太原市軌道交通發(fā)展有限公司 劉海川

山西晉中理工學(xué)院 花 蕾

本文嘗試對基于SDN的云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)行分析。對于云計算數(shù)據(jù)中心來說，其主要特征為成本低、可伸縮、可按需使用等，也正是因為上述特征使其在各行業(yè)受到了歡迎。虛擬化技術(shù)是現(xiàn)階段實現(xiàn)云計算數(shù)據(jù)中心建設(shè)的主要技術(shù)，在實際應(yīng)用中體現(xiàn)出按需動態(tài)擴展、易于管理等優(yōu)勢，這也使得其整體可靠性得到了提升。然而，虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)使得云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)受到了一定限制，在業(yè)務(wù)開展的過程中經(jīng)常會面臨瓶頸。另一方面，應(yīng)該注意對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行共享，通過這種方式來實現(xiàn)對多個租戶網(wǎng)絡(luò)的安全隔離，這樣可以實現(xiàn)對資源的靈活調(diào)度，同時也可以對資源進(jìn)行動態(tài)配置，保證了差異化服務(wù)效果，更加有利于搭建一個高效、穩(wěn)定、執(zhí)行力強的網(wǎng)絡(luò)體系。

1 云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)可以分為內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)和數(shù)據(jù)中心間的網(wǎng)絡(luò)，通過這種方式來滿足當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)通信的需求。對于數(shù)據(jù)中心間來說，其主要是為了滿足網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)的同步需求、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)備份等。隨著我國信息化技術(shù)水平提升，云計算技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，使得數(shù)據(jù)儲存、計算工作取得了良好效果。云計算技術(shù)的應(yīng)用可以實現(xiàn)對大量數(shù)據(jù)信息的分類、處理，并且從信息數(shù)據(jù)中提取出有價值的信息；同時，云計算數(shù)據(jù)中心計算實現(xiàn)虛擬化之后，可以更好的服務(wù)于用戶，能夠?qū)Φ讓佑布A(chǔ)設(shè)施進(jìn)行抽象化展示，從而形成了資源池的改變，這也使得后續(xù)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)運行有了具體依據(jù)。資源池的形成還可以實現(xiàn)對用戶實際需求的動態(tài)分配、升級維護(hù)等，并且享受了無限量的資源體系，進(jìn)而強化了用戶系統(tǒng)的使用體驗。云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)可以連接多種分布式資源以及虛擬組件，并且可以實現(xiàn)物理服務(wù)器的流量匯聚轉(zhuǎn)發(fā)以及遠(yuǎn)程備份，這也使得所建立起的資源池規(guī)模更大。盡管現(xiàn)階段云計算數(shù)據(jù)中心的組件正在逐漸實現(xiàn)完全虛擬化，但是連接這些組件的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)卻沒能實現(xiàn)虛擬化，這使得云計算數(shù)據(jù)中心IT資源沒有實現(xiàn)按需分配、動態(tài)分配的情況依然存在，直接導(dǎo)致了其與靜態(tài)網(wǎng)絡(luò)實際需求不匹配，從而使得系統(tǒng)整體服務(wù)水平下降，不能夠保證業(yè)務(wù)在規(guī)定期限之內(nèi)完成。

2 云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)虛擬化建設(shè)

2.1 網(wǎng)卡虛擬化

為了有效保證VM與外部網(wǎng)絡(luò)環(huán)境互交的效果，應(yīng)該注意對不同用戶的業(yè)務(wù)感知情況、標(biāo)識情況進(jìn)行確定，一般應(yīng)用到的技術(shù)包括VM虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器感知、網(wǎng)卡SR-IOV感知等，其在實際應(yīng)用的過程中發(fā)揮出了理想效果。對于基于虛擬網(wǎng)絡(luò)適配器感知來說，其擁有屬于自己的vNIC，此種方式在實際應(yīng)用的過程中可實現(xiàn)對數(shù)據(jù)報文的透明傳輸，并且其傳輸方式較為簡單，操作環(huán)節(jié)也相對簡潔。對于網(wǎng)卡SRIOV感知來說，在實際應(yīng)用的過程中主要是借助SR-IOV特性中的物理網(wǎng)卡方式來使其與物理網(wǎng)卡之間建立起多個獨立的邏輯通道，通過這種方式來將其與網(wǎng)卡進(jìn)行綁定，這樣可以使系統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)性能以及業(yè)務(wù)感知能力得到提升。

2.2 二層虛擬網(wǎng)絡(luò)

對于二層虛擬網(wǎng)絡(luò)技術(shù)來說，其主要是在物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)上封裝二層邏輯網(wǎng)絡(luò)。此項技術(shù)主要是利用了隧道機制，通過這一機制的利用可以實現(xiàn)應(yīng)用某種形式的租戶標(biāo)識來進(jìn)行字符表示，這樣可以將隧道所收到的信息數(shù)據(jù)通過分組解析的方式形成正確網(wǎng)橋，從而建立起二層虛擬網(wǎng)絡(luò)。

