超圖解虛擬化的技術與運用

鈴木健治
富士通股份有限公司 日本全球門戶資深總監
自2011年左右起擔任虛擬化技術研究小組的組長。自2013年左右起，積極推動多項利用雲端進行的系統開發專案。
目前負責領導以系統基礎設施交付為任務的組織，輔助客戶推動數位轉型。同時也致力於透過培養雲端人才和推動自動化等方式來改變交付模式。
PMI認證的國際專案管理師（Project Management Professional）。興趣是與家人及朋友一起露營和釣魚。
 
宗村拓實
富士通股份有限公司 日本全球門戶
基礎設施技術公會部門 集團總監
從伺服器虛擬化初期（約2008年〜）便開始主導使用虛擬化技術的系統整合（SI）。自2013年開始推動虛擬桌面與應用程式虛擬化。自2019年開始，執行多個利用雲端的系統整合專
案。目前也致力於SRE，推動IaC、CI/CD與容器技術。Scrum Alliance認證的Scrum Master與產品負責人。興趣是熱帶魚（水草栽培）與技術驗證。
 
丸山勝康
富士通股份有限公司 日本全球門戶
基礎設施技術公會部門
從2007年起從事採用VMware ESXi的虛擬化基礎設施建置工作。同一時期還負責Cisco Catalyst 6000系列的維護工作，並在系統虛擬化方面累積了豐富的實務經驗。目前主要以AWS為核心，協助客戶進行從地端環境到雲端的遷移作業。興趣是與孩子們玩耍和欣賞電影。
 
歐肖
富士通股份有限公司 日本全球門戶
基礎設施技術公會部門
一位文組出身的雲端工程師，自2019年左右起執行多個利用雲端的系統基礎設施整合（SI）專案。目前專注於推動IaC和CI/CD技術。取得AWS、Azure、Google Cloud的多雲認證及Terraform認證。興趣是欣賞美術、閱讀、探訪世界遺產和跳舞。

前言
 
第1章　虛擬化的基礎

1-1   什麼是虛擬化？
分割、整合、模擬
1-2   虛擬化的優點
敏捷性、效率性、獨立性
1-3   虛擬化的歷史①　後個人電腦時代
大型主機、TSS
1-4   虛擬化的歷史②　硬體虛擬化時代
可靠性、性能提升
1-5   虛擬化的歷史③　虛擬伺服器時代
伺服器整合、超融合基礎架構、延長壽命
1-6   虛擬化的歷史④　雲端時代
預設雲端原則、點數、配額
1-7   從使用方式來分類虛擬化
分割使用、邏輯磁碟、整合使用、模擬
1-8   分割使用的虛擬化
虛擬伺服器、VLAN
1-9   整合使用的虛擬化
負載平衡器、鏈路聚合、RAID
1-10 模擬的虛擬化
仿真器、模擬器
1-11 從擁有到使用
隨需即用模式
1-12 分割資源的隨需即用
責任分擔模式
 
動手試一試 確認自己是否已經理解虛擬化技術的概要
 
第2章　伺服器的虛擬化
〜高效運行程式的機制〜
2-1   伺服器虛擬化的種類
Host OS型、Hypervisor型、Guest OS型、容器型
2-2 可輕鬆建立的虛擬伺服器
Host OS型
2-3 低性能損耗的實用型虛擬化
Hypervisor型
2-4   對功能進行虛擬化分割
虛擬主機
2-5   依進程分割①　容器的基礎
容器、LXC
2-6   依進程分割②　容器的控制
Docker、Docker Engine、Containerd
2-7   容器的實體
定義檔、映像檔
2-8   容器的可移植性
Docker Engine、可移植性
2-9 容器的管理機制
Kubernetes、清單檔案
2-10 容器間通訊的管理機制
Envoy、服務網格
 
