超融合基礎(chǔ)架構(gòu)數(shù)據(jù)中心（HCI）

第 1部分 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)與存儲(chǔ)基礎(chǔ)
第　1章 數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)：當(dāng)前的設(shè)計(jì)方案　2
1．1　數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)備　2
1．1．1　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備　3
1．1．2　聯(lián)網(wǎng)服務(wù)　3
1．2　多級(jí)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)　6
1．3　當(dāng)前設(shè)計(jì)方案所面臨的挑戰(zhàn)　8
1．3．1　各級(jí)之間的流量比例不均　9
1．3．2　VLAN在擴(kuò)展之后形成了扁平的大二層網(wǎng)絡(luò)　10
1．3．3　各級(jí)之間的流量轉(zhuǎn)發(fā)會(huì)導(dǎo)致延遲　10
1．3．4　對(duì)IP子網(wǎng)稀缺的問(wèn)題束手無(wú)策　12
1．3．5　廣播、未知單播和組播（BUM）流量的泛洪　14
1．3．6　使用生成樹來(lái)防止網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)環(huán)路　16
1．3．7　防火墻負(fù)擔(dān)過(guò)重　16
1．4　展望　18
第　2章 存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)：當(dāng)前的設(shè)計(jì)方案　19
2．1　從存儲(chǔ)的角度看多級(jí)設(shè)計(jì)方案　20
2．2　磁盤驅(qū)動(dòng)器的類型　21
2．2．1　硬盤驅(qū)動(dòng)器　21
2．2．2　固態(tài)硬盤驅(qū)動(dòng)器　23
2．3　磁盤的性能　23
2．3．1　吞吐量與傳輸速率　24
2．3．2　訪問(wèn)時(shí)間　24
2．3．3　延遲與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　存儲(chǔ)控制器　30
2．6　邏輯單元號(hào)（LUN）　31
2．7　邏輯卷管理器　33
2．8　塊、文件和對(duì)象級(jí)存儲(chǔ)　35
2．8．1　塊存儲(chǔ)　35
2．8．2　文件存儲(chǔ)　35
2．8．3　基于對(duì)象的存儲(chǔ)　36
2．9　存儲(chǔ)與服務(wù)器之間的連接　37
2．9．1　直連存儲(chǔ)（DAS）　38
2．9．2　網(wǎng)絡(luò)附屬存儲(chǔ)（NAS）　39
2．9．3　存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)　40
2．9．4　iSCSI SAN　47
2．9．5　FCoE（Fibre Channel over Ethernet SANs）　50
2．10　存儲(chǔ)效率技術(shù)　51
2．10．1　精簡(jiǎn)制備（Thin Provisioning）　51
2．10．2　快照　52
2．10．3　克?。–loning）　55
2．10．4　復(fù)制（Replication）　56
2．10．5　重復(fù)數(shù)據(jù)刪除（Deduplication）　56
2．10．6　數(shù)據(jù)壓縮　59
2．10．7　數(shù)據(jù)加密　60
2．10．8　存儲(chǔ)分級(jí)（Storage Tiering）　60
2．10．9　緩存存儲(chǔ)陣列　61
2．11　展望　62
第　2部分 主機(jī)軟硬件的演變
第3章　主機(jī)硬件的演變　66
3．1　計(jì)算能力的提升　66
3．1．1　x86標(biāo)準(zhǔn)架構(gòu)　67
3．1．2　單核、雙核與多核CPU　67
3．1．3　物理核心、虛擬核心與邏輯核心　68
3．1．4　虛擬CPU　69
3．2　主機(jī)總線互聯(lián)方式的演變　71
3．3　閃存產(chǎn)品的問(wèn)世　74
3．3．1　閃存技術(shù)的發(fā)展　74
3．3．2　新一代存儲(chǔ)陣列的缺陷　75
3．4　展望　77
第4章　服務(wù)器虛擬化　78
4．1　虛擬化層　79
4．1．1　類型1的Hypervisor　80
4．1．2　類型2的Hypervisor　81
