云計(jì)算時(shí)代的數(shù)據(jù)中心

內(nèi)容概要

云計(jì)算的基本單位是數(shù)據(jù)中心，所以數(shù)據(jù)中心在云計(jì)算時(shí)代的作用就類似于個(gè)人計(jì)算機(jī)在PC時(shí)代的作用。本書從數(shù)據(jù)中心的基本構(gòu)成入手，介紹了一個(gè)典型數(shù)據(jù)中心的基本硬件和軟件，并分別從數(shù)據(jù)中心的硬件架構(gòu)、供電系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、可靠性、存儲(chǔ)系統(tǒng)及數(shù)據(jù)保護(hù)、能耗、成本核算模型等方面詳細(xì)講述了如何從設(shè)計(jì)者和構(gòu)建者的角度去解構(gòu)一個(gè)數(shù)據(jù)中心。

書籍目錄

第1章 簡 介
1.1 云計(jì)算簡介1
1.2 云計(jì)算中的數(shù)據(jù)中心3
1.2.1 什么是數(shù)據(jù)中心3
1.2.2 數(shù)據(jù)中心的特點(diǎn)4
第2章 云計(jì)算的基本物理單元—— 數(shù)據(jù)中心
2.1 數(shù)據(jù)中心體系結(jié)構(gòu)簡介7
2.1.1 存儲(chǔ)7
2.1.2 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)8
2.1.3 數(shù)據(jù)層次9
2.1.4 延遲、帶寬、容量的量化描述10
2.1.5 能源利用11
2.1.6 故障處理11
2.2 數(shù)據(jù)中心硬件構(gòu)建模塊12
2.3 數(shù)據(jù)中心層次分類18
2.4 數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)18
2.4.1 UPS系統(tǒng)19
2.4.2 配電單元20
2.5 數(shù)據(jù)中心冷卻系統(tǒng)20
2.5.1 CRAC單元21
2.5.2 免費(fèi)冷卻21
2.5.3 氣流考慮22
2.5.4 機(jī)柜內(nèi)冷卻22
2.5.5 集裝箱數(shù)據(jù)中心23
2.6 工作負(fù)載和軟件架構(gòu)23
2.6.1 數(shù)據(jù)中心還是桌面計(jì)算機(jī)24
2.6.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)25
2.6.3 集群級(jí)軟件系統(tǒng)27
2.6.4 應(yīng)用級(jí)軟件29
2.6.5 系統(tǒng)監(jiān)控33
第3章 數(shù)據(jù)中心的操作系統(tǒng)
3.1 數(shù)據(jù)中心的操作系統(tǒng)概述35
3.1.1 背景35
3.1.2 設(shè)計(jì)目標(biāo)36
3.2 總體框架及系統(tǒng)架構(gòu)37
3.3 數(shù)據(jù)中心的操作系統(tǒng)解構(gòu)38
3.3.1 系統(tǒng)接入子系統(tǒng)39
3.3.2 數(shù)據(jù)管理子系統(tǒng)41
3.3.3 虛擬網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)42
3.3.4 虛擬運(yùn)行環(huán)境子系統(tǒng)43
3.3.5 用戶管理和安全管理子系統(tǒng)44
3.4 案例分析45
3.4.1 注冊(cè)和登錄46
3.4.2 虛擬機(jī)實(shí)例管理48
3.4.3 虛擬機(jī)鏡像管理57
3.4.4 虛擬機(jī)磁盤管理59
3.4.5 虛擬機(jī)高級(jí)設(shè)置63
3.4.6 基于Web的在線云存儲(chǔ)空間68
第4章 數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)
4.1 概述72
4.1.1 數(shù)據(jù)爆炸72
4.1.2 數(shù)據(jù)服務(wù)類型73
4.1.3 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與保護(hù)面臨的挑戰(zhàn)73
4.1.4 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求75
4.2 重復(fù)數(shù)據(jù)刪除技術(shù)77
4.2.1 概述77
4.2.2 相關(guān)工作80
4.2.3 ADMAD歸檔存儲(chǔ)體系結(jié)構(gòu)88
4.2.4 應(yīng)用驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)切分算法92
4.2.5 文件歸檔及獲取97
4.2.6 測(cè)試和評(píng)價(jià)99
4.2.7 下一步工作103