動手試一試 練習寫YAML格式的程式碼 62
 
第3章　網路的虛擬化
〜分割與連接通訊的機制〜
3-1   網路虛擬化的種類與用途
VLAN、QoS、VPN
3-2   分割LAN
VLAN、Port VLAN、Tag VLAN
3-3   透過頻寬控制確保通訊品質
QoS、VoIP
3-4   連接遠端網路①　SSL-VPN方式
SSL-VPN
3-5   連接遠端網路②　IPSec-VPN方式
IPSec-VPN
3-6 連接遠端網路③　VXLAN方式
VXLAN、區域網路擴展
3-7   容器間網路
容器引擎、容器間通訊
 
動手試一試 挑戰架設SSL-VPN環境
 
第4章　資料儲存的虛擬化
〜高效利用資料庫的機制
4-1   儲存虛擬化的目的與優點
儲存虛擬化、管理性、可用性
4-2   儲存虛擬化的種類與用途
RAID、邏輯磁碟區、vSAN
4-3   實體儲存的虛擬化
RAID、檔案系統的虛擬化
4-4   建立邏輯磁碟區
LVM、邏輯磁碟區、動態磁碟、動態磁碟區
4-5   複數儲存的虛擬化
Ceph、Vsan
 
動手試一試 選擇合適的RAID層級
 
第5章　桌面的虛擬化
〜集中管理工作環境，安全又高效〜
5-1   桌面虛擬化的種類與用途
桌面虛擬化、主機型、桌面交付型
5-2   桌面虛擬化①　VDI方式、SBC方式
VDI、SBC
5-3   桌面虛擬化②　DaaS方式
DaaS、雲端型
5-4   桌面虛擬化的注意事項
安全性、性能
5-5   桌面虛擬化的用法
建立虛擬機器、資源分配
5-6   桌面與應用程式虛擬化的優點
應用程式虛擬化、串流型、RDSH型
 
動手試一試 練習使用桌面虛擬化的環境
 
第6章　虛擬化的效用
〜在雲端環境提供虛擬化服務〜
6-1   雲端上的伺服器虛擬化
雲端、虛擬伺服器、容器、無伺服器運算
6-2   雲端上的網路虛擬化
        私有網路、公用網路、多雲網路、混合雲網路
6-3   雲端上的儲存虛擬化虛擬儲存空間
6-4   雲端上的資料庫虛擬化
虛擬資料庫
6-5   無伺服器環境的特點與種類
無伺服器架構、無伺服器管理服務
6-6   為無伺服器運算打造的輕量型虛擬化功能
Firecracker
6-7   雲端上的桌面虛擬化
桌面虛擬化
6-8   雲端上的應用程式虛擬化
應用程式虛擬化、辦公度假
 
動手試一試 根據系統需求選擇最合適的AWS服務
 
第7章　虛擬化與數位轉型
〜虛擬化是這樣應用於數位轉型的〜
7-1   活用彈性和敏捷性的優點①　培育與捨棄
MVP、敏捷開發、不可變基礎設施環境
7-2   活用彈性和敏捷性的優點②　有助於數位轉型的虛擬化
數位轉型、數位化、資訊數位化
7-3   虛擬化在數位轉型中的應用方式①　應對突發負載
彈性、突發負載
7-4   虛擬化在數位轉型中的應用方式②　利用敏捷開發模式只在需要時配置
瀑布式開發、敏捷開發、資源池
7-5   虛擬化在數位轉型中的應用方式③　處理大數據
大數據、資料分析平台
7-6   虛擬化在數位轉型中的應用重點①　基礎設施管理的自動化
自動化
7-7   虛擬化在數位轉型中的應用重點②　遷移至雲端
雲端平移、雲端轉移、可攜性
7-8   虛擬化在數位轉型中的應用重點③　開發方法
PoC、敏捷開發
 