4．1．3　Docker容器　81
4．2　datastore　83
4．3　虛擬化服務(wù)　87
4．3．1　服務(wù)器或節(jié)點(diǎn)集群　88
4．3．2　VM的遷移　88
4．3．3　高可用性　89
4．3．4　容錯(cuò)　90
4．3．5　計(jì)算負(fù)載均衡　91
4．3．6　存儲(chǔ)遷移　91
4．3．7　存儲(chǔ)負(fù)載均衡　91
4．3．8　配置與管理　92
4．4　虛擬交換　92
4．5　展望　95
第5章　軟件定義存儲(chǔ)　96
5．1　SDS的目標(biāo)　97
5．2　在保留傳統(tǒng)架構(gòu)的同時(shí)提供新的特性　98
5．3　VASA（可感知存儲(chǔ)的vSphere API）與VVol（虛擬卷）　100
5．3．1　使用VVol來(lái)創(chuàng)建粒度更細(xì)的卷　101
5．3．2　通過(guò)VASA學(xué)習(xí)存儲(chǔ)陣列的功能　102
5．3．3　與基于存儲(chǔ)策略的管理進(jìn)行集成　104
5．4　展望　105
第3部分　超融合基礎(chǔ)架構(gòu)
第6章　融合型基礎(chǔ)架構(gòu)　108
6．1　Cisco UCS——邁向融合　109
6．2　融合的系統(tǒng)　113
6．2．1　融合系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)　115
6．2．2　融合系統(tǒng)的劣勢(shì)　115
6．3　展望　117
第7章　HCI的功能　118
7．1　分布式DAS架構(gòu)　119
7．1．1　分布式控制器　120
7．1．2　橫向擴(kuò)展架構(gòu)　121
7．1．3　HCI的性能　121
7．1．4　在硬件發(fā)生故障時(shí)，通過(guò)復(fù)制的方式實(shí)現(xiàn)快速?gòu)?fù)原　122
7．1．5　文件系統(tǒng)　124
7．1．6　配置模型的變化　125
7．1．7　硬件加速　126
7．1．8　網(wǎng)絡(luò)集成　126
7．2　高級(jí)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)功能　128
7．2．1　重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和壓縮　129
7．2．2　糾刪編碼　129
7．2．3　為了災(zāi)難恢復(fù)而執(zhí)行復(fù)制和備份　130
7．2．4　HCI安全　131
7．2．5　HCI的配置、管理和監(jiān)測(cè)　132
7．3　展望　134
第8章　HCI業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)與使用案例　135
8．1　HCI的業(yè)務(wù)優(yōu)勢(shì)　136
8．1．1　快速部署　136
8．1．2　基礎(chǔ)設(shè)施更容易擴(kuò)展　136
8．1．3　IT運(yùn)維模型更加優(yōu)化　137
8．1．4　系統(tǒng)管理更加簡(jiǎn)單　138
8．1．5　在私有云中達(dá)到公有云的敏捷性　138
8．1．6　用較低成本實(shí)現(xiàn)高可用性　139
8．1．7　初始成本低　139
8．1．8　總擁有成本（TCO）降低　140
8．2　HCI的使用案例　140
8．2．1　服務(wù)器虛擬化　141
8．2．2　DevOps　141
8．2．3　虛擬桌面基礎(chǔ)設(shè)施　141
8．2．4　遠(yuǎn)程和分支機(jī)構(gòu)環(huán)境（ROBO）　144
8．2．5　邊緣計(jì)算　146
8．2．6　一級(jí)企業(yè)類應(yīng)用　147
8．2．7　數(shù)據(jù)保護(hù)與災(zāi)難恢復(fù)　148
8．3　展望　150
第4部分　Cisco HyperFlex
第9章　Cisco HyperFlex　152
9．1　HyperFlex的物理組件　153
9．1．1　Cisco HyperFlex混合節(jié)點(diǎn)　155
9．1．2　Cisco HyperFlex全閃存節(jié)點(diǎn)　156
9．1．3　Cisco HyperFlex邊緣節(jié)點(diǎn)　156
9．1．4　Cisco HyperFlex純計(jì)算節(jié)點(diǎn)　156
9．1．5　Cisco UCS 6200和6300 FI（交換矩陣互聯(lián)）　157
9．1．6　Cisco C220/240 M4/M5機(jī)架式服務(wù)器　158
9．1．7　Cisco VIC MLOM接口卡　158
