网络功能虚拟化技术与应用 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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徐雷，郭志斌，李素粉，房秉义，王志军 等 著

图书标签:

• 网络功能虚拟化
• NFV
• 虚拟化
• 云计算
• 网络技术
• 通信技术
• SDN
• 网络架构
• 5G
• 边缘计算

出版社： 人民邮电出版社

ISBN：9787115418531

版次：01

商品编码：11998996

包装：平装

丛书名： 中国联通研究院创新研究系列丛书

开本：小16开

出版时间：2016-07-01

页数：160

正文语种：中文

编辑推荐

NFV是目前业界关注的热点，许多技术也还在发展和探讨之中，NFV是否是未来的移动通信网络改革创新的一种思路？NFV能否为电信运营商提升网络部署的灵活性、有效性、缩短部署时间？是否能提高网络对业务的开放程度？网络功能虚拟化之后，对于硬件资源、虚拟资源、虚拟功能网元如何进行有效管理？等等一系列问题在本书中将给出独到之解。

内容简介

书从电信网络的现状说起，其中既包括了对NFV架构和关键技术的详细解读，基于开源软件的典型NFV环境搭建，还包括了丰富的NFV生态环境和应用场景介绍，这些工作是我们在多年研究的基础上对NFV进行的总结和梳理。以SDN/NFV 为代表和核心的云化网络代表着未来信息发展的重要趋势，特别是网络软件化和虚拟化已经开始影响整个网络世界的格局，我们应该抓住机遇，迎接挑战，拥抱未来。

作者简介

徐雷：博士，中国联通研究院高级工程师，主要研究方向为云计算与IT规划 。
郭志斌：硕士，中国联通对口世界电信管理论坛标准专家，主要研究方向为云计算与IT规划 。

目录

第1章 网络功能虚拟化概述 1
1．1 网络功能虚拟化的起源和发展 2
1．1．1 NFV的起源 2
1．1．2 NFV持续发展 3
1．2 NFV的内涵 5
1．2．1 NFV的定义和场景 5
1．2．2 NFV与其他技术的关系 6
1．2．3 NFV带来的冲击 10
1．3 NFV参考架构 11
1．4 小结 13
第2章 NFV基础设施与虚拟网络功能 15
2．1 NFVI框架 15
2．1．1 ETSI NFVI框架 15
2．1．2 NFVI域间接口 17
2．2 计算域 20
2．2．1 总体描述 20
2．2．2 计算域元素 20
2．2．3 内部接口 21
2．2．4 外部接口 22
2．3 Hypervisor域 23
2．3．1 总体描述 23
2．3．2 功能架构 24
2．3．3 接口 25
2．4 网络域 26
2．4．1 总体描述 26
2．4．2 功能模块 28
2．4．3 内部接口 29
2．4．4 外部接口 30
2．5 虚拟网络功能 31
2．5．1 VNF总体描述 31
2．5．2 VNF功能架构 32
2．5．3 VNF接口 33
第3章 NFV管理与编排 38
3．1 MANO架构原则与特点 38
3．2 MANO架构框架 39
3．2．1 ETSI MANO框架 39
3．2．2 NFV-MANO系统实现方案 42
3．3 网络服务编排管理模块 43
3．3．1 NFVO总体功能描述 43
3．3．2 NS模板管理 44
3．3．3 NS生命周期管理 44
3．3．4 网络功能编排 46
3．4 虚拟化网络功能管理模块 46
3．4．1 VNFM总体功能描述 46
3．4．2 VNF模板管理 48
3．4．3 VNF生命周期管理 48
3．4．4 VNF状态监控 48
3．5 虚拟资源管理模块 49
3．5．1 VIM总体功能描述 49
3．5．2 虚拟云主机管理 50
3．5．3 虚拟网络资源管理 50
3．6 视图管理 51
3．7 其他功能 52
3．7．1 NS目录 52
3．7．2 VNF目录 52
3．7．3 NFV实例仓库 52
3．7．4 NFVI资源仓库 52
3．8 接口管理 53
3．8．1 接口参考点 53
3．8．2 网络服务相关接口 55
3．8．3 虚拟网络功能VNF相关接口 56
3．8．4 虚拟资源相关接口 58
3．8．5 其他接口 59
第4章 NFV关键技术 61
4．1 服务质量 61
4．1．1 NFV服务质量指标分类 62
4．1．2 虚拟机服务质量指标 62
4．1．3 虚拟网络服务质量指标 63
4．1．4 技术组件服务质量指标 64
4．1．5 编排器服务质量指标 64
4．1．6 服务质量标准用例 65
4．2 弹性 66
4．2．1 弹性问题描述和目标 66
4．2．2 弹性用例分析 67
4．2．3 NFV环境中的弹性原则 70
4．3 业务可用性 71
4．3．1 NFV业务可用性 71
4．3．2 业务可用水平分类 74
4．3．3 业务可用性示例 74
4．4 NFV故障 75
4．4．1 故障管理 75
4．4．2 故障预防 76
4．4．3 故障检测和修复 77
第5章 NFV安全技术 81
5．1 安全参考架构 81
5．1．1 部署场景 81
5．1．2 表面威胁 82
5．1．3 攻击识别 83
5．2 潜在的关注领域 84
5．2．1 拓扑验证实例 84
5．2．2 虚拟网络功能的拓扑验证 86
5．2．3 基础设施网络拓扑结构验证 87
5．2．4 管理支持设施的可用性 90
5．2．5 安全启动 93
5．2．6 用户/租户身份验证、授权和计费 95
5．2．7 时间服务 97
第6章 NFV标准现状与开源技术 98
6．1 ETSI 99
6．2 IETF 101
6．3 3GPP 102
6．4 ITU-T 103
6．5 BBF 106
6．6 CCSA 106
6．7 OPNFV 108
6．7．1 OPNFV概述 108
6．7．2 OPNFV项目 110
6．8 其他 115
6．8．1 OpenStack 115
6．8．2 KVM 115
6．8．3 OpenvSwitch 116
6．8．4 ONOS 116
6．8．5 Open Daylight 117
6．9 NFV架构的开源实现 117
第7章 NFV生态系统 124
7．1 国际电信运营商 125
7．1．1 AT&T; 125
7．1．2 Verizon 126
7．1．3 Telefonica 127
7．1．4 NTT 128
7．2 国内电信运营商 129
7．2．1 中国电信 129
7．2．2 中国联通 130
7．2．3 中国移动 133
7．3 传统设备商 134
7．4 初创公司 138
7．5 科研院所 140
第8章 NFV典型应用场景 142
8．1 移动核心网系统 142
8．2 服务链系统 145
8．3 移动基站系统 147
8．4 固网接入系统 149
8．5 用户终端设备系统 151
参考文献 157

