企业数字化基石 阿里巴巴云计算基础设施实践PDF电子书下载

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第1章 基础设施架构综述 1

1.1 基础设施的概念 1

1.2 基础设施作为技术驱动力 3

1.3 基础设施的技术价值 7

1.3.1 技术安全 8

1.3.2 稳定性 9

1.3.3 TCO 10

1.3.4 稳定性、性能、成本的平衡 11

1.3.5 追求效率、标准化、规范化 11

1.4 基础设施的核心竞争力特征 12

第2章 TCO建模 13

2.1 静态TCO模型 14

2.1.1 数据中心CapEx 15

2.1.2 服务器及网络设备CapEx 16

2.1.3 OpEx 16

2.1.4 产能／TCO 16

2.2 动态TCO模型 17

2.3 TCO最优 18

第3章 数据中心能效 22

3.1 数据中心电能利用率 22

3.2 数据中心服务器电能利用率 30

3.2.1 服务器电源的能效 31

3.2.2 服务器风扇的能效 33

3.3 数据中心基础设施使用率 35

3.4 小结 37

第4章 数据中心 39

4.1 数据中心面临的挑战 39

4.1.1 中国能源供给结构对数据中心的影响 39

4.1.2 新政策环境下数据中心面临的技术升级挑战 41

4.1.3 云计算业务给数据中心带来的机遇与挑战 41

4.2 数据中心技术的发展趋势 43

4.2.1 数据中心技术演进的路线与趋势 43

4.2.2 阿里巴巴数据中心的演进路线与趋势 46

4.3 数据中心能源与供电技术 49

4.3.1 数据中心能源的选择与引入 49

4.3.2 数据中心电气系统架构演进的趋势与路线 54

4.3.3 数据中心电气关键技术与设备 59

4.4 阿里巴巴数据中心供电工程实践案例 68

4.4.1 分布式不间断供电和集中式不间断供电的比较 68

4.4.2 240V+PSU集中供电系统 70

4.4.3 天蝎BBS 71

4.4.4 服务器BBU 73

4.4.5 机柜DPS 74

4.5 数据中心制冷技术 76

4.5.1 数据中心制冷系统架构的选择与设计 76

4.5.2 连续制冷 89

4.5.3 制冷系统的节能措施 91

4.6 面向下一代IT系统的冷却技术 96

4.6.1 液冷技术简介 96

4.6.2 冷板式液冷技术 98

4.6.3 浸没式液冷技术 99

4.6.4 不同冷却技术对比 100

4.7 数据中心制冷技术的发展趋势 102

4.8 阿里巴巴数据中心冷却工程实践案例 103

4.8.1 千岛湖数据中心 103

4.8.2 张北新风自然冷数据中心 105

第5章 数据中心网络架构和关键技术 112

5.1 超大规模数据中心网络概述 112

5.1.1 超大规模数据中心的网络架构及其技术演变 112

5.1.2 超大规模数据中心网络的未来发展趋势 115

5.2 阿里巴巴数据中心网络 118

5.2.1 云计算对数据中心网络的核心要求 118

5.2.2 阿里巴巴数据中心网络架构演进 120

5.2.3 阿里巴巴数据中心网络HAIL架构的设计理念 122

5.2.4 阿里巴巴数据中心网络HAIL架构简介 130

5.2.5 阿里巴巴数据中心交换机 131

5.2.6 阿里巴巴vSwitch 138

5.2.7 阿里巴巴数据中心网络光互联技术 141

5.3 数据中心网络协议和高性能网络 142

5.3.1 数据中心网络互联协议 142

5.3.2 高性能网络RDMA技术 145

5.4 可编程芯片和高性能网关平台 146

5.4.1 基于x86高性能软件网关平台Netframe 146

5.4.2 基于可编程交换机与SDN技术的硬件交换平台 147

5.5 网络可视化技术 148

5.5.1 网络可视化前端技术 149

5.5.2 网络可视化后端技术 150

5.6 城域网光传输技术 151

5.6.1 城域网架构简介 151

5.6.2 光传输技术 154

第6章 服务器技术 159

6.1 服务器简介 159

6.1.1 服务器系统分级 160

6.1.2 服务器行业生态 161

6.1.3 服务器应用场景 162

6.1.4 服务器面临的挑战 162

6.1.5 服务器设计考虑 163

6.2 服务器研发和技术体系 164

6.2.1 数据中心服务器研发模式 165

6.2.2 数据中心服务器工程技术之主板 167

6.2.3 数据中心服务器工程技术之散热技术 170

6.2.4 服务器结构工程技术 174

6.2.5 服务器监控及运维体系 189

6.2.6 服务器测试及性能评估体系 191

6.3 软硬件优化 197

6.4 服务器演进展望 198

6.4.1 阿里巴巴的服务器演进 198