9．1．8　Cisco UCS 5108刀片式機(jī)框　158
9．2　HyperFlex性能基準(zhǔn)測(cè)試　160
9．3　與UCS集成　162
9．3．1　邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案　162
9．3．2　服務(wù)模板與配置文件　163
9．3．3　vNIC模板　165
9．3．4　HyperFlex與外部存儲(chǔ)的集成　167
9．4　Cisco HX數(shù)據(jù)平臺(tái)　168
9．4．1　HX數(shù)據(jù)平臺(tái)控制器　168
9．4．2　VMware ESXi環(huán)境中的HyperFlex　170
9．4．3　Hyper-V環(huán)境中的HyperFlex　171
9．4．4　支持Docker容器與卷驅(qū)動(dòng)器　172
9．4．5　HyperFlex數(shù)據(jù)分發(fā)　174
9．4．6　讀寫操作的細(xì)節(jié)　181
9．5　高級(jí)數(shù)據(jù)服務(wù)　187
9．5．1　重復(fù)數(shù)據(jù)刪除和壓縮　187
9．5．2　快照　188
9．5．3　克隆　189
9．5．4　為實(shí)現(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)，而與遠(yuǎn)程集群執(zhí)行異步本機(jī)復(fù)制　190
9．5．5　在擴(kuò)展集群中，通過(guò)同步本機(jī)復(fù)制來(lái)實(shí)現(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)　190
9．5．6　與第三方備份工具進(jìn)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　安裝步驟　196
10．2　HyperFlex Workload Profiler　198
10．3　HyperFlex Sizer　198
10．4　管理、配置與監(jiān)測(cè)　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的工作負(fù)載優(yōu)化與效率提升　210
11．1　企業(yè)工作負(fù)載面臨的問(wèn)題　210
11．2　HyperFlex與Cisco Tetration　211
11．2．1　數(shù)據(jù)收集　213
11．2．2　Tetration分析集群　213
11．2．3　開放訪問(wèn)　214
11．2．4　使用數(shù)據(jù)　214
11．3　Cisco Workload Optimizer　215
11．4　Cisco AppDynamics　216
11．5　展望　218
第5部分　其他HCI產(chǎn)品
第　12章 VMware vSAN　220
12．1　vSAN的物理組件　221
12．2　vSAN超融合軟件　222
12．2．1　對(duì)象文件系統(tǒng)　223
12．2．2　vSAN datastore　225
12．2．3　vSAN存儲(chǔ)策略　225
12．2．4　緩存　229
12．2．5　I/O操作的具體過(guò)程　230
12．3　vSAN的高級(jí)功能　231
12．3．1　數(shù)據(jù)完整性　232
12．3．2　數(shù)據(jù)加密　232
12．3．3　重復(fù)數(shù)據(jù)刪除與壓縮　233
12．3．4　糾刪編碼（EC）　234
12．3．5　快照　234
12．3．6　克隆　234
12．3．7　在擴(kuò)展集群環(huán)境中通過(guò)vSAN復(fù)制來(lái)實(shí)現(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)　236
12．3．8　vSAN備份以實(shí)現(xiàn)災(zāi)難恢復(fù)　239
12．4　與傳統(tǒng)SAN和NAS的集成　241
12．4．1　vSAN iSCSI目標(biāo)　241
12．4．2　vSAN與VVol　241
12．4．3　支持SMB與NFS　242
12．5　容器的永久存儲(chǔ)　242
12．6　vSAN的管理　242
12．6．1　圖形化界面　242
12．6．2　簡(jiǎn)化安裝　243
12．6．3　連接到云進(jìn)行健康度檢查　243
12．6．4　性能診斷　243
12．6．5　VMware更新管理器　243
12．6．6　vSAN vRealize Operations與Log Insight　243
12．7　vSAN與HyperFlex之間的對(duì)比　244
12．7．1　硬件的對(duì)比　245
