雲數據中心網路技術

《雲數據中心網路技術》是2019年8月人民郵電出版社出版的圖書，作者是[美]李（Gary Lee）。

基本介紹

• 書名：雲數據中心網路技術
• 作者：[美]李（Gary Lee）
• 出版社：人民郵電出版社
• 出版時間：2019年8月
• 頁數：187 頁
• 定價：49 元
• 開本：16 開
• 裝幀：平裝
• ISBN：9787115405180

內容簡介

本書聚焦於數據中心內部的網路，所討論的話題集中在大型雲數據中心內部組網所需的設備、軟體和標準。主要內容包括：雲計算和雲端網路互連概述，數據中心的演變，交換結構技術，雲數據中心網路拓撲結構，網路虛擬化，軟體定義網路，等等。

圖書目錄

第 1章　歡迎來到雲網路 1

1.1　介紹 1

1.2　網路基礎 2

1.2.1　網路協定棧 2

1.2.2　包與幀 3

1.2.3　網路設備 3

1.2.4　互連 4

1.3　什麼是雲數據中心 4

1.4　什麼是雲網路 5

1.5　雲網路的特徵 5

1.5.1　乙太網的使用 5

1.5.2　虛擬化 6

1.5.3　融合 6

1.5.4　可擴展性 7

1.5.5　軟體 7

1.6　本書概要 8

第 2章　數據中心的演變：從大型機到雲 9

2.1　數據中心的演變 9

2.1.1　早期的大型機 10

2.1.2　小型機 10

2.1.3　伺服器 11

2.1.4　企業數據中心 11

2.1.5　雲數據中心 12

2.1.6　虛擬化數據中心 13

2.2　計算機網路 14

2.2.1　專用鏈路 14

2.2.2　ARPANET 14

2.2.3　TCP/IP 15

2.2.4　多協定標籤交換 16

2.2.5　SONET/SDH 17

2.2.6　異步傳輸模式 18

2.2.7　令牌環/令牌匯流排 19

2.2.8　乙太網 20

2.2.9　光纖信道 20

2.2.10　InfiniBand 20

2.3　乙太網 21

2.3.1　乙太網的歷史 21

2.3.2　乙太網綜述 22

2.3.3　電信級乙太網 23

2.4　企業 VS. 雲數據中心 25

2.4.1　企業數據中心網路 25

2.4.2　雲數據中心網路 26

2.5　遷移到雲 27

2.5.1　驅動力 28

2.5.2　雲的類型 29

2.5.3　公有雲服務 30

2.6　本章回顧 31

第3章　交換結構技術 32

3.1　交換結構架構概述 32

3.1.1　共享匯流排架構 33

3.1.2　共享匯流排的性能缺陷 33

3.1.3　共享記憶體架構 34

3.1.4　共享記憶體的性能缺陷 34

3.1.5　縱橫式交換機 35

3.1.6　縱橫式交換機的性能

缺陷 36

3.1.7　同步串列交換 36

3.1.8　同步串列架構的性能

缺陷 37

3.2　交換結構的拓撲結構 37

3.2.1　環型拓撲結構 38

3.2.2　網狀拓撲結構 38

3.2.3　星型拓撲結構 39

3.2.4　胖樹拓撲結構 40

3.3　擁塞管理 41

3.3.1　擁塞的原因 41

3.3.2　負載均衡算法 42

3.3.3　通信量緩衝 43

3.4　流量控制 44

3.4.1　鏈路級流量控制 44

3.4.2　虛擬輸出佇列 46

3.4.3　多級交換結構流量控制 47

3.5　通信量管理 48

3.5.1　幀分類引擎 48

3.5.2　多級調度 48

3.5.3　通信量調整 50

3.6　交換機晶片架構示例 51

3.6.1　基於信元的設計 51

3.6.2　輸入輸出排隊設計 53

3.6.3　輸出排隊共享記憶體設計 54

3.7　本章回顧 56

第4章　雲數據中心網路拓撲結構 57

4.1　傳統多層企業級網路 57

4.1.1　成本因素 57

4.1.2　性能因素 59

4.2　數據中心網路交換機類型 60

4.2.1　虛擬交換機 60

4.2.2　ToR交換機 61

4.2.3　EoR交換機 63

4.2.4　結構擴展器 64

4.2.5　匯聚交換機與核心交

換機 64

4.3　扁平化數據中心網路 65

4.3.1　數據中心通信模式 65

4.3.2　ToR交換機功能 67

4.3.3　核心交換機功能 68

4.4　機架規模架構 70

4.4.1　資源的分布 71

4.4.2　微型伺服器 72

4.5　網路功能虛擬化 73

4.6　本章回顧 75

第5章　數據中心網路標準 76

5.1　乙太網數據速率標準 76

5.1.1　10GbE 77

5.1.2　40GbE和100GbE 77

5.2　虛擬區域網路 78

5.3　數據中心橋接 79

5.3.1　基於優先權的流量控制 80

5.3.2　增強傳輸選擇 81

5.3.3　量化擁塞通知 83

5.3.4　數據中心橋接交換協定 84

5.4　提高網路頻寬 84

5.4.1　生成樹 85

5.4.2　等價多路徑路由 85