前言/序言

《分布式存储系统设计与实践》 引言 在当今数据爆炸式增长的时代，海量数据的存储、管理和访问成为了制约信息技术发展的关键瓶颈。从互联网的搜索引擎、社交媒体，到大数据分析、人工智能训练，再到云计算的海量服务支撑，无不依赖于高效、可靠、可扩展的存储解决方案。传统的集中式存储架构在面对PB甚至EB级别的数据时，其性能、成本和可扩展性都显露出局限性。分布式存储系统应运而生，它通过将数据分散存储在多个节点上，并利用网络连接实现数据的高可用性、高可靠性和高性能，已成为现代数据中心和云平台不可或缺的核心技术。 《分布式存储系统设计与实践》一书，深入剖析了分布式存储系统的核心原理、关键技术、架构设计以及实际应用部署。本书旨在为读者构建一个清晰、全面且深入的认知框架，从理论到实践，逐步揭示分布式存储系统的奥秘，帮助读者理解其强大之处，掌握其设计精髓，并能够成功地将其应用于实际工作中，解决复杂的数据存储挑战。 第一部分：分布式存储系统基础 本部分将为读者打下坚实的理论基础，深入浅出地介绍分布式存储系统的基本概念和核心原理。 数据存储模型与数据分布策略： 数据模型： 详细介绍块存储、文件存储和对象存储这三种主流的分布式存储数据模型。我们将对比它们的特性、适用场景以及底层实现机制。例如，块存储适用于高性能数据库和虚拟化卷，文件存储适合于大规模文件共享和内容管理，而对象存储则以其扁平化的命名空间和可扩展性，成为云存储和大数据分析的首选。 数据分布： 重点讲解数据如何被切分、复制和分散到集群中的不同节点上。我们会深入探讨一致性哈希（Consistent Hashing）、范围分片（Range Sharding）、基于元数据的数据定位等多种数据分布技术，并分析它们在负载均衡、数据局部性（Data Locality）和故障恢复方面的优缺点。 数据冗余与容错： 详细阐述如何通过数据冗余来保障系统的可用性和可靠性。我们将深入讲解纠删码（Erasure Coding）和多副本（Replication）两种主要的冗余技术，分析它们的编码原理、存储开销、计算复杂度以及在不同故障场景下的恢复机制。读者将理解为何纠删码能够以更低的存储成本实现更高的容错能力。 分布式一致性与共识机制： CAP理论的深入解读： 详细解释CAP理论（Consistency, Availability, Partition Tolerance）对分布式系统的约束，并分析在实际分布式存储系统中，不同系统为了满足特定需求而进行的权衡。我们将通过具体的案例，说明一致性、可用性和分区容忍性之间的关系，以及如何在设计中做出明智的选择。 拜占庭容错（BFT）与 Paxos/Raft： 深入讲解分布式系统中实现强一致性的关键技术。我们将详细解析Paxos算法和Raft算法的原理、状态机复制、领导者选举、日志同步等核心流程，帮助读者理解如何通过这些共识协议来保证集群内数据的一致性，即使在部分节点发生故障的情况下也能正常工作。 最终一致性与向量时钟： 介绍在对一致性要求不是极高但追求高可用性的场景下，如何实现最终一致性（Eventual Consistency）。我们将重点讲解向量时钟（Vector Clocks）等版本管理机制，以及如何通过读写冲突检测和解决策略来维护数据的可用性。 分布式存储系统的性能考量： 吞吐量与延迟： 分析影响分布式存储系统吞吐量和延迟的关键因素，包括网络带宽、节点计算能力、磁盘I/O速度、数据访问模式等。我们将讨论如何通过并行读写、数据预取、缓存优化等技术来提升系统整体性能。 负载均衡与热点问题： 深入探讨如何设计有效的负载均衡策略，避免数据倾斜和节点热点。