數據中心設計與管理

第1章概述1
1.1雲計算2
1.1.1雲計算概念2
1.1.2雲計算的發展現狀2
1.1.3雲計算的特點及優勢4
1.1.4雲計算發展對資料中心提出的要求6
1.2虛擬化7
1.2.1虛擬化概念7
1.2.2虛擬化技術的發展現狀8
1.2.3虛擬化技術的應用9
1.3資料中心概述11
1.3.1資料中心的概念11
1.3.2資料中心的發展現狀12
1.3.3資料中心的功能特點13
1.3.4資料中心的未來發展與挑戰14
 
第2章基礎環境建設17
2.1基礎環境規劃18
2.1.1資料中心選址18
2.1.2資料中心分級及技術指標18
2.2空間環境20
2.2.1功能區劃分20
2.2.2機櫃選型及佈置21
2.2.3環境要求22
2.3佈線系統22
2.3.1佈線系統設計原則23
2.3.2拓撲結構23
2.3.3設備選型24
2.4供配電系統27
2.4.1等級標準要求27
2.4.2供電電源29
2.4.3主配電系統30
2.4.4UPS31
2.4.5二級配電系統34
2.5空氣調節系統36
2.5.1空調類型36
2.5.2負荷計算38
2.5.3設備選型40
2.5.4具體實施41
2.6防護處理43
2.6.1靜電防護43
2.6.2防火45
2.6.3防水48
2.6.4防雷49
2.6.5防電磁洩漏51
2.7監控系統52
2.7.1安防監控52
2.7.2環境監控54
 
第3章網路子系統59
3.1資料中心網路規劃與設計60
3.1.1資料中心網路建設的需求分析60
3.1.2資料中心網路的設計原則60
3.1.3資料中心網路架構設計原則61
3.1.4資料中心網路的規劃和設計64
3.2資料中心網路核心設備66
3.2.1交換機工作原理66
3.2.2三層交換機在資料中心中的優勢68
3.2.3資料中心中網路的高可用技術69
3.2.4資料中心中網路可靠性保障69
3.3資料中心網路主流產品70
3.3.1華為公司解決方案70
3.3.2思科公司解決方案72
3.4資料中心網路新技術75
3.4.1網路虛擬化75
3.4.2SDN77
3.4.3大二層網路79
3.4.4資料中心網路發展趨勢82
 
第4章計算子系統85
4.1資料中心計算架構86
4.1.1雲計算86
4.1.2高性能計算92
4.2伺服器97
4.2.1伺服器簡介97
4.2.2伺服器分類98
4.2.3伺服器組件103
4.2.4伺服器與PC機的區別109
4.2.5伺服器主流廠商110
4.3計算虛擬化113
4.3.1計算虛擬化概述113
4.3.2計算虛擬化體系結構114
4.3.3計算虛擬化的優勢115
4.3.4計算虛擬化平臺115
 
第5章存儲子系統121
5.1存儲概述122
5.1.1存儲的基本概念122
5.1.2存放裝置的發展歷程122
5.1.3存儲技術發展趨勢126
5.2磁片的工作原理127
5.2.1磁片結構與工作原理127
5.2.2磁片介面協定130
5.2.3影響磁片性能和I/O的因素132
5.2.4SSD133
5.3磁碟陣列技術RAID134
5.3.1RAID概述134
5.3.2RAID基礎技術134
5.3.3RAID分級135
5.3.4RAID級別組合應用138
5.4主流存放裝置140
5.4.1直連存儲(DAS)140
5.4.2網路附加存儲(NAS)142
5.4.3存儲區域網路(SAN)148
5.5存儲區域網路SAN149
5.5.1FC-SAN149
5.5.2IP-SAN156
5.5.3IP-SAN與FC-SAN的優劣159
5.6存儲虛擬化160
5.6.1虛擬化的形式160
5.6.2存儲虛擬化的類別161
5.6.3存儲虛擬化面臨的困境161
5.7資料備份162
5.7.1資料備份的意義162
5.7.2資料備份方式163
5.7.3備份系統架構163
5.7.4常用資料備份軟體介紹166
5.8資料容災技術167
5.8.1容災的概述167
5.8.2容災系統分類167
5.8.3容災等級167
5.8.4容災系統中常用技術168
5.8.5常見的容災系統方案169
 
