The Datacenter as a Computer pdf epub mobi txt 电子书下载 2026

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出版者:

作者:Luiz André Barroso

出品人:

页数:154

译者:

出版时间:2013-7

价格:0

装帧:

isbn号码:9781598295573

丛书系列:

图书标签:

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具体描述

The Datacenter as a Computer: An Introduction to the Design of Warehouse-Scale Machines, Second edition

Synthesis Lectures on Computer Architecture

July 2013, 154 pages, (doi:10.2200/S00516ED2V01Y201306CAC024)

Luiz André Barroso

Google, Inc.

Jimmy Clidaras

Google, Inc.

Urs Hölzle

Google, Inc.

Abstract

As computation continues to move into the cloud, the computing platform of interest no longer resembles a pizza box or a refrigerator, but a warehouse full of computers. These new large datacenters are quite different from traditional hosting facilities of earlier times and cannot be viewed simply as a collection of co-located servers. Large portions of the hardware and software resources in these facilities must work in concert to efficiently deliver good levels of Internet service performance, something that can only be achieved by a holistic approach to their design and deployment. In other words, we must treat the datacenter itself as one massive warehouse-scale computer (WSC). We describe the architecture of WSCs, the main factors influencing their design, operation, and cost structure, and the characteristics of their software base. We hope it will be useful to architects and programmers of today’s WSCs, as well as those of future many-core platforms which may one day implement the equivalent of today’s WSCs on a single board.

Notes for the Second Edition

After nearly four years of substantial academic and industrial developments in warehouse-scale computing, we are delighted to present our first major update to this lecture. The increased popularity of public clouds has made WSC software techniques relevant to a larger pool of programmers since our first edition. Therefore, we expanded Chapter 2 to reflect our better understanding of WSC software systems and the toolbox of software techniques for WSC programming. In Chapter 3, we added to our coverage of the evolving landscape of wimpy vs. brawny server trade-offs, and we now present an overview of WSC interconnects and storage systems that was promised but lacking in the original edition. Thanks largely to the help of our new co-author, Google Distinguished Engineer Jimmy Clidaras, the material on facility mechanical and power distribution design has been updated and greatly extended (see Chapters 4 and 5). Chapters 6 and 7 have also been revamped significantly. We hope this revised edition continues to meet the needs of educators and professionals in this area.

Table of Contents: Acknowledgments / Note to the Reader / Introduction / Workloads and Software Infrastructure / Hardware Building Blocks / Datacenter Basics / Energy and Power Efficiency / Modeling Costs / Dealing with Failures / Closing Remarks / Bibliography / Author Biographies