5.4.3　最短路徑橋接 86

5.4.4　多鏈路透明互聯 87

5.5　遠程直接記憶體訪問 88

5.5.1　數據中心需求 89

5.5.2　網際網路廣域RDMA

協定 89

5.5.3　融合乙太網上的RDMA 90

5.6　本章回顧 90

第6章　伺服器虛擬化與網路 92

6.1　虛擬機概述 92

6.1.1　管理程式 93

6.1.2　VMware 94

6.1.3　微軟 94

6.2　虛擬交換 94

6.2.1　vSphere分散式交換機 95

6.2.2　Hyper-V虛擬交換機 96

6.2.3　Open vSwitch 97

6.2.4　虛擬機設備佇列 97

6.3　PCIe接口 98

6.3.1　背景知識 99

6.3.2　單根IO虛擬化 100

6.3.3　多根IO虛擬化 102

6.4　邊緣虛擬橋接 102

6.4.1　虛擬乙太網連線埠聚合 103

6.4.2　虛擬網路標籤 104

6.4.3　行業套用 104

6.5　虛擬機遷移 105

6.5.1　記憶體遷移 105

6.5.2　網路遷移 106

6.5.3　供應商解決方案 107

6.6　本章回顧 108

第7章　網路虛擬化 109

7.1　多租戶環境 109

7.1.1　網路需求 110

7.1.2　MAC地址學習 110

7.2　傳統網路隧道協定 111

7.2.1　Q-in-Q 111

7.2.2　MPLS 112

7.2.3　VN-Tag 113

7.3　VXLAN 114

7.3.1　幀格式 114

7.3.2　VTEP封裝 115

7.3.3　VTEP拆封 116

7.4　NVGRE 117

7.4.1　通用路由封裝 118

7.4.2　幀格式 118

7.4.3　NVE封裝 118

7.4.4　NVE拆封 119

7.5　隧道位置 120

7.5.1　虛擬交換機 121

7.5.2　網卡 121

7.5.3　ToR交換機 121

7.6　負載均衡 122

7.6.1　基於散列的算法 122

7.6.2　等價多路徑路由 123

7.7　本章回顧 124

第8章　存儲網路 125

8.1　存儲器背景知識 125

8.1.1　存儲層次結構 126

8.1.2　硬碟驅動器 127

8.1.3　快閃記憶體 127

8.1.4　直連存儲 128

8.1.5　存儲區域網路 129

8.1.6　網路連線存儲 130

8.2　最存儲技術 130

8.2.1　對象存儲和元數據 131

8.2.2　數據保護與恢復 131

8.2.3　重複數據刪除 134

8.3　存儲通信協定 135

8.3.1　SCSI 135

8.3.2　SATA 135

8.3.3　SAS 136

8.3.4　光纖信道 137

8.4　網路融合 138

8.4.1　需求 138

8.4.2　網路檔案系統和伺服器

訊息塊 139

8.4.3　iSCSI 139

8.4.4　FCoE 140

8.4.5　行業套用 142

8.5　軟體定義存儲 142

8.5.1　存儲抽象 142

8.5.2　存儲虛擬化 143

8.5.3　開放接口 143

8.6　雲數據中心存儲 143

8.6.1　分散式存儲 143

8.6.2　數據中心POD 144

8.6.3　機架規模架構 144

8.7　本章回顧 146

第9章　軟體定義網路 147

9.1　數據中心軟體背景知識 147

9.1.1　傳統數據中心網路軟

件 148

9.1.2　不斷發展的數據中心

需求 148

9.1.3　應用程式編程接口 148

9.1.4　軟體定義數據中心 149

9.2　OpenStack 150

9.3　OpenFlow 151

9.3.1　Open API 153

9.3.2　轉發表的實現 153

9.3.3　行業套用 154

9.4　網路功能虛擬化 154

9.4.1　背景知識 155

9.4.2　網路安全 156

9.4.3　負載均衡 157

9.4.4　網路監控 158

9.4.5　實施 158

9.4.6　Open Daylight基金會 158

9.5　SDN部署 159

9.5.1　控制器的位置 159

9.5.2　網路邊緣處的SDN 160

9.6　本章回顧 161

第 10章　高性能計算網路 162

10.1　HPC系統架構 162

10.1.1　大型計算節點 163

10.1.2　計算節點陣列 163

10.2　多插座CPU板 163

10.2.1　超傳輸技術 164

10.2.2　英特爾快速通道互連 165

10.2.3　RapidIO 165

10.2.4　PCIe NTB 165

10.3　HPC網路標準 166

10.3.1　交換結構 167

10.3.2　Myrinet 167

10.3.3　InfiniBand 168

10.3.4　乙太網 168

10.4　HPC網路性能因素