動手試一試 想像一下我們周遭的服務背後是如何運作
 
第8章　虛擬化環境的操作
〜透過設定檔來控制虛擬化環境〜
8-1   用軟體定義
軟體定義、IaC
8-2   控制虛擬化後的基礎設施
IaC   144
8-3   只在需要時建立，不需要時就捨棄
隨選即用
8-4   Immutable的功用
不可變（Immutable）IaC
8-5   使用Vagrant和Docker在IaC中控制虛擬伺服器
Vagrant、Docker
8-6   使用Terraform在IaC中控制雲端環境
Terraform、雲端環境8-7   使用Ansible在IaC中控制OS和中介軟體
Ansible
8-8   使用Kubernetes、Helm在IaC中控制容器
Kubernetes、Helm、容器
 
動手試一試 根據系統需求選擇最合適的IaC工具
 
第9章　虛擬化環境的使用方法
〜雲端環境中的虛擬化服務使用方法〜
9-1   重現傳統應用程式架構〜IaaS〜
Web三層架構、IaaS
9-2   使用IaaS①　網路
VPC、子網路
9-3   使用IaaS②　伺服器
EC2
9-4   使用IaaS③    儲存
EBS、S3、EFS、FSx
9-5   雲端原生①    資料庫
託管式資料庫、RDS、NoSQL資料庫
9-6   雲端原生②    函數
Lambda
9-7   雲端原生③    工作流程
Step Functions
 
動手試一試 在AWS環境中實作Web三層架構
 
第10章  設計方法、遷移方法與注意事項
〜陷阱、疑難排解、注意事項與搬遷方法〜
10-1 虛擬化的陷阱
吵鬧鄰居、服務配額、授權
10-2 虛擬化環境的疑難排解方法
故障診斷
10-3 更適合使用實體環境的場景
持有實體裝置
10-4 使用雲端時的注意事項
責任範圍、服務等級協定（SLA）
10-5 設計雲端時的注意點①　服務配額
服務配額
10-6 設計雲端時的注意點②　通訊與權限控制
VPC、通訊與權限控制
10-7 設計雲端時的注意點③　服務等級
SLA
10-8 從實體環境遷移至虛擬化基礎設施
Lift and Shift、7R
10-9 遷移至虛擬化基礎設施的方法
雲端遷移服務
 
動手試一試 根據系統需求選擇最合適的雲端服務利用形式

第11章　虛擬化的營運管理
 〜使用虛擬化環境時要考慮的事〜
11-1 服務目錄的管理
指引、服務目錄
11-2 雲端的組態管理
組態管理、程式碼化
11-3 虛擬化基礎設施的維護
生命週期
11-4 性能監控
延遲、佇列、服務配額
11-5 容量管理
前置時間、相容性、服務配額
11-6 成本管理
成本管理
11-7 安全管理
存取金鑰、政策、預防與偵測
11-8 營運持續計畫〜災害應變對策〜
營運持續計畫、RPO、RLO、RTO
 
動手試一試 思考虛擬化環境的使用方法
調查指引和服務目錄
 
第12章　虛擬化的未來
 〜虛擬化的當前課題與虛擬化的趨勢〜
12-1 虛擬化技術的目的是什麼？
應用程式的精進、裝置的多樣性
12-2 應用程式執行與JavaScript的問題
JavaScript
12-3 在瀏覽器中實現接近原生程式碼的執行速度
WebAssembly、沙盒
12-4 Wasm的使用範例
CDN
12-5 超越網頁瀏覽器框架的Wasm
WASI、Wasmtime、Wasme
12-6 在瀏覽器上運行的基礎設施〜實驗範例〜
WebVM、Postgres playground
12-7 容器與Wasm①　容器的未來
伺服器端Wasm
12-8 容器與Wasm②　應用程式與基礎設施
DevSecOps、應用程式的管理負擔、Wasm二進位檔
12-9 容器與Wasm③　WASI與容器
WASI
12-10容器與Wasm④　容器編排
 容器編排、runwasi
 
動手試一試 思考如何運用伺服器端的Wasm
調查這項技術是否適合自家組織的服務
 
專用術語表
索引
後記