實況直播：用Docker建構大型資料中心

前言

人類活動的空間延伸到哪裡，資料便從哪裡產生。資料是人類活動的重要資源。資料管理技術的優劣會直接影響到資料處理的效率，影響決策的時效。資料中心是支援組織（或網際網路企業）業務的關鍵。近幾年，雲端運算、大數據、人工智慧等技術層出不窮，在這些新技術的背後，資料中心的基礎設施和相關技術也在不斷演進和創新，誰能夠掌握最新的資料中心技術，誰就能在激烈的競爭中佔領主導地位，處於優勢地位。

每一次新的工業革命，都會推動人類社會的極大進步與變革。席捲而來的第四次工業革命不僅將突破人類社會在石化能源應用方面的限制，而且將繼續促進與推動第三次工業革命資訊革命的發展。其中的IT 應用技術，特別是資料中心應用技術的成熟和發展，實際上才剛剛開始，以虛擬運算和雲端運算為核心概念的新一代資料中心應用技術也才剛剛登上殿堂，追求能效和IT 資產使用效率的現代營運理念與雲端運算、虛擬化技術相結合將推動資料大集中處理的建設，新一代資料中心的規劃建設已經不再是傳統意義上的規劃建設，而是基於新一代計算技術、容器技術和開發運行維護一體化技術的全新資料中心建設。

2013 年年初，dotCloud 公司將內部專案Docker 開放原始碼，之後Docker 很快風靡整個IT 領域。容器並不是全新的概念，Docker 所採用的關鍵技術也早已存在，但正是Docker 的創新，使得以容器技術來建置雲端運算平台更加方便、快速。容器技術不僅改變了系統架構的設計方式，還改變了研發過程和系統運行維護的方式，使得人們長久以來所期盼的開發速度更快、系統品質更好、執行維護更容易成為現實。Docker 的出現是雲端運算發展的里程碑，成為雲端應用大規模推廣的基礎。

相比傳統的虛擬化方案，Docker 虛擬化技術具有明顯的優勢：可以讓應用瞬間具有可攜性，可以非常容易地使用容器部署應用，而且啟動Docker 實例的速度明顯快於傳統虛擬化技術。同時，建立一個Docker 實例所佔用的資源也要遠遠小於傳統的虛擬機器，相同的電腦硬體，執行容器實例的速度是虛擬機器的4 ∼ 10 倍。這表示在相同的資料中心負載下，使用Docker 虛擬化技術可以執行更多的應用程式。

本書以第四次工業革命前夜的變革背景為基礎，歸納最新的資料中心設計、應用理論、方法和實作經驗，為資料中心規劃設計提供全新的理論架構、設計邏輯和方法、評估模型與實作，希望能為資料中心建設拋磚引玉。
本書由3 部分組成：第1 部分為Docker 資料中心導論，由第1 ∼ 4 章組成。

該部分內容是背景知識，專為IT 部門主管、企（事）業單位的CEO、CIO 以及大學生、研究所學生學習現代資料中心而準備，介紹Docker 資料中心的概念、整體結構、技術架構建設標準與原則；從人員、流程、技術3 個方面，分為執行管理工作和機構與基本制度、資料資源管理、執行日常管理、基礎設施管理、執行管理的新理念與新技術5 個部分，介紹如何做好資料中心的執行管理；針對隨著資訊化的深入推進，人們對於資料科學的新理念、新需要，介紹容器技術和微服務技術，並討論這些技術對生產力的提升作用。

第2 部分為Docker 資料中心理論基礎，由第5 ∼ 8 章組成。內容包含Docker 通用主控台知識、較為深入的授信Docker 映像檔倉庫、Docker 安全，以及規模化使用Docker，讀者可以由此掌握最先進的知識。這一部分適合大學生、研究所學生和具有一定資料中心理論基礎的讀者學習。

第3 部分為Docker 資料中心進階技術，由第9 ∼ 12 章組成。主要內容是企業級資料建模，目的是幫助組織（或企業）更進一步地運作。關聯式資料庫與NoSQL 資料庫的最佳化、應用設計和重構、可程式化資料中心等知識，能夠幫助組織（或企業）更進一步地應對變化。設定這部分內容主要是考慮大部分學生在未來要實現或重構資料庫及其應用程式，只有很少一部分學生會去建置資料庫管理系統，因此，這部分內容篇幅很大，分量很重，是本書的重點。資料庫重構技術也是資料庫領域專家必備的知識。此外，本書包含大量的案例介紹資料庫的語言和API，例如嵌入式SQL、動態SQL、ODBC、JDBC 和ADO.NET 介面等，這一部分適合具有一定資料庫理論基礎的讀者學習。

