郝亞飛 祁含

（中國移動(dòng)通信集團(tuán)設(shè)計(jì)院有限公司黑龍江分公司，黑龍江 哈爾濱 150080）

1 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的特點(diǎn)

(1) 隨著業(yè)務(wù)的迅速增長，數(shù)據(jù)中心各系統(tǒng)中的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備種類繁多、并且零散分布，這種集成度低的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)無法提供高度的穩(wěn)定性和可靠性。

(2) 由于系統(tǒng)種類的多樣化，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的零散的分布，也使得整體網(wǎng)絡(luò)缺乏統(tǒng)一的建設(shè)和管理，而且缺乏有效的控制手段，這樣同樣給維護(hù)人員加大了工作量及工作難度。

(3) 同時(shí)由于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的繁多，也對(duì)機(jī)房能耗、環(huán)境要求、配套要求、設(shè)備及線路安裝等提出更高的要求。目前各大運(yùn)營商雖在進(jìn)一步努力加大對(duì)機(jī)房建設(shè)，加強(qiáng)對(duì)機(jī)房規(guī)范化管理和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)化，但面對(duì)現(xiàn)網(wǎng)已使用的數(shù)據(jù)中心機(jī)房，仍存在著嚴(yán)重壓力。例如機(jī)房空間不足、機(jī)房局部過熱、電源容量飽和等都成為目前普遍存在并難以解決的問題。因此傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)對(duì)數(shù)據(jù)中心未來建設(shè)和發(fā)展而言，也很難打造一個(gè)節(jié)能、環(huán)保的綠色的基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)。

因此通過以上分析可以得出結(jié)論：一個(gè)合理的、優(yōu)化的、綠色的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，一個(gè)可靠的、穩(wěn)定的系統(tǒng)，不但能夠很好的滿足客戶需求，同時(shí)也節(jié)約了資金的投入和維護(hù)成本。更加為未來的競爭發(fā)展提供了可靠保證。

2 現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求

人們對(duì)信息的需求是無所不在的。人們把數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)中心里，但數(shù)據(jù)的產(chǎn)生和使用可以在任何地方，包括Web、移動(dòng)應(yīng)用、分支機(jī)構(gòu)、合作伙伴站點(diǎn)或 子公司。由于數(shù)據(jù)無所不在，因此，網(wǎng)絡(luò)就成為數(shù)據(jù)中心的基礎(chǔ)平臺(tái)。

由于網(wǎng)絡(luò)具有很多內(nèi)在的性質(zhì)，因而可以作為提供共享數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的基礎(chǔ)。它能夠觸及到數(shù)據(jù)中心運(yùn)作的方方面面，無論是遠(yuǎn)程還是分布式，都能以統(tǒng)一、一致的方式提供服務(wù)。因此同時(shí)無論何種類型的數(shù)據(jù)中心都必須具備高帶寬，高密度、高管理性和高安全可靠性的基本要求。

目前在數(shù)據(jù)中心的最新研究方向是虛擬化。未來，所有的資源都透明地運(yùn)行在各種各樣的物理平臺(tái)上，資源的管理都將按邏輯方式進(jìn)行，完全實(shí)現(xiàn)資源的自動(dòng)化分配，而虛擬化技術(shù)就是實(shí)現(xiàn)它的理想工具。

虛擬化技術(shù)相對(duì)來說是一種開源技術(shù)，目前很多企業(yè)已經(jīng)掌握服務(wù)器運(yùn)行的虛擬化技術(shù)，供應(yīng)商正在推廣將整個(gè)數(shù)據(jù)中心進(jìn)行虛擬化的設(shè)想。這種設(shè)想就是，通過由新的虛擬化技術(shù)構(gòu)建的數(shù)據(jù)中心平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)對(duì)服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行動(dòng)態(tài)管理。虛擬化技術(shù)會(huì)成為運(yùn)營中重要并且無處不在的因素，因而成為數(shù)據(jù)中心一種新形式的操作系統(tǒng)；“虛擬化技術(shù)顛覆對(duì)操作系統(tǒng)的傳統(tǒng)看法，并給我們提供創(chuàng)建未來數(shù)據(jù)中心操作系統(tǒng)的機(jī)會(huì)?！?/p>