12．7．2　縱向擴(kuò)展　245
12．7．3　vSAN內(nèi)核與基于控制器的解決方案　246
12．7．4　完全分布式與部分分布式文件系統(tǒng)　248
12．7．5　一對(duì)一重建與多對(duì)多重建　249
12．7．6　增加純計(jì)算節(jié)點(diǎn)　249
12．7．7　高級(jí)數(shù)據(jù)服務(wù)　249
12．7．8　管理軟件　250
12．7．9　網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)　251
12．8　展望　251
第　13章 Nutanix企業(yè)云平臺(tái)　252
13．1　Nutanix企業(yè)云平臺(tái)　253
13．2　ECP超融合軟件　254
13．2．1　分布式存儲(chǔ)矩陣　254
13．2．2　Nutanix集群組件　256
13．2．3　物理驅(qū)動(dòng)器的分割　257
13．3　I/O路徑　258
13．3．1　寫入I/O　259
13．3．2　讀取I/O　259
13．4　數(shù)據(jù)保護(hù)　260
13．4．1　元數(shù)據(jù)　260
13．4．2　可用性域　261
13．4．3　數(shù)據(jù)路徑彈性　261
13．5　Nutanix高級(jí)功能　262
13．5．1　重復(fù)數(shù)據(jù)刪除　262
13．5．2　數(shù)據(jù)壓縮　263
13．5．3　糾刪編碼　264
13．5．4　磁盤均衡　264
13．5．5　存儲(chǔ)分層　265
13．6　快照與克隆　265
13．6．1　影子克隆　267
13．6．2　Era數(shù)據(jù)庫(kù)服務(wù)　267
13．6．3　備份與復(fù)原、復(fù)制與災(zāi)難恢復(fù)　268
13．7　城域可用性：擴(kuò)展集群　269
13．8　靜態(tài)數(shù)據(jù)加密　270
13．9　Nutanix Acropolis塊服務(wù)　271
13．10　Nutanix Acropolis文件服務(wù)　271
13．11　為Hyper-V提供的支持　273
13．12　Docker容器　273
13．13　配置、管理與監(jiān)測(cè)　273
13．13．1　基礎(chǔ)設(shè)施管理　274
13．13．2　Operational Insight　275
13．13．3　Nutanix工具　276
13．13．4　Calm編排工具　277
13．14　Nutanix的競(jìng)爭(zhēng)格局　277
13．14．1　硬件的比較　279
13．14．2　分布式架構(gòu)　280
13．14．3　日志結(jié)構(gòu)文件系統(tǒng)與就地寫入（Write-in-Place）文件系統(tǒng)　281
13．14．4　數(shù)據(jù)分層　281
13．14．5　重復(fù)數(shù)據(jù)刪除　281
13．14．6　數(shù)據(jù)本地性　283
13．15　展望　285
第　14章 開源——計(jì)算與存儲(chǔ)　287
14．1　OpenStack　288
14．2　Nova　292
14．3　Cinder塊存儲(chǔ)　295
14．4　Swift　296
14．5　Ceph　299
14．6　展望　302
第6部分　超融合網(wǎng)絡(luò)
第　15章 軟件定義網(wǎng)絡(luò)與開源　304
15．1　SDN的背景　304
15．2　覆蓋層與微分段邊緣　306
15．2．1　基于主機(jī)的網(wǎng)絡(luò)　307
15．2．2　基于交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)　309
15．3　交換矩陣　310
15．4　底層網(wǎng)絡(luò)　311
15．5　覆蓋層網(wǎng)絡(luò)　312
15．6　數(shù)據(jù)中心中的微分段　315
15．7　網(wǎng)絡(luò)開源項(xiàng)目　316
15．7．1　Neutron　316
15．7．2　OVS架構(gòu)　319
15．8　OVN—開源SDN　321
15．8．1　Open vSwitch　321
15．8．2　OVN　323
15．9　各個(gè)廠商的開源狀態(tài)　328
15．10　展望　329
第　16章 VMware NSX　330
16．1　在NSX中設(shè)置和執(zhí)行策略　331
16．1．1　安全組　331
16．1．2　安全策略　332
16．1．3　實(shí)施策略　333
16．2　NSX管理器與控制器集群　333
16．2．1　NSX管理器　334
16．2．2　NSX控制器集群　335