我们将介绍基于请求的负载均衡、基于数据分布的负载均衡以及动态调整等方法。 I/O路径优化： 讲解如何优化数据读写路径，减少不必要的网络跳转和数据复制，从而降低I/O延迟，提升IOPS（Input/Output Operations Per Second）。 第二部分：分布式存储系统架构设计 本部分将聚焦于分布式存储系统的整体架构设计，从宏观层面揭示其构建思路。 经典分布式存储架构解析： HDFS（Hadoop Distributed File System）： 详细解析HDFS的NameNode、DataNode架构，包括命名空间管理、文件块的存储与读写流程、副本管理、容错机制等。我们将分析HDFS在海量数据存储和批处理场景下的优势与局限。 Ceph： 深入剖析Ceph的分布式对象存储、块存储和文件系统能力。我们将详细介绍CRUSH算法、PG（Placement Group）机制、OSD（Object Storage Device）集群、Monitor集群等核心组件，以及Ceph如何实现数据的高可用性、自动均衡和故障自愈。 Amazon S3（Simple Storage Service）及类似对象存储： 分析Amazon S3的架构设计，包括桶（Bucket）、对象（Object）的概念，元数据管理，请求路由，数据持久化与高可用性保障机制。我们将讨论其可扩展性、弹性和成本效益。 其他典型架构： 简要介绍Google File System (GFS)、GlusterFS等具有代表性的分布式文件系统，分析其设计理念和技术特点。 元数据管理： 元数据的重要性与挑战： 阐述元数据在分布式存储系统中扮演的关键角色，以及分布式环境下元数据管理的复杂性，包括一致性、可用性、可扩展性和性能等方面的挑战。 分布式元数据管理方案： 详细介绍各种分布式元数据管理方案，如单点元数据服务器（带高可用）、分布式元数据协调（基于ZooKeeper/etcd）、以及无中心化元数据管理等。我们将分析不同方案的优劣势。 数据冗余与恢复策略： 纠删码的实现细节： 深入探讨Reed-Solomon纠删码等具体编码方案的原理，包括数据块的划分、校验块的生成、以及在部分数据块丢失时的重构过程。 多副本策略的优化： 分析不同副本数量对数据可用性和存储成本的影响，并讨论副本放置策略，以避免单点故障和提升读写性能。 故障检测与自动恢复： 讲解分布式存储系统如何通过心跳机制、健康检查等方式检测节点故障，以及故障发生后，系统如何自动进行数据迁移、副本重建、元数据更新等操作，实现系统的自愈。 数据分层与存储介质选择： 冷热数据分离： 介绍如何根据数据访问频率将数据分层存储，将频繁访问的热数据放置在高性能的SSD上，将不常访问的冷数据存储在成本较低的HDD或归档存储上，以优化成本效益。 多存储介质协同： 探讨如何有效地管理和利用多种存储介质（SSD、HDD、NVMe等），并实现数据的智能迁移和调度。 第三部分：分布式存储系统的关键技术与优化 本部分将深入探讨提升分布式存储系统性能、可靠性和管理性的各种高级技术。 数据一致性协议的实践应用： Raft算法在实际系统中的实现： 以具体的开源分布式存储系统为例，展示Raft算法在保证数据一致性方面的实际应用，包括Leader选举、日志复制、状态机应用等细节。 ZooKeeper/etcd在分布式协调中的作用： 讲解ZooKeeper和etcd等分布式协调服务如何为分布式存储系统提供元数据管理、节点注册、配置管理、分布式锁等关键功能，保障系统的协同工作。 