6.4.2 计算／存储分离和部件化 199

6.4.3 进一步解耦CPU-Storage，CPU-GPU，CPU-MEM和架构一体化 201

6.5 硬件安全体系 203

6.5.1 可信计算 204

6.5.2 可信执行环境 205

6.5.3 内存安全 208

6.5.4 构建完善的硬件安全体系 209

第7章 计算硬件技术 211

7.1 通用计算 212

7.1.1 x86 212

7.1.2 Non-IA 215

7.1.3 Non-IA与x86的比较 218

7.1.4 典型业务与通用计算 219

7.2 异构计算 221

7.2.1 GPU 221

7.2.2 FPGA 225

7.2.3 ASIC 227

7.2.4 CPU、GPU、FPGA、ASIC简单比较 230

7.3 边缘计算 230

7.4 总线互联 233

7.4.1 QPI/UPI 233

7.4.2 NV-Link 234

7.4.3 CAPI 234

7.4.4 CCIX 235

7.5 计算与业务软硬件结合 236

7.6 小结 238

第8章 存储硬件技术 239

8.1 内存 240

8.1.1 DDR 240

8.1.2 NVDIMM与UltraDIMM 241

8.1.3 AEP 243

8.1.4 HBM与HMC 243

8.2 HDD 245

8.2.1 基本原理 245

8.2.2 大容量硬盘应用 247

8.2.3 HDD的发展趋势 251

8.3 SSD 251

8.3.1 NAND Flash 254

8.3.2 2D/3D NAND 254

8.3.3 SSD的使用 259

8.4 新型存储介质 261

8.4.1 3D XPoint 261

8.4.2 ReRAM 264

8.4.3 NVMe 265

8.5 新型存储介质应用 265

8.6 自研存储产品AliFlash 269

8.6.1 双模式SSD 269

8.6.2 开放通道模式 270

8.6.3 开放通道模式的应用路径 272

8.6.4 AliFlash与业务软硬件结合 273

8.7 存储路径 276

8.7.1 传统文件系统 276

8.7.2 KV存储 278

8.7.3 SPDK 279

8.8 NVMoF 280

8.9 近存储计算 283

8.9.1 本地近存储计算 283

8.9.2 远端近存储计算 285

8.10 小结 288

第9章 基础设施智能化运营与自动化运维 289

9.1 基础设施资源运营智能化 290

9.1.1 需求预测 291

9.1.2 数据中心机架位容量规划 293

9.1.3 智能制造的发展趋势 295

9.2 基础设施资源交付自动化 296

9.2.1 通过带外网络实现的远程自动开关机 296

9.2.2 服务器操作系统自动化安装 297

9.2.3 自动化部署遇到的问题及解决方案 300

9.3 基础设施智能监管控 300

9.3.1 可用性监控分析 301

9.3.2 电热异常感知 301

9.3.3 能效优化 304

9.4 物理机自动化维修 305

9.4.1 故障发现 305

9.4.2 故障预测 307

9.4.3 故障维修 307

9.5 集群自动化运维 309

9.5.1 集群自动化运维的主要设计思想 309

9.5.2 物理机集群智能自愈系统 311

9.6 网络智能变更系统 314

9.6.1 变更稳定性挑战 314

9.6.2 解决方案 315

9.6.3 网络智能化变更系统 316

9.7 无人值守的数据中心 317

第10章 IDC、网络、服务器的一体化 319

10.1 基础设施的最优化匹配 319

10.1.1 大集群与业务的最优匹配 319

10.1.2 IDC建筑、网络大集群、服务器的宏观优化 320

10.1.3 机架功耗、服务器功耗、网络端口利用率的微观优化 321

10.2 整机架交付：OCP、天蝎与AliRack 322

10.3 面向业务的一体化解决方案：HPC、超算、AI 323

10.4 系统技术分层与协作 327

10.5 全系统模拟器 328

第11章 总结及展望 330

11.1 2022年——世界第一的基础设施 330

11.2 基础设施5.0——AI、异构、智能化 332

11.3 基础设施6.0——一体化最优基础设施架构 332

11.4 五年之后的基础设施——创新的机制保障 333

11.4.1 NASA与达摩院——阿里巴巴的科技创新 333

11.4.2 AIS的创新机制 333

11.4.3 前瞻布局与战略拖动 334

11.5 量子与未来 334

11.5.1 量子通信 334

11.5.2 量子计算 335

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