16．3　VXLAN對(duì)vDS的改進(jìn)　335
16．4　避免泛洪　337
16．5　NSX二層交換與三層路由　337
16．5．1　NSX二層交換　338
16．5．2　NSX IP路由　338
16．6　處理多目的流量　341
16．6．1　基本的組播模型（不采用優(yōu)化技術(shù)）　341
16．6．2　復(fù)制的單播方式　343
16．7　展望　344
第　17章 以應(yīng)用為中心的基礎(chǔ)設(shè)施　345
17．1　Cisco以應(yīng)用為中心的基礎(chǔ)設(shè)施　346
17．2　ACI的微分段結(jié)構(gòu)　347
17．2．1　端點(diǎn)組　347
17．2．2　應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)配置文件　349
17．2．3　服務(wù)圖　352
17．2．4　ACI的Tetration模型　353
17．3　Cisco應(yīng)用策略基礎(chǔ)設(shè)施控制器　354
17．4　ACI域　356
17．4．1　虛擬機(jī)管理域　356
17．4．2　物理域和外部域　358
17．5　ACI矩陣的交換與路由結(jié)構(gòu)　359
17．5．1　Tenant（租戶）　360
17．5．2　VRF　360
17．5．3　橋接域　360
17．5．4　EPG　360
17．6　與ACI矩陣的虛擬和物理連接　361
17．6．1　矩陣與外界的虛擬連接　361
17．6．2　矩陣與外界的物理連接　362
17．7　ACI的路由與交換術(shù)語(yǔ)　363
17．8　ACI底層網(wǎng)絡(luò)　365
17．8．1　處理外部路由　366
17．8．2　ACI矩陣負(fù)載分擔(dān)　367
17．9　ACI覆蓋層與VXLAN　368
17．9．1　VXLAN實(shí)例ID　370
17．9．2　覆蓋層中的二層交換　372
17．9．3　覆蓋層中的三層交換/路由　375
17．10　覆蓋層中的組播與底層中的組播　377
17．11　ACI多部署點(diǎn)　378
17．12　ACI多站點(diǎn)　379
17．13　ACI Anywhere　380
17．14　ACI與NSX之間的比較　381
17．14．1　策略設(shè)置　382
17．14．2　策略實(shí)現(xiàn)　382
17．14．3　VXLAN的性能需求　383
17．14．4　控制平面的穩(wěn)定性　383
17．14．5　數(shù)據(jù)平面的性能　384
17．14．6　矩陣中的自動(dòng)化與可視化　385
17．14．7　網(wǎng)絡(luò)學(xué)習(xí)曲線　385
17．15　展望　386
第7部分　公有云、私有云、混合云與多云
第　18章 公有云　389
18．1　云服務(wù)　389
18．1．1　基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)　390
18．1．2　平臺(tái)即服務(wù)　391
18．1．3　軟件即服務(wù)　391
18．2　亞馬遜Web服務(wù)　392
18．2．1　AWS全球基礎(chǔ)設(shè)施的區(qū)域和可用區(qū)　393
18．2．2　聯(lián)網(wǎng)　395
18．2．3　存儲(chǔ)　398
18．3　在AWS中啟動(dòng)多層應(yīng)用　402
18．3．1　計(jì)算實(shí)例　402
18．3．2　Amazon機(jī)器鏡像　403
18．3．3　安全組　403
18．3．4　身份和訪問(wèn)管理　404
18．3．5　啟動(dòng)EC2實(shí)例　405
18．3．6　云監(jiān)測(cè)　409
18．4　云自動(dòng)化　410
18．4．1　基礎(chǔ)設(shè)施即代碼　410
18．4．2　軟件開發(fā)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　自動(dòng)化和編排　418
19．2　Cisco UCS Director　420
19．2．1　UCS Director策略　420
19．2．2　虛擬數(shù)據(jù)中心　422
19．2．3　編排的概念　423
19．2．4　目錄　424
19．3　UCSD和HyperFlex之間的集成　424
19．3．1　UCSD接口　426
19．3．2　將API和基礎(chǔ)設(shè)施作為代碼　427
19．4　展望　430
第　20章 混合云與多云　431
20．1　為什么要使用混合云　432
20．2　為什么要使用多云　434
20．3　Cisco CloudCenter　438
20．4　展望　441