存储网络优化： RDMA（Remote Direct Memory Access）： 介绍RDMA技术如何绕过操作系统内核，实现低延迟、高吞吐量的数据传输，并分析其在高性能分布式存储中的应用。 网络拓扑与流量调度： 探讨不同的网络拓扑结构（如Leaf-Spine）对分布式存储性能的影响，以及如何进行有效的流量调度，避免网络拥塞。 缓存与预取技术： 分布式缓存策略： 讲解在分布式存储系统中如何设计和实现高效的分布式缓存，以加速数据访问。 智能预取机制： 介绍如何通过分析数据访问模式，实现智能数据预取，提前将可能被访问的数据加载到缓存或内存中，减少用户等待时间。 数据压缩与去重： 高效压缩算法： 介绍LZ4、Snappy、Gzip等常用的数据压缩算法，分析它们的压缩率、压缩/解压缩速度，以及在分布式存储中的应用。 块级/文件级去重： 讲解数据去重技术如何通过识别和删除重复数据块或文件，显著降低存储空间占用，并分析其对系统性能的影响。 安全与访问控制： 数据加密： 探讨静态数据加密（Data-at-Rest Encryption）和传输中数据加密（Data-in-Transit Encryption）的技术，以及如何管理密钥。 访问控制与权限管理： 讲解如何实现细粒度的访问控制策略，确保只有授权用户能够访问特定的数据。 第四部分：分布式存储系统的应用与实践 本部分将引导读者将理论知识应用于实际场景，深入理解分布式存储系统的部署、运维和发展趋势。 典型应用场景分析： 云原生存储： 探讨Kubernetes CSI（Container Storage Interface）插件的设计，以及分布式存储如何为容器化应用提供持久化存储。 大数据平台： 分析分布式存储系统（如HDFS, Ceph）如何作为Hadoop、Spark等大数据处理框架的底层存储，支撑海量数据的分析和挖掘。 虚拟化与私有云： 讲解分布式存储如何为虚拟机提供高性能、高可用的存储卷，以及在构建私有云环境中的作用。 备份与归档： 探讨分布式存储在数据备份、容灾和长期归档场景下的优势。 开源分布式存储系统选型指南： MinIO、Ceph、GlusterFS等开源方案的对比分析： 详细对比主流开源分布式存储系统的功能、性能、易用性、社区活跃度、适用场景等，为读者提供选型参考。 技术选型的考量因素： 总结在实际项目中进行技术选型时需要考虑的关键因素，如业务需求、成本预算、团队技术栈、运维能力等。 部署与运维实践： 集群部署与配置： 提供分布式存储集群的实际部署步骤和关键配置项，包括网络规划、节点规划、存储介质配置等。 性能调优与故障排查： 讲解在生产环境中如何进行性能监控、瓶颈分析，以及常见的故障场景及排查方法。 容量规划与扩容： 指导读者进行合理的容量规划，并介绍如何在不停机的情况下进行集群的在线扩容。 未来发展趋势： 分布式存储与AI/ML的融合： 探讨AI/ML技术如何应用于分布式存储系统的自动化运维、智能调度和性能优化。 边缘存储： 分析边缘计算场景下对分布式存储提出的新需求和发展方向。 存储即服务（Storage as a Service）： 讨论未来分布式存储服务化的发展趋势。 结论 《分布式存储系统设计与实践》一书，凭借其深入浅出的讲解、详实的技术细节和丰富的实践经验，为读者提供了一条通往分布式存储技术精髓的清晰路径。本书不仅是理解分布式存储系统原理的入门指南，更是掌握其设计、实践和优化的核心工具。通过本书的学习，读者将能够自信地应对海量数据存储的挑战，构建出高性能、高可用、可扩展的存储解决方案，为企业的数字化转型和业务发展提供坚实的数据基石。

