导语

  

内容提要

  

    超融合基础架构（Hyperconverged Infrastructure，HCI）是一种集成了虚拟计算资源和存储设备的信息基础架构。在这样的架构环境中，同一套单元设备中不但具备计算、网络、存储和服务虚拟化等资源和技术，还包括备份软件、快照技术、重复数据删除、在线数据压缩等元素，而且多套单元设备可以通过网络聚合起来，实现模块化的无缝横向扩展，实现统一的资源池。超融合基础架构可以为数据中心带来最优的效率、灵活性、规模、成本和数据保护。
    本书作为为数不多的超融合架构图书，深入浅出地介绍了相关的知识和用例，并从独立于厂商的角度对各个厂商（比如Nutanix、VMware等）的HCI解决方案进行了对比。本书共分为7大部分，总计20章，内容涵盖了数据中心网络与存储基础、主机软硬件的演变、超融合基础架构、Cisco HyperFlex产品介绍、其他厂商的HCI产品介绍（比如VMware的vSAN和Nutanix的企业云平台）、超融合网络、公有云/私有云/混合云与多云等。
    无论读者之前所涉技术领域是存储、计算、虚拟化、交换/路由、自动化，还是公共云平台，都可以通过本书来了解HCI的细枝末节（比如规划、集成、部署、管理、策略、安全等），从而为数据中心的设计、实施、部署和研发提供助力。

    山姆·哈拉比，Sam Halabi是业内知名人士，在信息技术、多云、超融合、企业软件和数据中心领域拥有丰富的经验。Sam是一位值得信赖的技术顾问，可以在执行层面与客户建立良好的关系，擅长把负责的技术与商业利益联系起来。Sam多年来一直供职于美国和国际知名企业，负责领导售前、销售、咨询、营销和业务开发工作，旨在针对企业建立可扩展的数据中心。Sam是VirtuService公司的创始人，这家公司的主要业务是在私有云、混合云、公有云和多云领域提供客户服务和IT咨询服务。

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
  1.1  数据中心的IT设备
    1.1.1  网络设备
    1.1.2  联网服务
  1.2  多级数据网络架构
  1.3  当前设计方案所面临的挑战
    1.3.1  各级之间的流量比例不均
    1.3.2  VLAN在扩展之后形成了扁平的大二层网络
    1.3.3  各级之间的流量转发会导致延迟
    1.3.4  对IP子网稀缺的问题束手无策
    1.3.5  广播、未知单播和组播（BUM）流量的泛洪
    1.3.6  使用生成树来防止网络出现环路
    1.3.7  防火墙负担过重
  1.4  展望
第2章  存储网络：当前的设计方案
  2.1  从存储的角度看多级设计方案
  2.2  磁盘驱动器的类型
    2.2.1  硬盘驱动器
    2.2.2  固态硬盘驱动器
  2.3  磁盘的性能
    2.3.1  吞吐量与传输速率
    2.3.2  访问时间
    2.3.3  延迟与IOPS
  2.4  RAID
    2.4.1  RAID 0
    2.4.2  RAID 1
    2.4.3  RAID 1+0
    2.4.4  RAID 0+1
    2.4.5  RAID 5
    2.4.6  RAID 6
  2.5  存储控制器
  2.6  逻辑单元号（LUN）
  2.7  逻辑卷管理器
  2.8  块、文件和对象级存储
    2.8.1  块存储
    2.8.2  文件存储
    2.8.3  基于对象的存储
  2.9  存储与服务器之间的连接
    2.9.1  直连存储（DAS）
    2.9.2  网络附属存储（NAS）
    2.9.3  存储区域网络
    2.9.4  iSCSI SAN
    2.9.5  FCoE（Fibre Channel over Ethernet SANs）
  2.10  存储效率技术
    2.10.1  精简制备（Thin Provisioning）
    2.10.2  快照
    2.10.3  克隆（Cloning）
    2.10.4  复制（Replication）
    2.10.5  重复数据删除（Deduplication）
    2.10.6  数据压缩
    2.10.7  数据加密
    2.10.8  存储分级（Storage Tiering）
    2.10.9  缓存存储阵列
  2.11  展望
第2部分  主机软硬件的演变
第3章  主机硬件的演变
  3.1  计算能力的提升
    3.1.1  x86标准架构
    3.1.2  单核、双核与多核CPU
    3.1.3  物理核心、虚拟核心与逻辑核心
    3.1.4  虚拟CPU
  3.2  主机总线互联方式的演变
  3.3  闪存产品的问世
    3.3.1  闪存技术的发展
    3.3.2  新一代存储阵列的缺陷
  3.4  展望
第4章  服务器虚拟化