4.3 大規(guī)模歸檔存儲(chǔ)系統(tǒng)可靠性保障103
4.3.1 解決重復(fù)數(shù)據(jù)刪除與可靠性的矛盾103
4.3.2 相關(guān)工作105
4.3.3 R-ADMAD系統(tǒng)架構(gòu)108
4.3.4 基于糾錯(cuò)碼ECC的數(shù)據(jù)冗余編碼及分布110
4.3.5 動(dòng)態(tài)的分布式數(shù)據(jù)恢復(fù)112
4.3.6 數(shù)據(jù)歸檔和獲取算法114
4.3.7 實(shí)驗(yàn)和評(píng)價(jià)116
4.3.8 下一步工作126
4.4 大規(guī)模歸檔存儲(chǔ)系統(tǒng)性能優(yōu)化技術(shù)127
4.4.1 相關(guān)工作128
4.4.2 帶重復(fù)數(shù)據(jù)刪除的歸檔存儲(chǔ)系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)模型129
4.4.3 基于內(nèi)容的數(shù)據(jù)片段標(biāo)志符并行計(jì)算方法131
4.4.4 存儲(chǔ)流水線133
4.4.5 實(shí)驗(yàn)和評(píng)價(jià)134
4.5 大規(guī)模存儲(chǔ)系統(tǒng)服務(wù)質(zhì)量保證技術(shù)138
4.5.1 相關(guān)工作140
4.5.2 數(shù)據(jù)訪問特點(diǎn)與分析142
4.5.3 網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的服務(wù)質(zhì)量調(diào)度機(jī)制144
4.5.4 實(shí)驗(yàn)和評(píng)價(jià)152
第5章 數(shù)據(jù)中心的可靠性
5.1 數(shù)據(jù)中心可靠性的重要性159
5.2 數(shù)據(jù)中心可靠性挑戰(zhàn)160
5.3 數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)可靠性161
5.3.1 系統(tǒng)軟件可靠性162
5.3.2 系統(tǒng)硬件可靠性163
5.3.3 系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠性164
5.4 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)可靠性165
5.4.1 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備可靠性166
5.4.2 鏈路可靠性167
第6章 數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)安全
6.1 云備份及遠(yuǎn)程容災(zāi)技術(shù)168
6.1.1 云備份技術(shù)168
6.1.2 持續(xù)數(shù)據(jù)保護(hù)169
6.1.3 遠(yuǎn)程容災(zāi)172
6.2 云存儲(chǔ)中的數(shù)據(jù)安全174
6.2.1 磁盤加密技術(shù)175
6.2.2 身份認(rèn)證技術(shù)177
6.2.3 存儲(chǔ)訪問控制技術(shù)178
6.2.4 抵賴性檢測(cè)技術(shù)179
6.2.5 基于存儲(chǔ)的入侵檢測(cè)和數(shù)據(jù)恢復(fù)技術(shù)179
6.2.6 數(shù)據(jù)自銷毀技術(shù)180
6.3 案例分析183
第7章 數(shù)據(jù)中心的能耗效率
7.1 數(shù)據(jù)中心的能耗效率193
7.1.1 數(shù)據(jù)中心能耗效率損失原因195
7.1.2 數(shù)據(jù)中心能耗效率的改進(jìn)195
7.2 計(jì)算效率的測(cè)算197
7.2.1 基準(zhǔn)測(cè)算方式197
7.2.2 負(fù)載和效率198
7.3 能耗均衡型計(jì)算200
7.3.1 能耗均衡機(jī)制的動(dòng)態(tài)能耗波動(dòng)201
7.3.2 能耗均衡差的原因201
7.3.3 如何提高能耗均衡202
7.4 低能耗模型的相對(duì)有效性203
7.5 軟件在能耗均衡中的角色204
7.6 數(shù)據(jù)中心的供能204
7.6.1 部署和能源管理策略205
7.6.2 超額認(rèn)購設(shè)備能源的優(yōu)勢(shì)205
7.7 服務(wù)器能源使用情況的發(fā)展趨勢(shì)207
第8章 數(shù)據(jù)中心的成本模型及核算
8.1 投資成本208
8.2 運(yùn)營成本209
8.3 案例分析210
8.3.1 現(xiàn)實(shí)中數(shù)據(jù)中心成本212
8.3.2 建模一個(gè)非滿容量的數(shù)據(jù)中心213
參考文獻(xiàn)214