在撰寫過程中，許多友人從最初策劃到架構結構的確定和實際內容的撰寫都傾注了大量心血，並提出了非常寶貴的意見，在此謹表示衷心的感謝。特別是戴浩院士對書稿進行了專業指導，陳鯨院士親自撰寫了序言；孔輝博士、柳虔林博士、侯富博士對本書的內容列出了大量寶貴的回饋意見；馬甯工程師、李金衿工程師、侯富博士、韓政博士對書中實例進行了詳細驗證。他們為本書的撰寫、審定和出版付出了辛勤的工作，貢獻了卓越的智慧，在本書付梓之際，謹表示最誠摯的感謝和崇高的敬意。感謝我的妻子王麗平，在我撰寫這本書的過程中對我一如既往的支援。

在本書撰寫過程中，汲取、參考了國內外一些學者和同行的最新研究成果，在此向他們表示衷心的感謝！正是有了他們的工作成果才使得我能夠站在「巨人肩上」看得更遠，也才能使本書得以問世。

由於資料中心尚處在快速發展之中，許多學術問題有待進一步研究，因此儘管為此做了很大努力，但由於能力、水準和時間有限，仍會有不盡人意之處，懇請讀者批評指正。

編註： 本書有提供繁體及簡體原始程式碼，請至本公司深智數位官網資源下載區，搜尋書名後，輸入書號DM2041下載。

前言

人類活動的空間延伸到哪裡，資料便從哪裡產生。資料是人類活動的重要資源。資料管理技術的優劣會直接影響到資料處理的效率，影響決策的時效。資料中心是支援組織（或網際網路企業）業務的關鍵。近幾年，雲端運算、大數據、人工智慧等技術層出不窮，在這些新技術的背後，資料中心的基礎設施和相關技術也在不斷演進和創新，誰能夠掌握最新的資料中心技術，誰就能在激烈的競爭中佔領主導地位，處於優勢地位。

每一次新的工業革命，都會推動人類社會的極大進步與變革。席捲而來的第四次工業革命不僅將突破人類社會在石化能源應用方...

前言

第1 部分 Docker 資料中心導論
01 資料中心概述
1.1 資料中心的概念與發展歷程
1.2 Docker 資料中心介紹
1.3 資料中心的建設標準與規劃
02 資料中心管理
2.1 資料中心管理及其制度
2.2 資料中心執行的日常管理
2.3 資料中心網路效能指標融合
03 容器技術
3.1 容器的概念
3.2 Docker 容器
3.3 Windows 容器
04 微服務技術
4.1 微服務的概念
4.2 建模與服務
4.3 微服務的整合

第2 部分 Docker 資料中心理論基礎
05 Docker 通用主控台
5.1 Docker 通用主控台概覽
5.2 通用主控台的架構
5.3 通用主控台的管理
5.4 存取通用主控台
06 安全Docker 映像檔倉庫
6.1 安全Docker 映像檔倉庫概述
6.2 安全Docker 映像檔倉庫架構
6.3 安全Docker 映像檔倉庫管理
6.4 存取安全Docker 映像檔倉庫
07 規模化使用Docker
7.1 Docker Swarm
7.2 Centurion 工具
7.3 Amazon EC2 Container Service
08 Docker 安全
8.1 安全概述
8.2 安全性原則
8.3 Docker 的安全遺留問題

第3 部分 Docker 資料中心進階技術
09 企業級資料建模
9.1 企業級資料模型概覽
9.2 建立伺服器
9.3 伺服器和使用者
9.4 整合本機資料閘道及連接到伺服器
9.5 備份、恢復和建立高可用性
9.6 建立範例
10 資料庫效能最佳化
10.1 最佳化問題概述
10.2 關聯式資料庫的查詢最佳化
10.3 應用程式的最佳化
10.4 實體資源的管理
10.5 NoSQL 資料庫的最佳化
11 資料庫重構
11.1 資料庫重構的重要性
11.2 資料庫重構的概念
11.3 資料庫重構的過程
11.4 資料庫重構的策略
11.5 資料庫重構的方法
12 可程式化資料中心
12.1 概述
12.2 可程式化資料中心系統架構
12.3 資料分配管理
12.4 異質資料節點分配管理
12.5 資料放置策略
A 資料備份與災難恢復
A.1 資料備份的概念及層次分析
A.2 系統備份的方案選擇
A.3 當今主流儲存技術
A.4 資料備份系統的結構
A.5 災難恢復關鍵技術
A.6 資料災難恢復典型案例

前言

第1 部分 Docker 資料中心導論
01 資料中心概述
1.1 資料中心的概念與發展歷程
1.2 Docker 資料中心介紹
1.3 資料中心的建設標準與規劃
02 資料中心管理
2.1 資料中心管理及其制度
2.2 資料中心執行的日常管理
2.3 資料中心網路效能指標融合
03 容器技術
3.1 容器的概念
3.2 Docker 容器
3.3 Windows 容器
04 微服務技術
4.1 微服務的概念
4.2 建模與服務
4.3 微服務的整合

第2 部分 Docker 資料中心理論基礎
05 Docker 通用主控台
5.1 Docker 通用主控台概覽
5.2 通用主控台的架構
5.3 通用主控台的管理...