虛擬化技術(shù)同時(shí)也是一種節(jié)能技術(shù)，根據(jù)相關(guān)的研究顯示，采用虛擬化技術(shù)使使用者節(jié)省高達(dá)70%的硬件投資。因?yàn)樘摂M化技術(shù)可以幫助用戶合并多種應(yīng)用工作負(fù)荷，在單個(gè)系統(tǒng)上運(yùn)行多種操作系統(tǒng)環(huán)境；優(yōu)化應(yīng)用開發(fā)，在單一系統(tǒng)上進(jìn)行測試和開發(fā); 提高系統(tǒng)可用性，在系統(tǒng)之間遷移虛擬環(huán)境。

3 網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用方案

3.1 網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的介紹

3.1.1 方式一：VDC技術(shù)

虛擬化技術(shù)的方式一：可以將一臺(tái)交換機(jī)能夠提供多個(gè)虛擬設(shè)備環(huán)境（VDC）。虛擬設(shè)備環(huán)境特性能為每個(gè)物理設(shè)備創(chuàng)建多個(gè)虛擬設(shè)備實(shí)例，無限制地提供所有服務(wù)。硬件資源能在這些設(shè)備實(shí)例間劃分。VDC在每個(gè)VDC實(shí)例間提供全面故障隔離和管理。每個(gè)實(shí)例的管理和運(yùn)行都能獨(dú)立于系統(tǒng)中的其他實(shí)例而進(jìn)行。如下圖(1)所示，一臺(tái)設(shè)備可以虛擬成邏輯上的四臺(tái)設(shè)備，在組網(wǎng)時(shí)兩臺(tái)設(shè)備可以實(shí)現(xiàn)過去多臺(tái)設(shè)備才能達(dá)到的高可靠性和冗余功能。

例如圖(2) 所示：每個(gè)虛線框內(nèi)實(shí)際物理上是一臺(tái)交換機(jī)，通過虛擬設(shè)備環(huán)境虛擬分區(qū)成兩臺(tái)交換機(jī)，做為核心交換機(jī)和下面一層的匯聚交換機(jī)交叉相連，從而相當(dāng)于核心四臺(tái)交換機(jī)與下層交叉互聯(lián)，提高了可靠性和冗余性。

虛擬交換機(jī) 技術(shù)之一（VDC）示例

3.1.2 方式二：VPC技術(shù)

虛擬化技術(shù)的方式二： 在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心二層環(huán)境中，上聯(lián)端口為了避免環(huán)路，需要使用生成樹協(xié)議來阻斷一條鏈路，采用VPC(virtual port channel )技術(shù)，可以無須阻斷一條鏈路，實(shí)現(xiàn)雙上聯(lián)，增加了帶寬。更加詳細(xì)地說： (VPC)是種基于堆棧的虛擬端口通道技術(shù)，當(dāng)使用 VPC技術(shù)時(shí)上端的兩個(gè)物理交換機(jī)對(duì)下端交換機(jī)而言相當(dāng)于一臺(tái)虛擬交換機(jī)，因?yàn)槠浜唵位臋C(jī)制使得原來的兩臺(tái)交換機(jī)形成環(huán)路的限制都不存在了。VPC使得兩臺(tái)核心交換機(jī)與下層交換機(jī)的連接鏈路全部處于激活狀態(tài)，而且對(duì)兩端交換機(jī)而言這些連接鏈路就是一條端口通道，成倍增加了互聯(lián)帶寬。

如下圖所示：左邊為傳統(tǒng)上聯(lián)形式，雖然是交叉上聯(lián)，但只有一條鏈路工作，另一條為備用。右邊為采用VPC技術(shù)后的雙上聯(lián)，實(shí)際是將兩臺(tái)交換機(jī)邏輯的虛擬成一臺(tái)交換機(jī)，這樣雙上聯(lián)的鏈路就不會(huì)產(chǎn)生環(huán)路，兩條鏈路均可工作，提供了更大上聯(lián)帶寬。