评分☆☆☆☆☆

这本书的封面设计给我留下了深刻的印象，简约而充满科技感，蓝色的主色调配合流动的线条，仿佛预示着信息时代的无限可能。当我翻开第一页，一股厚重的知识气息扑面而来，纸张的质感很好，印刷清晰，没有丝毫廉价感。一开始，我以为这本书会像许多同类书籍一样，充斥着晦涩难懂的专业术语和枯燥的理论堆砌，然而，作者的写作风格却相当引人入胜。他用一种非常平实却又充满智慧的语言，将一些听起来非常复杂的概念娓娓道来。我尤其喜欢作者在引入新章节时，总会先给出一些贴近生活的应用场景，让我能迅速理解这个技术在现实世界中的价值和意义，而不是让我一开始就沉浸在抽象的定义里。

评分☆☆☆☆☆

我特别喜欢这本书的结构设计，逻辑清晰，循序渐进。作者并没有一开始就抛出大量高深莫测的理论，而是从最基础的概念讲起，然后逐步深入到更复杂的议题。每一次技术细节的讲解，都会紧随其后的应用场景展示，让我始终能够将理论与实践相结合，加深理解。即使是一些我不太熟悉的领域，作者也能够通过层层递进的阐述，让我逐步掌握其精髓。这种写作方式非常适合我这种希望系统性学习某个领域知识的读者。

评分☆☆☆☆☆

在阅读过程中，我多次被作者的洞察力所折服。他不仅详细介绍了NFV的技术细节，还深刻剖析了其背后的商业逻辑和市场驱动力。书中对技术发展趋势的预测，以及对未来可能出现的挑战的探讨，都让我受益匪浅。我尤其欣赏作者在讨论不同技术方案时，能够客观地分析其优缺点，并给出一些实用的建议，而不是仅仅倾向于某一种技术。这种严谨的态度，让我对书中的内容更加信服。

评分☆☆☆☆☆

这本书的排版设计也给我留下了很好的印象。每一页的文字间距适中，字体清晰易读，阅读起来非常舒适，即使长时间阅读也不会感到疲劳。章节之间的过渡自然流畅，图表和公式的插入也恰到好处，能够有效地帮助读者理解复杂的概念。总的来说，这本书不仅内容丰富，在整体的阅读体验上也做得非常出色，是一本值得反复阅读和参考的佳作。

评分☆☆☆☆☆

这本书的内容非常翔实，几乎涵盖了我想了解的各个方面。从网络功能虚拟化的基本概念，到它在不同行业中的具体实践，都有详尽的论述。我尤其赞赏作者在阐述核心技术时，能够深入浅出，将复杂的原理用图示和比喻的方式讲解清楚，让我这个非科班出身的读者也能大致理解。书中列举的案例分析也非常有启发性，让我看到了NFV技术是如何颠覆传统网络架构，提升效率，降低成本的。有些章节甚至触及了一些前沿的研究方向，让我对未来的网络发展有了更清晰的认识。

评分☆☆☆☆☆

书很不错，还在研读中。

评分☆☆☆☆☆

深入浅出，通俗易懂，适合初学者使用。

评分☆☆☆☆☆

书质量不错。很好 下次再来

评分☆☆☆☆☆

不错，挺好的

评分☆☆☆☆☆

书很不错，还在研读中。

评分☆☆☆☆☆

很不错很不错很不错很不错

评分☆☆☆☆☆

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很好的很好的

评分☆☆☆☆☆

书很不错，还在研读中。