第1章 欢迎来到云网络 1
1.1介绍 1
1.2网络基础 2
1.2.1网络协议栈 2
1.2.2包与帧 3
1.2.3网络设备 3
1.2.4互连 4
1.3什么是云数据中心 4
1.4什么是云网络 5
1.5云网络的特征 5
1.5.1以太网的使用 5
1.5.2虚拟化 6
1.5.3融合 6
1.5.4可扩展性 7
1.5.5软件 7
1.6本书概要 9
第2章 数据中心的演变：从大型机到云 9
2.1数据中心的演变 9
2.1.1早期的大型机 10
2.1.2小型机 10
2.1.3服务器 11
2.1.4企业数据中心 11
2.1.5云数据中心 12
2.1.6虚拟化数据中心 13
2.2计算机网络 14
2.2.1专用链路 14
2.2.2 ARPANET 14
2.2.3 TCP/IP 15
2.2.4多协议标签交换 16
2.2.5 SONET/SDH 17
2.2.6异步传输模式 18
2.2.7令牌环/令牌总线 19
2.2.8以太网 20
2.2.9光纤信道 20
2.2.10 InfiniBand 20
2.3以太网 21
2.3.1以太网的历史 21
2.3.2以太网综述 22
2.3.3电信级以太网 23
2.4企业VS.云数据中心 25
2.4.1企业数据中心网络 25
2.4.2云数据中心网络 26
2.5迁移到云 27
2.5.1驱动力 28
2.5.2云的类型 29
2.5.3公有云服务 30
2.6本章回顾 31
第3章 交换结构技术 32
3.1交换结构架构概述 32
3.1.1共享总线架构 33
3.1.2共享总线的性能缺陷 33
3.1.3共享内存架构 34
3.1.4共享内存的性能缺陷 34
3.1.5纵横式交换机 35
3.1.6纵横式交换机的性能缺陷 36
3.1.7同步串行交换 36
3.1.8同步串行架构的性能缺陷 37
3.2交换结构的拓扑结构 37
3.2.1环型拓扑结构 38
3.2.2网状拓扑结构 38
3.2.3星型拓扑结构 39
3.2.4胖树拓扑结构 40
3.3拥塞管理 41
3.3.1拥塞的原因 41
3.3.2负载均衡算法 42
3.3.3通信量缓冲 43
3.4流量控制 44
3.4.1链路级流量控制 44
3.4.2虚拟输出队列 46
3.4.3多级交换结构流量控制 47
3.5通信量管理 48
3.5.1帧分类引擎 48
3.5.2多级调度 48
3.5.3通信量调整 50
3.6交换机芯片架构示例 51
3.6.1基于信元的设计 51
3.6.2输入输出排队设计 53
3.6.3输出排队共享内存设计 54
3.7本章回顾 56
第4章 云数据中心网络拓扑结构 57
4.1传统多层企业级网络 57
4.1.1成本因素 57
4.1.2性能因素 59
4.2数据中心网络交换机类型 60
4.2.1虚拟交换机 60
4.2.2 ToR交换机 61
4.2.3 EoR交换机 63
4.2.4结构扩展器 64
4.2.5汇聚交换机与核心交换机 64
4.3扁平化数据中心网络 65
4.3.1数据中心通信模式 65
4.3.2 ToR交换机功能 67
4.3.3核心交换机功能 68
4.4机架规模架构 70
4.4.1资源的分布 71
4.4.2微型服务器 72
4.5网络功能虚拟化 73
4.6本章回顾 75
第5章 数据中心网络标准 76
5.1以太网数据速率标准 76
5.1.1 10GbE 77
5.1.2 40GbE和100GbE 77
5.2虚拟局域网 78
5.3数据中心桥接 79
5.3.1基于优先权的流量控制 80
5.3.2增强传输选择 81
5.3.3量化拥塞通知 83
5.3.4数据中心桥接交换协议 84
5.4提高网络带宽 84
5.4.1生成树 85
5.4.2等价多路径路由 85
5.4.3最短路径桥接 86
5.4.4多链路透明互联 87
5.5远程直接内存访问 88
5.5.1数据中心需求 89
5.5.2互联网广域RDMA协议 89
5.5.3融合以太网上的RDMA 90
5.6本章回顾 90
第6章 服务器虚拟化与网络 92
6.1虚拟机概述 92
6.1.1管理程序 93
6.1.2 VMware 94
6.1.3微软 94
6.2虚拟交换 94
6.2.1 vSphere分布式交换机 95
6.2.2 Hyper-V虚拟交换机 96
6.2.3 Open vSwitch 97
6.2.4虚拟机设备队列 97
6.3 PCIe接口 98
6.3.1背景知识 99
6.3.2单根IO虚拟化 100
6.3.3多根IO虚拟化 102
6.4边缘虚拟桥接 102
6.4.1虚拟以太网端口聚合 103
6.4.2虚拟网络标签 104
6.4.3行业应用 104
6.5虚拟机迁移 105
6.5.1内存迁移 105
6.5.2网络迁移 106