虛擬交換機(jī) 技術(shù)之二（VPC）示例

虛擬交換機(jī) 技術(shù)之二（VPC）示例

4 網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢

通過這種虛擬化工作，我們在數(shù)據(jù)中心可以實(shí)現(xiàn)非常方便的資源調(diào)配 （比如端口的調(diào)配、處理能力和轉(zhuǎn)發(fā)表的調(diào)配），資源共享(電源的共享、轉(zhuǎn)發(fā)能力的共享)，提高抗故障能力(把風(fēng)險(xiǎn)分散到多個(gè)物理實(shí)體中去)；甚至可以和服務(wù)器配合，實(shí)現(xiàn)按需配置的虛擬數(shù)據(jù)中心。這也是云計(jì)算技術(shù)的一個(gè)重要發(fā)展趨勢。

逐步的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)將是數(shù)據(jù)中心的重要組成部分。在整合數(shù)據(jù)中心結(jié)構(gòu)中，我們會(huì) 對(duì)服務(wù)器進(jìn)行虛擬化、對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備進(jìn)行虛擬化，以滿足應(yīng)用交付的重構(gòu)，還會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)進(jìn)行虛擬化，從而實(shí)現(xiàn)整體的數(shù)據(jù)中心虛擬化。未來，數(shù)據(jù)中心在虛擬化技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，將會(huì)變得更靈活、更易管理、更安全、更低成本

5 網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用案例

本節(jié)以某公司的數(shù)據(jù)中心為例。該公司在數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)部署了虛擬化功能，核心交換機(jī)能夠?qū)⒉僮飨到y(tǒng)和硬件資源劃分為模擬虛擬設(shè)備的虛擬環(huán)境VDC，利用 VDC技術(shù)可將匯聚層的核心交換機(jī)邏輯化分為兩個(gè)區(qū)Outside VDC 和Inside VDC,這兩個(gè)區(qū)分別通過萬兆連接到對(duì)應(yīng)的服務(wù)對(duì)象。 Outside VDC服務(wù)對(duì)象:低安全區(qū)、核心區(qū), Outside VDC流量會(huì)強(qiáng)制被引導(dǎo)到外部網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū) 。Inside VDC服務(wù)對(duì)象:高安全區(qū),連接到內(nèi)部的服務(wù)器和應(yīng)用。外部網(wǎng)絡(luò)服務(wù)區(qū): 來自O(shè)utside的流量通過這個(gè)區(qū)進(jìn)行流量安全檢測和優(yōu)化服務(wù)。先前需要通過4臺(tái)交換機(jī)實(shí)現(xiàn)的功能，通過虛擬化技術(shù)可以通過2臺(tái)交換機(jī)滿足業(yè)務(wù)的需求，節(jié)省了硬件的投資成本。另外，在上行鏈路中啟用了VPC 協(xié)議，可以達(dá)到雙活的上行鏈路，增加了帶寬。避免了鏈路的浪費(fèi)。整個(gè)數(shù)據(jù)中心通過虛擬化的技術(shù)，比原先節(jié)省了投資30%。另外，虛擬化技術(shù)減少了設(shè)備數(shù)量，提高了鏈路的使用效率，因?yàn)闇p少了在使用成本，更加節(jié)能環(huán)保。

結(jié)語

綜上所述，圖虛4擬.3-化1已成為一種趨勢，通過虛擬化技術(shù)，可以為企業(yè)降低硬件的投資成本，提高現(xiàn)有設(shè)備的使用率。在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域，通過廣泛采用虛擬化技術(shù)，可以大大提高服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)資源的利用率，降低硬件投資和運(yùn)營成本，為企業(yè)的發(fā)展提供競爭優(yōu)勢。虛擬化技術(shù)可以幫助企業(yè)打造出了更加高效、可管理性更高、資源配置更靈活的數(shù)據(jù)中心。不管是數(shù)據(jù)中心自身的整合與擴(kuò)容，還是降低能源消耗，虛擬化技術(shù)在其中都承擔(dān)了很重要的角色，使它成為下一代數(shù)據(jù)中心發(fā)展的關(guān)鍵。 下一代數(shù)據(jù)中心將會(huì)向著虛擬化的方向進(jìn)一步發(fā)展，最終做到完全透明的虛擬化，讓企業(yè)用戶能夠根據(jù)具體環(huán)境進(jìn)行具體應(yīng)用。

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