章節(jié)摘錄

版權(quán)頁：   插圖：   3.3.3虛擬網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng) 虛擬網(wǎng)絡(luò)及網(wǎng)絡(luò)管理子系統(tǒng)的主要功能是通過配置操作系統(tǒng)中的虛擬網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通信的方便、可靠和安全。虛擬運(yùn)行環(huán)境的互聯(lián)是構(gòu)建該操作系統(tǒng)最重要的工作之一。不同于物理機(jī)器組成的具有嚴(yán)格和復(fù)雜拓?fù)溥壿嫷奈锢砭W(wǎng)絡(luò)，虛擬運(yùn)行環(huán)境組成的網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)，它具有簡單和易配置等特點(diǎn)。在該子系統(tǒng)中，虛擬網(wǎng)絡(luò)要達(dá)到以下幾方面的要求。 1.虛擬運(yùn)行環(huán)境之間可正常通信 當(dāng)虛擬運(yùn)行環(huán)境之間需要協(xié)作時(shí)，它們就必然要通過網(wǎng)絡(luò)來進(jìn)行交互，因此必須保證在虛擬網(wǎng)絡(luò)中，符合條件的虛擬運(yùn)行環(huán)境能夠自由地進(jìn)行通信。此時(shí)，將這些需要通信的虛擬運(yùn)行環(huán)境放入同一個(gè)虛擬局域網(wǎng)中，它們之間就能夠自由通信。當(dāng)用戶擁有多個(gè)虛擬運(yùn)行環(huán)境時(shí)，這些虛擬運(yùn)行環(huán)境之問不僅要能夠進(jìn)行正常的網(wǎng)絡(luò)通信，而且至少需要有一個(gè)虛擬運(yùn)行環(huán)境和外部公共網(wǎng)絡(luò)相連，為其所屬用戶提供訪問入口，便于與其他虛擬局域網(wǎng)中的虛擬運(yùn)行環(huán)境進(jìn)行通信。 2.定義安全組 為了保證每個(gè)虛擬運(yùn)行環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)安全，不能讓所有虛擬運(yùn)行環(huán)境擁有自由通信的能力，由于用戶對(duì)于自己所監(jiān)管的虛擬運(yùn)行環(huán)境擁有超級(jí)用戶權(quán)限，可以訪問基本的網(wǎng)絡(luò)接口，因此其具有獲取系統(tǒng)IP和MAC地址的能力，并可能對(duì)系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)造成干擾。此外，如果兩個(gè)實(shí)例運(yùn)行于同一臺(tái)物理機(jī)器上，虛擬運(yùn)行環(huán)境用戶可以影響和窺探另外一個(gè)虛擬運(yùn)行環(huán)境的網(wǎng)絡(luò)包，這將導(dǎo)致安全問題。這時(shí)就需要對(duì)虛擬運(yùn)行環(huán)境實(shí)行網(wǎng)絡(luò)流量隔絕，即要求任意兩個(gè)虛擬運(yùn)行環(huán)境之間不能夠相互檢查和修改彼此的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包。為了實(shí)現(xiàn)該功能，可以定義安全組概念，即讓每個(gè)用戶自定義安全組，那么，運(yùn)行在同一個(gè)安全組中的虛擬運(yùn)行環(huán)境之間就能夠?qū)崿F(xiàn)互相通信。因此在有不同用戶共享的物理機(jī)器上，協(xié)作完成單一任務(wù)的虛擬運(yùn)行環(huán)境之問應(yīng)該可以通信，而屬于不同用戶安全組的虛擬運(yùn)行環(huán)境之間應(yīng)該是通信隔離的。 在具體應(yīng)用中，可以參考使用虛擬局域網(wǎng)（VLAN），給屬于特定用戶的實(shí)例集打上網(wǎng)絡(luò)標(biāo)簽，以此來隔絕網(wǎng)絡(luò)流量。VLAN的實(shí)現(xiàn)技術(shù)有四種：用交換機(jī)端口（Port）號(hào)定義虛擬網(wǎng)絡(luò)、用MAC地址定義虛擬網(wǎng)絡(luò)、IP廣播組虛擬網(wǎng)絡(luò)、用網(wǎng)絡(luò)層地址定義虛擬網(wǎng)絡(luò)。“邏輯工作組”的劃分與管理通過軟件來實(shí)現(xiàn)。通過劃分虛擬網(wǎng)，可以把廣播限制在各個(gè)虛擬網(wǎng)的范圍內(nèi)，從而減少整個(gè)網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)廣播包的傳輸，提高了網(wǎng)絡(luò)的傳輸效率；同時(shí)各虛擬網(wǎng)之間不能直接進(jìn)行通信，而必須通過路由器轉(zhuǎn)發(fā)，為高級(jí)的安全控制提供了可能，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的安全性。VPN是指在公用網(wǎng)絡(luò)上建立專用網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)。之所以稱為虛擬網(wǎng)，主要是因?yàn)檎麄€(gè)VPN網(wǎng)絡(luò)的任意兩個(gè)節(jié)點(diǎn)之間，并沒有傳統(tǒng)專網(wǎng)建設(shè)所需的點(diǎn)到點(diǎn)的物理鏈路，而是架構(gòu)在公用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商ISP所提供的網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)之上的邏輯網(wǎng)絡(luò)。用戶的數(shù)據(jù)是通過ISP在公共網(wǎng)絡(luò)（Internet）中建立的邏輯隧道（Tunnel），即點(diǎn)到點(diǎn)的虛擬專線進(jìn)行傳輸?shù)?。通過相應(yīng)的加密和認(rèn)證技術(shù)來保證用戶內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)在公網(wǎng)上的安全傳輸，從而真正實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)的專有性。

編輯推薦

《云計(jì)算時(shí)代的數(shù)據(jù)中心》可作為工科院校相關(guān)專業(yè)師生的教材或輔導(dǎo)材料，也可供企業(yè)（機(jī)構(gòu)）信息化管理部門及各類數(shù)據(jù)中心的建設(shè)與管理人員、技術(shù)人員等參考，或供云計(jì)算相關(guān)研發(fā)人員和工程人員作為參考材料。

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