数据中心虚拟化技术权威指南

目 录

第1 章　虚拟化的历史和定义 1

1.1　数据中心的基本定义 2

1.1.1　数据中心的演进 ·2

1.1.2　作业区以及数据中心架构 ·4

1.2　数据中心虚拟化起源 5

1.2.1　虚拟内存 ·6

1.2.2　大型机虚拟化 ·6

1.2.3　热备份路由器协议 ·7

1.2.4　定义虚拟化 ·8

1.2.5　数据中心虚拟化的时间轴 ·8

1.3　虚拟化技术分类 9

1.3.1　虚拟化分类 ·10

1.3.2　虚拟化的可扩展性 ·12

1.3.3　技术领域 ·12

1.3.4　分类的例子 ·14

1.4　总结 · 14

1.5　扩展阅读 · 15

第2 章　数据中心网络演进 16

2.1　以太网协议：过去和现在 16

2.1.1　以太网介质 ·17

2.1.2　同轴电缆 ·17

2.1.3　双绞电缆 ·17

2.1.4　光纤 ·19

2.1.5　直连双同轴电缆 ·20

2.1.6　以太网数据速率时间轴 ·21

2.2　数据中心网络拓扑 · 22

2.2.1　数据中心网络分层 ·23

2.2.2　数据中心网络的设计因素 ·23

2.2.3　物理层网络布局问题 ·25

2.2.4　ANSI/TIA-942 标准 26

2.3　网络虚拟化的优点 · 27

2.3.1　网络逻辑分区 ·27

2.3.2　网络简化和流量负载平衡 ·28

2.3.3　管理整合和布线优化 ·28

2.3.4　网络扩展 ·28

2.4　总结 · 28

2.5　扩展阅读 · 28

第3 章　网络虚拟化入门 29

3.1　网络分区 · 30

3.2　桥接世界的概念 30

3.3　VLAN 定义 · 31

3.4　VLAN 的两个常见误解 36

3.4.1　误解1 ：一个VLAN 必须

关联到一个IP 子网 37

3.4.2　误解2 ：3 层VLAN ·38

3.5　生成树协议和VLAN · 40

3.5.1　生成树协议的工作机理 ·42

3.5.2　端口状态 ·46

3.5.3　增强生成树协议 ·47

3.5.4　生成树实例 ·49

3.6　私有VLAN · 52

3.7　VLAN 特性 · 55

3.7.1　本征VLAN ·55

3.7.2　预留VLAN 标识 56

3.7.3　资源共享 ·56

3.7.4　控制平面和管理平面 ·56

3.8　路由世界的概念 57

3.9　数据中心中的地址重叠 · 58

3.10　定义和配置VRF 59

3.11　VRF 和路由协议 61

3.12　VRF 和管理平面 66

3.13　VRF 资源分配控制 · 68

3.14　使用案例：数据中心网络分段 · 69

3.15　总结 71

3.16　扩展阅读 71

第4 章　ACE 虚拟环境 72

4.1　应用网络服务 · 73

4.2　负载均衡器的使用 · 73

4.2.1　负载均衡的概念 ·75

4.2.2　4 层交换与7 层交换 79

2 目 录

4.2.3　连接管理 ·80

4.2.4　地址转换和负载平衡 ·82

4.2.5　其他负载平衡的应用 ·84

4.2.6　服务器卸载 ·86

4.3　负载均衡器在数据中心中的增长 · 89

4.3.1　负载均衡器性能 ·90

4.3.2　安全策略 ·90

4.3.3　次优流量 ·91

4.3.4　应用环境独立性 ·92

4.4　ACE 虚拟环境 93

4.4.1　应用控制引擎的物理连接 ·94

4.4.2　创建和分配资源给到虚拟环境 ·97

4.4.3　整合ACE 虚拟环境到数据

中心网络 ·105

4.4.4　管理和配置ACE 虚拟环境 ·109

4.4.5　控制虚拟环境的管理访问 · 116

4.4.6　ACE 虚拟环境的附加特性 120

4.5　使用案例：多租户数据中心 · 121

4.6　总结 · 123

4.7　扩展阅读 · 124

第5 章　即时交换机：虚拟设备环境 125

5.1　设备虚拟化扩展 126

5.2　为什么使用VDC · 127

5.3　VDC 详细介绍 128

5.4　创建和配置VDC · 129

5.4.1　VDC 名称和CLI 提示符 ·135

5.4.2　虚拟化嵌套 ·136

5.5　分配资源给VDC · 138

5.6　使用资源模板 · 145

5.7　管理VDC 147

5.7.1　VDC 操作 147

5.7.2　进程故障和VDC 148

5.7.3　VDC 带外管理 149

5.7.4　基于角色的访问控制和VDC 153

5.8　全局资源 · 155

5.9　使用案例：数据中心安全区域 155

5.10　总结 157

5.11　扩展阅读 157

第6 章　生成树欺骗 158

6.1　STP 协议和链路利用率 · 159

6.2　链路汇聚 · 160

6.3　跨交换机的PortChannel · 164

6.4　虚拟PortChannel（vPC） 165