好的，以下是一本关于数据中心运营与未来趋势的图书简介，该书并非《The Datacenter as a Computer》，内容侧重于实践管理、可持续发展和前沿技术应用，旨在为数据中心专业人士提供全面的战略与操作指南。《数字基础设施的未来蓝图：下一代数据中心运营、韧性与可持续性实践》本书导言：在信息爆炸的数字时代，数据中心已不再是简单的“机房”，而是驱动全球经济和创新的核心引擎。随着人工智能、物联网和云计算的指数级增长，对计算容量、能效和可靠性的要求达到了前所未有的高度。然而，传统的数据中心运营模式正面临着能源消耗巨大、资源利用率低下以及快速迭代的技术挑战。《数字基础设施的未来蓝图》正是为应对这些挑战而生。本书深入剖析了支撑现代数字生态系统的物理和逻辑基础设施，超越了对硬件堆栈的简单描述，聚焦于如何构建、管理和优化一个高弹性、高效率、面向未来的数据中心环境。我们旨在为基础设施架构师、运营经理、可持续发展官以及寻求深化行业理解的技术决策者，提供一套可落地、可操作的实践框架和前瞻性视野。核心内容模块：第一部分：现代数据中心的基础架构与设计原则本部分重点阐述了构建高密度、高可用性数据中心所需遵循的核心工程学原理。模块化与可扩展性设计：探讨从预制模块化数据中心（PFM）到超大规模基础设施的演进路径。重点分析如何通过标准化接口和积木式部署，实现快速扩展和资源灵活调配，有效应对业务的突发性增长。电力系统的深度优化：深入研究高压直流（HVDC）技术在数据中心的应用优势、不间断电源（UPS）系统的最新拓扑结构（如模块化并联与分散式UPS），以及如何通过先进的配电管理系统（PDMS）实现电力流动的可视化与精细化控制。冷却技术的革命：详细对比并评估了传统风冷、精密空调（CRAC/CRAH）与浸没式液冷（Single-Phase and Two-Phase Immersion Cooling）技术的优劣势。重点分析了针对高密度计算（如GPU集群）的直接芯片水冷（Direct-to-Chip Liquid Cooling）的部署策略、管道设计和防泄漏措施。空间利用率最大化：讨论了机柜密度规划、冷热通道隔离的最高效实践，以及如何利用三维建模和仿真工具，提前预测气流分布，确保关键设备获得充足的冷却资源。第二部分：韧性、安全与运营卓越（OpsEx）本部分关注数据中心如何保持持续稳定运行，并应对日益复杂的安全威胁和运营挑战。高可用性与灾难恢复策略：阐述了从Tier I到Tier IV标准的深化理解，并超越简单的冗余设计。内容包括故障域隔离的最佳实践、自动化故障切换的流程设计，以及跨地域灾备中心的网络与数据同步机制。重点探讨了“五个九”可用性背后的管理文化和流程固化。网络架构的演进：分析了面向云原生工作负载的园区网络设计，重点介绍CLOS架构（Leaf-Spine）在东西向流量优化中的作用。讨论了软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV）如何提升网络的灵活性和可编程性。物理与网络安全集成：探讨了数据中心安全防护的“纵深防御”模型。从物理入侵检测系统（PIDS）、生物识别门禁，到零信任网络模型在数据中心内部的应用，以及针对供应链攻击的硬件可信根（RoT）验证流程。数据中心基础设施管理（DCIM）的实战应用：详述了如何利用DCIM平台实现资产跟踪、能耗监控和容量规划的自动化。重点案例研究展示了如何利用DCIM数据驱动决策，优化资源分配，并辅助进行维护计划的制定。第三部分：可持续性、能效与绿色数据中心随着企业社会责任和监管压力的增加，本部分成为构建未来数据中心不可或缺的要素。能效指标的精进：深入解析PUE（Power Usage Effectiveness）的局限性，并引入更精确的指标，如CUE（Carbon Usage Effectiveness）和 WUE（Water Usage Effectiveness）。探讨如何通过细致的测量点设置和实时数据分析，实现对PUE的持续改进。能源战略与可再生能源整合：讨论了如何将数据中心负载与电网波动相结合（Load Shifting），以及部署现场可再生能源（如太阳能、微型风力）的可行性。重点分析了电池储能系统（BESS）在平滑峰值负荷和提供电能质量保障方面的作用。余热回收与循环经济：详细介绍了数据中心余热被收集、净化并用于区域供暖、温室加热或其他工业用途的成功案例。探讨了如何设计热力交换系统以最大化热能的梯级利用，减少环境热排放。水资源管理：针对水冷系统的水消耗问题，阐述了提高冷却塔效率、采用闭环冷却系统、以及高效水处理技术，以实现“近零”或“正效益”水足迹的策略。第四部分：自动化、人工智能与数据中心的未来形态展望技术前沿，本部分讨论了如何利用新兴技术重塑数据中心的操作范式。 AIOps在基础设施管理中的应用：探讨如何利用机器学习模型对海量的传感器数据进行异常检测、根因分析和预测性维护。案例包括基于历史故障模式预测硬盘失效、识别冷却系统早期性能衰减等。软件定义的基础设施（SDI）：阐述了如何通过抽象化物理层，实现对计算、存储和网络资源的集中化、程序化控制，从而加速服务部署和资源调配的速度。边缘计算与核心的协同：分析了边缘数据中心（Edge DC）的独特需求（如空间、电源限制、远程管理）及其与超大规模云中心的互补关系。讨论了如何设计统一的编排系统，以管理跨越广域网分布的混合基础设施。量子计算对数据中心的影响：探讨了下一代计算范式可能对当前基础设施提出的新挑战，包括对特殊冷却环境的需求以及对加密算法安全性的影响。结语：《数字基础设施的未来蓝图》不仅仅是一本技术手册，它更是一份指导未来十年数字基础设施建设的路线图。通过整合工程学严谨性、运营效率的追求以及对全球可持续发展的承诺，本书旨在赋能读者，将他们的数据中心转变为一个更智能、更具韧性、更环保的数字基石。