第6章安全子系統171
6.1資訊安全概述172
6.1.1資訊安全定義172
6.1.2資訊安全發展歷程172
6.1.3網路安全事件回顧173
6.2資料中心安全威脅與防範176
6.2.1網路安全威脅與防範176
6.2.2系統安全威脅與防範179
6.2.3資料安全威脅與防範180
6.2.4Web應用安全威脅與防範182
6.2.5雲資料中心安全威脅184
6.3資料中心安全技術介紹186
6.3.1硬體安全防護技術186
6.3.2資料安全檢測技術186
6.3.3資料隔離恢復技術187
6.3.4資料安全備份技術187
6.4資料中心安全管理介紹188
6.4.1安全管理制度188
6.4.2安全管理策略188
6.5資料中心安全產品介紹190
6.5.1網路安全產品190
6.5.2系統安全產品191
6.5.3資料安全產品191
6.6資料中心安全體系案例介紹192
6.6.1安全防護系統192
6.6.2安全檢測系統193
6.6.3安全審計系統194
 
第7章資料中心運維管理197
7.1資料中心運維的重要性198
7.2基礎環境運維199
7.2.1空調系統運維199
7.2.2供配電系統運維200
7.2.3安防系統運維203
7.2.4消防系統運維204
7.3網路子系統運維205
7.3.1文檔建立205
7.3.2網路系統巡檢206
7.3.3運維監控軟體207
7.3.4運維管理制度的建立208
7.4計算子系統運維208
7.4.1伺服器基礎運維208
7.4.2作業系統運維210
7.4.3應用服務運維214
7.5存儲子系統運維217
7.5.1存儲基礎設施運維217
7.5.2存儲系統運維218
7.5.3存儲區域網路運維222
7.6安全子系統運維227
7.6.1安全運維體系介紹227
7.6.2安全監測系統運維228
7.6.3安全防護系統運維229
7.6.4安全審計系統運維230
7.6.5安全運維管理規範231
 
附錄233
參考文獻240

近年來，隨著雲計算和大資料相關技術的發展與普及，應用軟體發展架構從傳統的B/S(Browser/Server)架構逐步向C/C(Client/Cloud)架構轉移。在C/C架構中，應用系統和資料集中部署在雲端，使用者通過臺式電腦、筆記型電腦、智慧手機等多種類型的終端設備，訪問雲端的資料及應用。在這種架構中，提供雲服務的資料中心成為了重要的組成部分。與傳統的資料中心相比，新型的雲資料中心具有一些新的特點，對於資料中心的運維工作也提出了更高的要求。
 
本書圍繞雲服務資料中心的建設和運維，將資料中心分為基礎設施、網路、計算、存儲、安全等子系統，介紹了從規劃、建設到運行維護的相關技術。主要內容安排如下：
 
第1章介紹了雲計算和虛擬化的基礎知識，資料中心的發展歷程、主要特點及未來的發展趨勢。
 
第2章介紹了資料中心建設中有關基礎環境方面的相關技術和標準，包括資料中心的選址、功能區劃分、佈線系統、供配電系統、空調系統、防護系統、監控系統等。
 
第3章介紹了資料中心的網路子系統，包括資料中心網路的規劃與設計、資料中心主要網路設備的工作原理、市場上針對資料中心的主流網路產品，還介紹了資料中心網路的新技術，包括網路虛擬化、SDN、大二層技術等，最後介紹了資料中心網路的發展趨勢。
 
第4章從雲計算和高性能計算兩個方向介紹了資料中心的計算子系統，包括兩種不同計算架構的主要特點、伺服器相關技術，以及計算虛擬化技術和產品。
 
第5章介紹了資料中心的存儲子系統，首先介紹了存儲基本技術和RAID，接著圍繞資料中心三類主流存儲系統——DAS、NAS和SAN，對其工作原理和主流產品進行了介紹，並介紹了存儲虛擬化相關技術，最後介紹了資料備份和容災技術。
 
第6章介紹了資料中心安全子系統，包括資訊安全概述、雲資料中心面臨的主要安全威脅，針對這些威脅，本章從技術和管理兩個層面介紹了如何加強資料中心的安全保障能力，接下來介紹了在資料中心部署的主要安全產品，最後通過一個實際案例說明了如何構建資料中心安全整體解決方案。
 
第7章圍繞著資料中心的運維工作展開，首先介紹了資料中心運維工作的重要性，然後從基礎環境、網路、計算、存儲、安全等不同方面介紹了相關運維技術。
 
本書作者長期從事互聯網骨幹網及資料中心的規劃、建設和運維工作，書中很多內容都是在實際工作中所積累經驗的總結，具有較強的實用性。本書適合作為高校本科生及碩士研究生的教材，也適合從事資料中心建設運維工作的工程技術人員作參考書之用。
 
本書主要內容由林予松、李潤知和劉煒撰寫，參與本書編寫的還有曹四海、任世宗、施曉傑、牛呈雲、段志剛、張鵬飛、李箏等人。
 
由於時間倉促，加之編者的水準有限，書中不足之處在所難免，懇請專家和廣大讀者不吝賜教和批評指正。
 
編者
2017年5月