  4.1  虚拟化层
    4.1.1  类型1的Hypervisor
    4.1.2  类型2的Hypervisor
    4.1.3  Docker容器
  4.2  datastore
  4.3  虚拟化服务
    4.3.1  服务器或节点集群
    4.3.2  VM的迁移
    4.3.3  高可用性
    4.3.4  容错
    4.3.5  计算负载均衡
    4.3.6  存储迁移
    4.3.7  存储负载均衡
    4.3.8  配置与管理
  4.4  虚拟交换
  4.5  展望
第5章  软件定义存储
  5.1  SDS的目标
  5.2  在保留传统架构的同时提供新的特性
  5.3  VASA（可感知存储的vSphere API）与VVol（虚拟卷）
    5.3.1  使用VVol来创建粒度更细的卷
    5.3.2  通过VASA学习存储阵列的功能
    5.3.3  与基于存储策略的管理进行集成
  5.4  展望
第3部分  超融合基础架构
第6章  融合型基础架构
  6.1  Cisco UCS——迈向融合
  6.2  融合的系统
    6.2.1  融合系统的优势
    6.2.2  融合系统的劣势
  6.3  展望
第7章  HCI的功能
  7.1  分布式DAS架构
    7.1.1  分布式控制器
    7.1.2  横向扩展架构
    7.1.3  HCI的性能
    7.1.4  在硬件发生故障时，通过复制的方式实现快速复原
    7.1.5  文件系统
    7.1.6  配置模型的变化
    7.1.7  硬件加速
    7.1.8  网络集成
  7.2  高级数据存储功能
    7.2.1  重复数据删除和压缩
    7.2.2  纠删编码
    7.2.3  为了灾难恢复而执行复制和备份
    7.2.4  HCI安全
    7.2.5  HCI的配置、管理和监测
  7.3  展望
第8章  HCI业务优势与使用案例
  8.1  HCI的业务优势
    8.1.1  快速部署
    8.1.2  基础设施更容易扩展
    8.1.3  IT运维模型更加优化
    8.1.4  系统管理更加简单
    8.1.5  在私有云中达到公有云的敏捷性
    8.1.6  用较低成本实现高可用性
    8.1.7  初始成本低
    8.1.8  总拥有成本（TCO）降低
  8.2  HCI的使用案例
    8.2.1  服务器虚拟化
    8.2.2  DevOps
    8.2.3  虚拟桌面基础设施
    8.2.4  远程和分支机构环境（ROBO）
    8.2.5  边缘计算
    8.2.6  一级企业类应用
    8.2.7  数据保护与灾难恢复
  8.3  展望
第4部分  Cisco HyperFlex
第9章  Cisco HyperFlex
  9.1  HyperFlex的物理组件
    9.1.1  Cisco HyperFlex混合节点
    9.1.2  Cisco HyperFlex全闪存节点
    9.1.3  Cisco HyperFlex边缘节点
    9.1.4  Cisco HyperFlex纯计算节点
    9.1.5  Cisco UCS 6200和6300 FI（交换矩阵互联）
    9.1.6  Cisco C220/240 M4/M5机架式服务器
    9.1.7  Cisco VIC MLOM接口卡
    9.1.8  Cisco UCS 5108刀片式机框
  9.2  HyperFlex性能基准测试
  9.3  与UCS集成
    9.3.1  逻辑网络设计方案
    9.3.2  服务模板与配置文件
    9.3.3  vNIC模板
    9.3.4  HyperFlex与外部存储的集成
  9.4  Cisco HX数据平台
    9.4.1  HX数据平台控制器
    9.4.2  VMware ESXi环境中的HyperFlex
    9.4.3  Hyper-V环境中的HyperFlex
    9.4.4  支持Docker容器与卷驱动器
    9.4.5  HyperFlex数据分发
    9.4.6  读写操作的细节
  9.5  高级数据服务
    9.5.1  重复数据删除和压缩
    9.5.2  快照
    9.5.3  克隆
    9.5.4  为实现灾难恢复，而与远程集群执行异步本机复制
    9.5.5  在扩展集群中，通过同步本机复制来实现灾难恢复
    9.5.6  与第三方备份工具进行集成
    9.5.7  HyperFlex安全
  9.6  展望
第10章  部署、配置和管理HyperFlex
  10.1  安装步骤
  10.2  HyperFlex Workload Profiler
  10.3  HyperFlex Sizer
