郝亞飛 祁含

（中國移動通信集團設計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)絡系統(tǒng)的特點

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

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

(3) 同時由于網(wǎng)絡設備的繁多，也對機房能耗、環(huán)境要求、配套要求、設備及線路安裝等提出更高的要求。目前各大運營商雖在進一步努力加大對機房建設，加強對機房規(guī)范化管理和質量標準化，但面對現(xiàn)網(wǎng)已使用的數(shù)據(jù)中心機房，仍存在著嚴重壓力。例如機房空間不足、機房局部過熱、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)絡結構對數(shù)據(jù)中心未來建設和發(fā)展而言，也很難打造一個節(jié)能、環(huán)保的綠色的基礎設施系統(tǒng)。

因此通過以上分析可以得出結論：一個合理的、優(yōu)化的、綠色的網(wǎng)絡架構，一個可靠的、穩(wěn)定的系統(tǒng)，不但能夠很好的滿足客戶需求，同時也節(jié)約了資金的投入和維護成本。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)對網(wǎng)絡的要求

人們對信息的需求是無所不在的。人們把數(shù)據(jù)存儲在數(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、移動應用、分支機構、合作伙伴站點或 子公司。由于數(shù)據(jù)無所不在，因此，網(wǎng)絡就成為數(shù)據(jù)中心的基礎平臺。

由于網(wǎng)絡具有很多內(nèi)在的性質，因而可以作為提供共享數(shù)據(jù)中心基礎設施的基礎。它能夠觸及到數(shù)據(jù)中心運作的方方面面，無論是遠程還是分布式，都能以統(tǒng)一、一致的方式提供服務。因此同時無論何種類型的數(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行在各種各樣的物理平臺上，資源的管理都將按邏輯方式進行，完全實現(xiàn)資源的自動化分配，而虛擬化技術就是實現(xiàn)它的理想工具。

虛擬化技術相對來說是一種開源技術，目前很多企業(yè)已經(jīng)掌握服務器運行的虛擬化技術，供應商正在推廣將整個數(shù)據(jù)中心進行虛擬化的設想。這種設想就是，通過由新的虛擬化技術構建的數(shù)據(jù)中心平臺，實現(xiàn)對服務器、存儲設備與網(wǎng)絡設備進行動態(tài)管理。虛擬化技術會成為運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)；“虛擬化技術顛覆對操作系統(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)的機會?！?/p>

虛擬化技術同時也是一種節(jié)能技術，根據(jù)相關的研究顯示，采用虛擬化技術使使用者節(jié)省高達70%的硬件投資。因為虛擬化技術可以幫助用戶合并多種應用工作負荷，在單個系統(tǒng)上運行多種操作系統(tǒng)環(huán)境；優(yōu)化應用開發(fā)，在單一系統(tǒng)上進行測試和開發(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)絡虛擬化技術在數(shù)據(jù)中心的應用方案

3.1 網(wǎng)絡虛擬化技術的介紹

3.1.1 方式一：VDC技術

虛擬化技術的方式一：可以將一臺交換機能夠提供多個虛擬設備環(huán)境（VDC）。虛擬設備環(huán)境特性能為每個物理設備創(chuàng)建多個虛擬設備實例，無限制地提供所有服務。硬件資源能在這些設備實例間劃分。VDC在每個VDC實例間提供全面故障隔離和管理。每個實例的管理和運行都能獨立于系統(tǒng)中的其他實例而進行。如下圖(1)所示，一臺設備可以虛擬成邏輯上的四臺設備，在組網(wǎng)時兩臺設備可以實現(xiàn)過去多臺設備才能達到的高可靠性和冗余功能。

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

虛擬交換機 技術之一（VDC）示例

3.1.2 方式二：VPC技術

虛擬化技術的方式二： 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，可以無須阻斷一條鏈路，實現(xiàn)雙上聯(lián)，增加了帶寬。更加詳細地說： (VPC)是種基于堆棧的虛擬端口通道技術，當使用 VPC技術時上端的兩個物理交換機對下端交換機而言相當于一臺虛擬交換機，因為其簡單化的機制使得原來的兩臺交換機形成環(huán)路的限制都不存在了。VPC使得兩臺核心交換機與下層交換機的連接鏈路全部處于激活狀態(tài)，而且對兩端交換機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技術后的雙上聯(lián)，實際是將兩臺交換機邏輯的虛擬成一臺交換機，這樣雙上聯(lián)的鏈路就不會產(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 技術之二（VPC）示例

虛擬交換機 技術之二（VPC）示例

4 網(wǎng)絡虛擬化技術的優(yōu)勢

通過這種虛擬化工作，我們在數(shù)據(jù)中心可以實現(xiàn)非常方便的資源調配 （比如端口的調配、處理能力和轉發(fā)表的調配），資源共享(電源的共享、轉發(fā)能力的共享)，提高抗故障能力(把風險分散到多個物理實體中去)；甚至可以和服務器配合，實現(xiàn)按需配置的虛擬數(shù)據(jù)中心。這也是云計算技術的一個重要發(fā)展趨勢。

逐步的網(wǎng)絡虛擬化技術將是數(shù)據(jù)中心的重要組成部分。在整合數(shù)據(jù)中心結構中，我們會 對服務器進行虛擬化、對網(wǎng)絡設備進行虛擬化，以滿足應用交付的重構，還會對數(shù)據(jù)存儲進行虛擬化，從而實現(xiàn)整體的數(shù)據(jù)中心虛擬化。未來，數(shù)據(jù)中心在虛擬化技術的驅動下，將會變得更靈活、更易管理、更安全、更低成本

5 網(wǎng)絡虛擬化技術的應用案例

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)絡系統(tǒng)部署了虛擬化功能，核心交換機能夠將操作系統(tǒng)和硬件資源劃分為模擬虛擬設備的虛擬環(huán)境VDC，利用 VDC技術可將匯聚層的核心交換機邏輯化分為兩個區(qū)Outside VDC 和Inside VDC,這兩個區(qū)分別通過萬兆連接到對應的服務對象。 Outside VDC服務對象:低安全區(qū)、核心區(qū), Outside VDC流量會強制被引導到外部網(wǎng)絡服務區(qū) 。Inside VDC服務對象:高安全區(qū),連接到內(nèi)部的服務器和應用。外部網(wǎng)絡服務區(qū): 來自Outside的流量通過這個區(qū)進行流量安全檢測和優(yōu)化服務。先前需要通過4臺交換機實現(xiàn)的功能，通過虛擬化技術可以通過2臺交換機滿足業(yè)務的需求，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，可以達到雙活的上行鏈路，增加了帶寬。避免了鏈路的浪費。整個數(shù)據(jù)中心通過虛擬化的技術，比原先節(jié)省了投資30%。另外，虛擬化技術減少了設備數(shù)量，提高了鏈路的使用效率，因為減少了在使用成本，更加節(jié)能環(huán)保。

結語

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，可以為企業(yè)降低硬件的投資成本，提高現(xiàn)有設備的使用率。在數(shù)據(jù)中心領域，通過廣泛采用虛擬化技術，可以大大提高服務器、存儲、網(wǎng)絡資源的利用率，降低硬件投資和運營成本，為企業(yè)的發(fā)展提供競爭優(yōu)勢。虛擬化技術可以幫助企業(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容，還是降低能源消耗，虛擬化技術在其中都承擔了很重要的角色，使它成為下一代數(shù)據(jù)中心發(fā)展的關鍵。 下一代數(shù)據(jù)中心將會向著虛擬化的方向進一步發(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)境進行具體應用。

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