6.5.3供应商解决方案 107
6.6本章回顾 108
第7章 网络虚拟化 109
7.1多租户环境 109
7.1.1网络需求 110
7.1.2 MAC地址学习 110
7.2传统网络隧道协议 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帧格式 114
7.3.2 VTEP封装 115
7.3.3 VTEP拆封 116
7.4 NVGRE 117
7.4.1通用路由封装 118
7.4.2帧格式 118
7.4.3 NVE封装 118
7.4.4 NVE拆封 119
7.5隧道位置 120
7.5.1虚拟交换机 121
7.5.2网卡 121
7.5.3 ToR交换机 121
7.6负载均衡 122
7.6.1基于散列的算法 122
7.6.2等价多路径路由 123
7.7本章回顾 124
第8章 存储网络 125
8.1存储器背景知识 125
8.1.1存储层次结构 126
8.1.2硬盘驱动器 127
8.1.3闪存 127
8.1.4直连存储 128
8.1.5存储区域网络 129
8.1.6网络连接存储 130
8.2高级存储技术 130
8.2.1对象存储和元数据 131
8.2.2数据保护与恢复 131
8.2.3重复数据删除 134
8.3存储通信协议 135
8.3.1 SCSI 135
8.3.2 SATA 135
8.3.3 SAS 136
8.3.4光纤信道 137
8.4网络融合 138
8.4.1需求 138
8.4.2网络文件系统和服务器消息块 139
8.4.3 iSCSI 139
8.4.4 FCoE 140
8.4.5行业应用 142
8.5软件定义存储 142
8.5.1存储抽象 142
8.5.2存储虚拟化 143
8.5.3开放接口 143
8.6云数据中心存储 143
8.6.1分布式存储 143
8.6.2数据中心POD 144
8.6.3机架规模架构 144
8.7本章回顾 146
第9章 软件定义网络 147
9.1数据中心软件背景知识 147
9.1.1传统数据中心网络软件 148
9.1.2不断发展的数据中心需求 148
9.1.3应用程序编程接口 148
9.1.4软件定义数据中心 149
9.2 OpenStack 150
9.3 OpenFlow 151
9.3.1 Open API 153
9.3.2转发表的实现 153
9.3.3行业应用 154
9.4网络功能虚拟化 154
9.4.1背景知识 155
9.4.2网络安全 156
9.4.3负载均衡 157
9.4.4网络监控 158
9.4.5实施 158
9.4.6 Open Daylight基金会 158
9.5 SDN部署 159
9.5.1控制器的位置 159
9.5.2网络边缘处的SDN 160
9.6本章回顾 161
第10章 高性能计算网络 162
10.1 HPC系统架构 162
10.1.1大型计算节点 163
10.1.2计算节点阵列 163
10.2多插座CPU板 163
10.2.1超传输技术 164
10.2.2英特尔快速通道互连 165
10.2.3 RapidIO 165
10.2.4 PCIe NTB 165
10.3 HPC网络标准 166
10.3.1交换结构 167
10.3.2 Myrinet 167
10.3.3 InfiniBand 168
10.3.4以太网 168
10.4 HPC网络性能因素 169
10.4.1结构接口 169
10.4.2交换机 169
10.4.3结构架构 170
10.5 HPC网络软件 170
10.5.1消息传递接口 170
10.5.2动词 171
10.6本章回顾 171
第11章 未来发展趋势 172
11.1机架规模架构 172
11.1.1资源区分 172
11.1.2 CPU模块 173
11.1.3内存和存储模块 174
11.1.4分布式结构 175
11.2内存技术 175
11.2.1非易失性内存和存储器 176
11.2.2内存接口 176
11.3交换结构技术 177
11.3.1帧开销 177
11.3.2端口带宽 178
11.3.3模块化设计 178
11.4布线技术 179
11.4.1铜缆布线 179
11.4.2光缆布线 180
11.4.3无线互连 181
11.5软件定义基础设施 181
11.5.1数据中心自动化 181
11.5.2网络功能虚拟化 182
11.5.3大数据分析 182
11.6本章回顾 183
第12章 总结 184
12.1技术发展 184
12.2行业标准 185
12.3网络设计 185
12.4存储器和HPC 186
12.5数据中心虚拟化 186
12.6软件定义基础设施 187
12.7结束语 187