  10.4  管理、配置与监测
    10.4.1  Cisco HyperFlex Connect HTML5管理界面
    10.4.2  VMware vSphere Management插件
    10.4.3  Cisco Intersight
  10.5  展望
第11章  HyperFlex的工作负载优化与效率提升
  11.1  企业工作负载面临的问题
  11.2  HyperFlex与Cisco Tetration
    11.2.1  数据收集
    11.2.2  Tetration分析集群
    11.2.3  开放访问
    11.2.4  使用数据
  11.3  Cisco Workload Optimizer
  11.4  Cisco AppDynamics
  11.5  展望
第5部分  其他HCI产品
第12章  VMware vSAN
  12.1  vSAN的物理组件
  12.2  vSAN超融合软件
    12.2.1  对象文件系统
    12.2.2  vSAN datastore
    12.2.3  vSAN存储策略
    12.2.4  缓存
    12.2.5  I/O操作的具体过程
  12.3  vSAN的高级功能
    12.3.1  数据完整性
    12.3.2  数据加密
    12.3.3  重复数据删除与压缩
    12.3.4  纠删编码（EC）
    12.3.5  快照
    12.3.6  克隆
    12.3.7  在扩展集群环境中通过vSAN复制来实现灾难恢复
    12.3.8  vSAN备份以实现灾难恢复
  12.4  与传统SAN和NAS的集成
    12.4.1  vSAN iSCSI目标
    12.4.2  vSAN与VVol
    12.4.3  支持SMB与NFS
  12.5  容器的永久存储
  12.6  vSAN的管理
    12.6.1  图形化界面
    12.6.2  简化安装
    12.6.3  连接到云进行健康度检查
    12.6.4  性能诊断
    12.6.5  VMware更新管理器
    12.6.6  vSAN vRealize Operations与Log Insight
  12.7  vSAN与HyperFlex之间的对比
    12.7.1  硬件的对比
    12.7.2  纵向扩展
    12.7.3  vSAN内核与基于控制器的解决方案
    12.7.4  完全分布式与部分分布式文件系统
    12.7.5  一对一重建与多对多重建
    12.7.6  增加纯计算节点
    12.7.7  高级数据服务
    12.7.8  管理软件
    12.7.9  网络互联
  12.8  展望
第13章  Nutanix企业云平台
  13.1  Nutanix企业云平台
  13.2  ECP超融合软件
    13.2.1  分布式存储矩阵
    13.2.2  Nutanix集群组件
    13.2.3  物理驱动器的分割
  13.3  I/O路径
    13.3.1  写入I/O
    13.3.2  读取I/O
  13.4  数据保护
    13.4.1  元数据
    13.4.2  可用性域
    13.4.3  数据路径弹性
  13.5  Nutanix高级功能
    13.5.1  重复数据删除
    13.5.2  数据压缩
    13.5.3  纠删编码
    13.5.4  磁盘均衡
    13.5.5  存储分层
  13.6  快照与克隆
    13.6.1  影子克隆
    13.6.2  Era数据库服务
    13.6.3  备份与复原、复制与灾难恢复
  13.7  城域可用性：扩展集群
  13.8  静态数据加密
  13.9  Nutanix Acropolis块服务
  13.10  Nutanix Acropolis文件服务
  13.11  为Hyper-V提供的支持
  13.12  Docker容器
  13.13  配置、管理与监测
    13.13.1  基础设施管理
    13.13.2  Operational Insight
    13.13.3  Nutanix工具
    13.13.4  Calm编排工具
  13.14  Nutanix的竞争格局
    13.14.1  硬件的比较
    13.14.2  分布式架构
    13.14.3  日志结构文件系统与就地写入（Write-in-Place）文件系统
    13.14.4  数据分层
    13.14.5  重复数据删除
    13.14.6  数据本地性
  13.15  展望
第14章  开源——计算与存储
  14.1  OpenStack
  14.2  Nova
  14.3  Cinder块存储
  14.4  Swift