6.4.1　虚拟PortChannel 的定义 ·165

6.4.2　配置虚拟端口通道 ·169

6.4.3　第一步：定义vPC 域 169

6.4.4　第二步：建立对等体保持存活

的连接性 ·170

6.4.5　第三步：创建对等链路 ·171

6.4.6　第四步：创建vPC ·172

6.4.7　生成树协议和虚拟PortChannel 174

6.4.8　对等链路故障和孤立端口 ·177

6.4.9　第一跳路由协议和虚拟

PortChannel ·177

6.5　2 层多路径及vPC+182

6.5.1　FabricPath 数据平面 ·183

6.5.2　FabricPath 控制平面 ·184

6.5.3　FabricPath 和STP ·186

6.5.4　增强虚拟端口通道 ·190

6.6　使用案例：网络POD 的演进 · 193

6.7　总结 · 196

6.8　扩展阅读 · 196

第7 章　带阵列扩展器的虚拟机箱 197

7.1　服务器接入模型 198

7.2　理解阵列扩展器 199

7.2.1　阵列扩展器选项 ·202

7.2.2　连接阵列扩展器至父交换机 ·202

7.2.3　阵列扩展接口和生成树协议 ·205

7.2.4　阵列接口冗余 ·206

7.3　阵列扩展器拓扑 209

7.3.1　直通式拓扑 ·210

7.3.2　双宿主拓扑 ·212

7.4　使用案例：混合接入数据中心 216

7.5　总结 · 217

7.6　扩展阅读 · 217

第8 章　两个数据中心的传说 218

8.1　分布式数据中心的简要历史 · 219

8.1.1　冷门时期（1970-1980 年） ·219

8.1.2　热门时期（1990-2000 年） ·219

8.1.3　双活时期（2000- 今） ·221

目 录3

8.2　2 层扩展实例 221

8.3　基于光连接的以太网扩展 223

8.3.1　虚拟端口通道（vPC） 223

8.3.2　FabricPath 225

8.4　基于MPLS 的以太网扩展 226

8.4.1　MPLS 的基本概念 227

8.4.2　基于多协议标签交换的以太网

协议 ·229

8.4.3　虚拟私有局域网服务 ·233

8.5　基于IP 的以太网扩展 · 239

8.5.1　基于GRE 的MPLS 239

8.5.2　重叠传输虚拟化 ·241

8.5.3　OTV 术语 243

8.5.4　OTV 基本配置 244

8.5.5　OTV 环路避免和多宿主 248

8.5.6　迁移到OTV 249

8.5.7　OTV 站点设计 254

8.6　VLAN 标识符和2 层扩展 · 257

8.7　连接数据中心的内部路由 259

8.8　使用案例：双活新数据中心 · 261

8.9　总结 · 262

8.10　扩展阅读 263

第９章　存储的演进 264

9.1　数据中心中的存储设备 · 264

9.1.1　磁盘 ·264

9.1.2　磁盘阵列 ·265

9.1.3　磁带库 ·266

9.2　访问后端数据 · 267

9.2.1　块级数据访问 ·267

9.2.2　小型计算机系统接口 ·267

9.2.3　大型机存储访问 ·270

9.2.4　高级技术附件 ·271

9.2.5　文件级数据访问 ·271

9.2.6　网络文件系统 ·272

9.2.7　公共互联网文件系统 ·272

9.2.8　记录类型的访问 ·272

9.3　存储虚拟化 272

9.3.1　虚拟化存储设备 ·274

9.3.2　虚拟化LUN 276

9.3.3　　拟化文件系统 ·277

9.3.4　虚拟化SAN 278

9.4　总结 · 278

9.5　扩展阅读 · 278

第10 章　SAN 孤岛 279

10.1　一些光纤通道的定义 · 280

10.1.1　光纤通道层次 ·280

10.1.2　光纤通道拓扑和端口类型 ·281

10.1.3　光纤通道地址 ·282

10.1.4　帧、序列和交换集 ·283

10.1.5　流量控制 ·284

10.1.6　服务分

数据中心权威专家Gustavo A. A. Santana深入研究了数据中心端到端虚拟化解决方案中的所有组件，包括网络、存储、服务器、操作系统、应用优化和安全性。本书并没有把重点放在单个产品或技术上，而是探索了以产品能力作为交互式设计工具，这些工具可以整合和集成到其他解决方案之中，如VMware vSphere等。
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明了关键的理论概念。附录提供了有价值的参考信息，包括思科数据中心相关的产
品以及IOS和NX-OS的命令行接口CLI语法规则。因此，对于准备参加思科数据中心
CCNA、CCNP或者CCIE认证考试的考生而言，本书将是一份不可或缺的参考资料。

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