3 基于SDN的云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)探討

3.1 SDN

SDN是軟件定義網(wǎng)絡(luò)的縮寫。一開始，SDN這一概念是由斯坦福大學(xué)研究人員提出來的，其主要目的是為了搭建以測試新的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為基準(zhǔn)的真實網(wǎng)絡(luò)環(huán)境。當(dāng)時，對SDN的組成部分進(jìn)行了劃分，其主要包括三個核心概念，即轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離、開放應(yīng)用程序接口以及集中流表控制。對于這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來說，其整體復(fù)雜程度并不高，主網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)主要是利用控制與轉(zhuǎn)發(fā)分離的方式來實現(xiàn)層與層之間的接口互聯(lián)，此種連接方法的應(yīng)用也實現(xiàn)了對抽象底層網(wǎng)絡(luò)的有效控制，并且增加了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的整體靈活性。通過控制層開放的方式可以實現(xiàn)API與應(yīng)用層的有效對接，從而為網(wǎng)絡(luò)來控制系統(tǒng)提供更為流暢的操作界面，也更加有利于對客戶網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中控制。

3.2 扁平化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計

對于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)來說，對其進(jìn)行扁平化網(wǎng)絡(luò)設(shè)計非常有必要，其主要是指對原來的核心層、匯聚層以及接入層進(jìn)行一定調(diào)整，然后將其與匯聚層進(jìn)行合并，通過這種方式可以實現(xiàn)對上下行帶寬的收斂設(shè)計，可以進(jìn)一步提高接入交換機的配置，使得交換機的運行更為順暢。在進(jìn)行具體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的時候，應(yīng)該將每臺接入的交換機都通過上行鏈路連接到核心層的核心交換機中，有幾個核心變換機就設(shè)定幾條上行鏈路，通過這種方式來盡可能做到流量均衡，這也是此種結(jié)構(gòu)所具備的優(yōu)勢之一。

3.3 邊緣虛擬橋技術(shù)

為了實現(xiàn)對周圍環(huán)境的有效虛擬，應(yīng)該注意利用虛擬機，對其與網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)之間的連接問題進(jìn)行確定，從而產(chǎn)生了EVB技術(shù)，即邊緣虛擬橋技術(shù)，其數(shù)據(jù)層面包括三種模式，即VEPA模式、VEB模式以及Channel模式，這種模式在實際運用中使得數(shù)據(jù)層面的功能性更加完善，實現(xiàn)了對一個虛擬感知層的定義。當(dāng)其中一個虛擬機上線的時候，需要通過VDP協(xié)議來實現(xiàn)對相連接的物理交換機進(jìn)行通告和信息交換，通過這種方式可以使參數(shù)、配置數(shù)據(jù)的下發(fā)更為及時，這也為設(shè)備選型提供了必要的技術(shù)支持。為了使云數(shù)據(jù)中心的整體服務(wù)水平得到提升，應(yīng)該確定當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)用戶的實際需求，突破數(shù)量限制，要通過核心協(xié)議來進(jìn)行封裝映射，這樣可以使IP層的數(shù)據(jù)跟蹤能力、共享能力得到保證，其封裝格式包括多種，如NVGRE、VXLAN等。在具體操作的過程中，如果同一個租戶有兩個完全不同的虛擬機分別連在不同的物理交換機上，這時候應(yīng)該注意對其地址進(jìn)行明確，主要是通過隧道傳遞的方式來建立起地址網(wǎng)絡(luò)，可以使數(shù)據(jù)信息的傳遞效果更為理想。

3.4 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)

如圖1所示，基于SDN的數(shù)據(jù)中心是虛擬化平臺實現(xiàn)物理服務(wù)器資源儲存、處理等的關(guān)鍵，在展開虛擬化資源管理工作的時候，主要是以軟件為基礎(chǔ)來實現(xiàn)VM、虛擬儲存等。對于網(wǎng)絡(luò)虛擬化管理、配置來說，是通過網(wǎng)絡(luò)管理人員來展開，這就需要服務(wù)器的虛擬化資源始終處于動態(tài)變化中，從而實現(xiàn)對軟件的實時自動配置，保證網(wǎng)絡(luò)中的物理交換機等組件的功能得到有效發(fā)揮。SDN以其轉(zhuǎn)發(fā)以及控制分離等優(yōu)勢進(jìn)行了網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)架的建設(shè)，這也使得系統(tǒng)業(yè)務(wù)的整體靈活性得到了保證，使得集中式的全網(wǎng)管理模式在實際應(yīng)用中發(fā)揮了理想效果，實現(xiàn)了對API接口的開發(fā)。這時候的應(yīng)用程序在實際運轉(zhuǎn)中往往無需進(jìn)行業(yè)務(wù)歸屬感知，只需要統(tǒng)一的API接口便可以實現(xiàn)與云計算控制系統(tǒng)之間的信息互交，這一過程更為便捷。對于此方案來說，在實際運用中可以很好的兼容現(xiàn)有云計算平臺，從而保證SDN以及云計算技術(shù)的平行演進(jìn)，這也使得整個數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的物理組件、虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)得到有效控制；尤其實現(xiàn)了對物理服務(wù)器內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的控制，使其與服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)動態(tài)變化保持高度一致的狀態(tài)，這也使得服務(wù)系統(tǒng)的整體靈活性得到了保證，也使得其運轉(zhuǎn)更為高效。

圖1 整體SDN網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架圖

結(jié)束語：對于傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架來說，在應(yīng)用中往往很難滿足大流量、多租戶的需求，運用新型的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計方案可以構(gòu)建起二層組網(wǎng)結(jié)構(gòu)，這一結(jié)構(gòu)的運用可以使設(shè)計方案的標(biāo)準(zhǔn)化程度得到提升。另外，還應(yīng)該注意運用標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)議以及EVB功能，這樣可以使網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的整體流暢性以及穩(wěn)定性得到保證。