  14.5  Ceph
  14.6  展望
第6部分  超融合网络
第15章  软件定义网络与开源
  15.1  SDN的背景
  15.2  覆盖层与微分段边缘
    15.2.1  基于主机的网络
    15.2.2  基于交换机的网络
  15.3  交换矩阵
  15.4  底层网络
  15.5  覆盖层网络
  15.6  数据中心中的微分段
  15.7  网络开源项目
    15.7.1  Neutron
    15.7.2  OVS架构
  15.8  OVN—开源SDN
    15.8.1  Open vSwitch
    15.8.2  OVN
  15.9  各个厂商的开源状态
  15.10  展望
第16章  VMware NSX
  16.1  在NSX中设置和执行策略
    16.1.1  安全组
    16.1.2  安全策略
    16.1.3  实施策略
  16.2  NSX管理器与控制器集群
    16.2.1  NSX管理器
    16.2.2  NSX控制器集群
  16.3  VXLAN对vDS的改进
  16.4  避免泛洪
  16.5  NSX二层交换与三层路由
    16.5.1  NSX二层交换
    16.5.2  NSX IP路由
  16.6  处理多目的流量
    16.6.1  基本的组播模型（不采用优化技术）
    16.6.2  复制的单播方式
  16.7  展望
第17章  以应用为中心的基础设施
  17.1  Cisco以应用为中心的基础设施
  17.2  ACI的微分段结构
    17.2.1  端点组
    17.2.2  应用网络配置文件
    17.2.3  服务图
    17.2.4  ACI的Tetration模型
  17.3  Cisco应用策略基础设施控制器
  17.4  ACI域
    17.4.1  虚拟机管理域
    17.4.2  物理域和外部域
  17.5  ACI矩阵的交换与路由结构
    17.5.1  Tenant（租户）
    17.5.2  VRF
    17.5.3  桥接域
    17.5.4  EPG
  17.6  与ACI矩阵的虚拟和物理连接
    17.6.1  矩阵与外界的虚拟连接
    17.6.2  矩阵与外界的物理连接
  17.7  ACI的路由与交换术语
  17.8  ACI底层网络
    17.8.1  处理外部路由
    17.8.2  ACI矩阵负载分担
  17.9  ACI覆盖层与VXLAN
    17.9.1  VXLAN实例ID
    17.9.2  覆盖层中的二层交换
    17.9.3  覆盖层中的三层交换/路由
  17.10  覆盖层中的组播与底层中的组播
  17.11  ACI多部署点
  17.12  ACI多站点
  17.13  ACI Anywhere
  17.14  ACI与NSX之间的比较
    17.14.1  策略设置
    17.14.2  策略实现
    17.14.3  VXLAN的性能需求
    17.14.4  控制平面的稳定性
    17.14.5  数据平面的性能
    17.14.6  矩阵中的自动化与可视化
    17.14.7  网络学习曲线
  17.15  展望
第7部分  公有云、私有云、混合云与多云
第18章  公有云
  18.1  云服务
    18.1.1  基础设施即服务
    18.1.2  平台即服务
    18.1.3  软件即服务
  18.2  亚马逊Web服务
    18.2.1  AWS全球基础设施的区域和可用区
    18.2.2  联网
    18.2.3  存储
  18.3  在AWS中启动多层应用
    18.3.1  计算实例
    18.3.2  Amazon机器镜像
    18.3.3  安全组
    18.3.4  身份和访问管理
    18.3.5  启动EC2实例
    18.3.6  云监测
  18.4  云自动化
    18.4.1  基础设施即代码
    18.4.2  软件开发工具包
  18.5  展望
第19章  私有云
  19.1  什么是私有云
    19.1.1  融合和超融合
    19.1.2  自动化和编排
  19.2  Cisco UCS Director
    19.2.1  UCS Director策略
    19.2.2  虚拟数据中心
    19.2.3  编排的概念
    19.2.4  目录
  19.3  UCSD和HyperFlex之间的集成
    19.3.1  UCSD接口
    19.3.2  将API和基础设施作为代码
  19.4  展望
第20章  混合云与多云
  20.1  为什么要使用混合云
  20.2  为什么要使用多云
  20.3  Cisco CloudCenter
  20.4  展望