.4.3　存储多租户管理 149
5.5　性能管理 150
5.6　对外服务接口 153
5.7　资源管理典型实现 156
第6章　流程控制 163
6.1　概述 163
6.2　架构和功能 168
6.2.1　数据中心Orchestrator的架构 168
6.2.2　数据中心Orchestrator的功能 170
6.3　实现数据中心自动化 171
6.3.1　数据中心的自动化势在必行 171
6.3.2　自动化的好处 171
6.3.3　自动化实施的对象 173
6.3.4　如何实现自动化 173
6.4　实例分析 175
6.4.1　VMware vCloud Orchestrator 175
6.4.2　System Center Orchestrator 178
第7章　软件定义数据中心的安全 184
7.1　数据中心安全设计原则 184
7.2　物理基础设施的安全 186
7.3　软件定义层的安全 187
7.3.1　安全的计算 187
7.3.2　安全的存储 193
7.3.3　安全的网络 197
7.4　软件资源协调层的安全 203
7.4.1　统一的身份与访问授权管理 203
7.4.2　安全技术的统一运用 205
7.5　小结 207
第8章　软件定义的高可用性 208
8.1　高可用性系统设计 209
8.1.1　不可用的常见原因 209
8.1.2　冗余的组件部署 210
8.1.3　高可用性集群 210
8.1.4　典型的冗余配置 211
8.2　软件定义之路——计算的高可用性 213
8.2.1　高可用性对应用的需求 213
8.2.2　高可用性集群——VMware HA 214
8.2.3　零停机保障——VMware FT 218
8.3　软件定义之路——存储的高可用性 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的控制器集群与HA数据服务 223
8.4　软件定义之路——网络的高可用性 224
8.4.1　网络虚拟化 225
8.4.2　逻辑端口镜像 226
8.4.3　网络控制器集群 226
8.4.4　网关服务的高可用性 227
8.5　软件定义数据中心的高可用性 228
8.5.1　整合的解决方案 229
8.5.2　持续可用性 230
8.5.3　分布式快速数据恢复 231
8.6　典型实现 232
8.6.1　VMware SDDC的高可用性 232
8.6.2　OpenStack的高可用性设计 234
第三部分　解决方案与应用
第9章　总体解决方案 238
9.1　SDDC的基本要素 238
9.2　SDDC实例：VMware解决方案 239
9.2.1　VMware SDDC的计算 242
9.2.2　VMware SDDC的存储 243
9.2.3　VMware SDDC的网络 246
9.2.4　VMware SDDC的高可用性和容错 249
9.2.5　VMware SDDC的自动化 250
9.2.6　VMware SDDC的安全机制 251
9.2.7　VMware SDDC的管理 252
9.2.8　VMware SDDC实现小结 253
9.3　SDDC实例：OpenStack解决方案 254
9.3.1　Horizon控制面板 256
9.3.2　Nova计算组件 256
9.3.3　Swift对象存储 257
9.3.4　Glance镜像存储 257
9.3.5　KeyStone身份控制 257
9.3.6　Quantum网络 257
9.3.7　Cinder块存储 258
9.4　小结 258
第10章　云存储应用 259
10.1　云存储案例 259
10.2　云存储实现 260
10.2.1　可管理性 262
10.2.2　云存储系统的类型 262
10.2.3　访问方法 263
10.2.4　性能 263
10.2.5　多租户 264
10.2.6　可扩展性 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　云存储模式 266
10.3.1　公有云存储 266
10.3.2　私有云存储 267
10.3.3　混合云存储 267
10.3.4　三种云存储模式比较 267
10.4　主要云存储服务提供商 268
10.4.1　企业级云存储 268
10.4.2　个人云存储 269
第11章　虚拟化大数据平台 270
11.1　概述 270
11.2　VMware Serengeti 272
11.3　AWS EMR 280
11.4　小结 283
第四部分　大型实例分析
第12章　AWS数据中心实例 286
12.1　AWS概述 286
12.2　EC2管理计算能力 287
12.2.1　EC2概述 287
12.2.2　EC2架构 287
12.2.3　EC2存储 288
12.2.4　自动缩放 289
12.2.5　网络路由 289
12.2.6　EC2实例 289
12.3　可扩展的存储 291
12.3.1　块存储 291
12.3.2　对象存储 292
12.3.3　冷数据归档 293
12.3.4　云存储网关 294
12.4　弹性十足的网络 295
12.4.1　亚马逊的VPC 296
12.4.2　VPC的特性 296
12.4.3　VPC的应用场景 298
12.4.4　VPC对SDN的践行 301
12.5　自动化的管理和部署 302
12.6　效益分析与未来发展 305
第13章　PPTV基础平台管理体系 306
13.1　系统概述 306
13.1.1　云部署模型 306
13.1.2　自建IDC部署概述 307
13.1.3　系统架构和组成 307
13.2　IaaS部署和管理实践 308
13.2.1　基于CloudStack的IaaS管理平台 308
13.2.2　存储服务 310
13.2.3　基于CloudStack的私有云平台最佳实践 310
13.3　MaaS管理和基础服务体系 311
13.3.1　MaaS管理架构 311
13.3.2　自动化基础设施管理架构概述 312
13.3.3　开源工具链 312
参考文献 319