作者简介

目录信息

读后感

评分☆☆☆☆☆

用户评价

评分☆☆☆☆☆

坦白说，初次翻开这本书时，我有些担心它会过于偏重于底层物理设施的描述，但我很快发现我的担忧是多余的。作者的视野极其宏大，他成功地在物理层、网络层和应用层之间架设了一座座坚实的桥梁。关于网络拓扑的设计哲学，书中有着独到的见解，它超越了简单的BGP或OSPF配置讨论，深入到了如何设计一个能够承受大规模东西向流量的扁平化架构，以及应对“胖树”结构瓶颈的创新思路。在我看来，最精彩的部分是对“服务网格”在数据中心规模应用中的挑战与机遇的剖析。作者没有回避实际部署中的复杂性，比如服务发现的延迟、策略执行的一致性，并提出了几套极具操作性的权衡方案。这种深入到工程实践细节又不失理论高度的叙述方式，对于任何一个在超大规模基础设施中工作的人来说，都是无可替代的宝藏。读完这一章节，我对自己正在维护的系统有了更深层次的“内省”能力。

评分☆☆☆☆☆

这部著作的叙述方式实在令人耳目一新，它不像传统的教科书那样死板地堆砌理论，而是以一种近乎故事化的笔触，带领读者深入到数据中心这个庞大而复杂的有机体之中。作者似乎是位经验丰富的架构师，他没有止步于硬件的罗列或者软件的介绍，而是将目光投向了数据中心作为整体的“生命体”如何运作。我尤其欣赏他对能源效率和可持续性的探讨，这部分内容并非空泛的口号，而是结合了实际的冷却技术、电源管理策略，以及新兴的液冷方案的深入剖析。读起来让人感觉不是在学习一门枯燥的技术，而是在探索一个正在不断进化的前沿领域。书中对虚拟化与容器化技术的集成描述得尤为精妙，那种不同抽象层次间的无缝切换，清晰地展现了现代计算基础设施的韧性与灵活性。特别是关于“Pod”概念的引入，提供了一个极具洞察力的框架，用以理解如何将原本分散的组件高效地整合为一个统一的计算平台。

评分☆☆☆☆☆

这本书的阅读体验，就像是跟随一位技艺精湛的钟表匠，拆解一个微缩的宇宙。作者对于自动化和编排系统的论述，体现出对“最小干预”理念的极致追求。他不仅仅罗列了Kubernetes或类似工具的功能，而是深入探讨了配置管理、状态漂移检测以及自愈机制背后的控制论基础。其中对于“基础设施即代码”理念的哲学反思，让我印象深刻——它不仅仅是脚本的集合，更是一种维护系统一致性和可预测性的心智模式的转变。我尤其赞赏其中关于**灾难恢复与弹性**的章节，它摒弃了传统的热备冷备的简单二元对立，转而探讨了基于混沌工程思想的“持续验证”模型，这对于建立真正高可用性的系统至关重要。整本书的行文风格非常沉稳、严谨，偶尔穿插的类比非常贴切，使那些原本深奥的分布式系统理论变得平易近人，但绝不降低其专业水准。

评分☆☆☆☆☆

如果要用一个词来概括这部作品的精髓，那可能是“**系统化思维**”。它成功地将一个原本被割裂的、由无数供应商和技术栈拼凑而成的“数据中心”，重新塑造成了一个具有清晰边界、可量化、可预测的计算单元。作者对度量衡体系的强调尤为重要，他清晰地界定了哪些指标真正反映了系统的健康状态，而非仅仅是忙碌程度。从TCO（总拥有成本）到PUE（电能使用效率）的关联分析，再到对未来量子计算和边缘计算可能对核心数据中心架构带来的冲击的预判，无不展现出作者深厚的战略眼光。这本书的论据扎实，引用了大量实际案例（尽管没有直接点名，但读者可以体会到其背后是无数次生产环境的洗礼），它不是在描述“现状”，而是在描绘一个“最优解的演进路径”。对于任何希望从“操作员”成长为“架构师”的人来说，这本厚重的指南是里程碑式的参考资料。

评分☆☆☆☆☆

我必须承认，这是一本需要坐下来，静下心来细细研读的作品，它不适合在通勤路上匆忙翻阅。它的价值在于其**深度和广度**的完美结合。在谈及安全问题时，作者并未停留在防火墙和ACL的层面，而是将视角拉到了“零信任”架构在数据中心内部的落地挑战，特别是东西向流量加密的性能开销与管理复杂度。这种对安全与性能之间永恒博弈的坦诚探讨，让我感到非常真实。此外，书中对“存储层”的解读也极具启发性，它不再将存储视为一个孤立的盒子，而是将其视为计算不可分割的一部分，探讨了NVMe over Fabrics（NVMe-oF）如何模糊了本地和远程存储的界限，以及这如何反作用于计算节点的调度策略。这是一种跨学科的整合思维，将存储、网络和计算资源视为一个统一的资源池进行优化，是未来数据中心设计的必然方向。

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