云時代下數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)探究論文
摘要:隨著虛擬化、云計算、大數(shù)據(jù)技術(shù)的迅猛發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化,傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心已不能滿足企業(yè)信息化建設(shè)的需要。云時代下的數(shù)據(jù)中心如何發(fā)展已成為重要的研究課題。文章分別從網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)、數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡(luò)的需求等方面進(jìn)行了研究。
關(guān)鍵詞:云時代;網(wǎng)絡(luò)技術(shù);數(shù)據(jù)技術(shù)
1數(shù)據(jù)中心的發(fā)展
傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心是由傳統(tǒng)機(jī)房發(fā)展而來的,采用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)和IT設(shè)備部署模式,基于煙囪式的建設(shè)模式,為每個業(yè)務(wù)系統(tǒng)采購一套獨立的硬件資源。隨著各個單位和企業(yè)信息化建設(shè)的不斷發(fā)展,逐漸形成了規(guī)模化的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施,實現(xiàn)了IT資源的集中管理和解決了容災(zāi)問題。隨著業(yè)務(wù)的快速發(fā)展,數(shù)據(jù)中心IT基礎(chǔ)設(shè)施不斷擴(kuò)展。為提升IT架構(gòu)的靈活性和數(shù)據(jù)中心各類資源的利用率,虛擬化技術(shù)在數(shù)據(jù)中心得到了廣泛應(yīng)用。虛擬化屏蔽了物理設(shè)備的異構(gòu)性,使得數(shù)據(jù)中心的IT設(shè)施的靈活性大幅提升,同時也降低了數(shù)據(jù)中心的能耗。隨著云計算、虛擬化等技術(shù)的迅猛發(fā)展,對數(shù)據(jù)中心在資源調(diào)度部署、管理效率、安全性、穩(wěn)定性等方面提出了巨大挑戰(zhàn),基于云計算的數(shù)據(jù)中心已成為所有IT建設(shè)的重點和核心。
2云計算對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的影響
維基百科對云計算的定義是:云計算是一種基于互聯(lián)網(wǎng)的'計算新方式,通過互聯(lián)網(wǎng)上異構(gòu)、自治的服務(wù)為個人和企業(yè)提供按需即取的計算。云計算數(shù)據(jù)中心的關(guān)鍵技術(shù)是虛擬化和自動化。在這個兩個技術(shù)的影響下,網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大的變化。它將是一個以10G級以太網(wǎng)為接入和T級以太網(wǎng)為核心、數(shù)據(jù)網(wǎng)和存儲網(wǎng)相互融合、支持虛擬交換、開放、可編程的網(wǎng)絡(luò)。
3云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究
(1)設(shè)計原則。云計算的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)必須基于國際標(biāo)準(zhǔn)和國家標(biāo)準(zhǔn),包括IEEE制定的支撐虛擬機(jī)邊緣接入的802.1Qbg、802.1Qbh等技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),以解決云計算帶來的虛擬機(jī)感知、控制以及網(wǎng)絡(luò)邊界等問題;同時能夠按照業(yè)務(wù)的不斷發(fā)展,快速的對網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行擴(kuò)容,滿足用戶對計算、存儲以及網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)行分配調(diào)整的需求。
。2)通道虛擬化技術(shù)。通常是指對物理網(wǎng)絡(luò)及其組件進(jìn)行抽象,虛擬化出具有獨立的數(shù)據(jù)路徑通道的邏輯網(wǎng)絡(luò),主要通過VLAN、QINQ、Multi-VRF、MPLS-VPN等技術(shù)實現(xiàn)。
。3)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化技術(shù)。隨著云計算的高速發(fā)展,網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化技術(shù)應(yīng)運而生。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化技術(shù)是將物理上獨立的多臺設(shè)備整合成一臺單一邏輯上的虛擬設(shè)備,或者將一臺設(shè)備虛擬化成多臺邏輯上獨立的虛擬設(shè)備,前者是多虛一技術(shù),后者是一虛多技術(shù)。各大網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商在2009年先后推出了虛擬化解決方案。H3C提出了專有的設(shè)備虛擬化技術(shù)IRF(IntelligentResilientFramework,即智能彈性架構(gòu)),它可將實際物理設(shè)備虛擬化為邏輯設(shè)備供用戶使用。而目前的IRF2.0還是一種將多個設(shè)備虛擬為單一設(shè)備使用的通用虛擬化技術(shù),此技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于高、中、低端多個系列的交換機(jī)設(shè)備,而且通過IRF2.0技術(shù)形成的虛擬設(shè)備具有更高的擴(kuò)展性、可靠性及性能。華為公司提出了CSS(ClusterSwitchSystem,集群交換機(jī)系統(tǒng))技術(shù),把多臺支持集群的交換機(jī)鏈接起來,從而組成一臺更大的交換機(jī)。思科公司提出了虛擬交換系統(tǒng)VSS就是一種典型的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù),它實現(xiàn)了將多臺思科交換機(jī)虛擬成單臺交換機(jī),使設(shè)備可用的端口數(shù)量、轉(zhuǎn)發(fā)能力、性能規(guī)格都倍增。
。4)網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化技術(shù)是利用IT虛擬化技術(shù),將現(xiàn)有的各類網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能整合進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的工業(yè)IT設(shè)備,使傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)元功能可以運行在標(biāo)準(zhǔn)的服務(wù)器硬件之上。其代表技術(shù)有:a.疊加組網(wǎng)技術(shù),其中VXLAN技術(shù)應(yīng)用最廣泛;b.虛擬化資源調(diào)度技術(shù),包括虛擬化流量調(diào)度技術(shù),業(yè)務(wù)鏈調(diào)度技術(shù)。c.虛擬化集群技術(shù),包括同構(gòu)、異構(gòu)虛擬集群技術(shù)。
。5)基于SDN的網(wǎng)絡(luò)虛擬化。SDN改變了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的控制模式,將網(wǎng)絡(luò)分為控制層(ControlPlane)和數(shù)據(jù)層(DataPlane)。網(wǎng)絡(luò)的管理權(quán)限交給了控制層的控制器軟件,通過OpenFlow傳輸通道,統(tǒng)一下達(dá)命令給數(shù)據(jù)層設(shè)備。數(shù)據(jù)層設(shè)備僅依靠控制層的命令轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。SDN技術(shù)極大地推動了網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化的發(fā)展進(jìn)程。這個兩者之間是互利的,但又非相互依賴。網(wǎng)絡(luò)功能可以在沒有SDN的配合下實現(xiàn)虛擬化和部署,SDN也同樣如此,可以獨立實現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化與軟件定義網(wǎng)絡(luò)是高度互補,但并不完全相互依賴。網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化可以無需SDN獨立實施,不過,這兩個概念及方案是可以配合使用,并能獲得潛在的疊加增值效應(yīng)。SDN有三種主流實現(xiàn)方式,分別是OpenFlow組織主導(dǎo)的開源軟件(包括Google,IBM,Citrix等公司支持),思科主導(dǎo)的應(yīng)用中心基礎(chǔ)設(shè)施(ApplicationCentricInfrastructure,ACI),以及VMware主導(dǎo)的NSX。
4云時代下數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡(luò)的需求
。1)支持服務(wù)器虛擬化和資源自動化遷移。為了解決單一物理服務(wù)器利用率較低,服務(wù)器虛擬化技術(shù)應(yīng)運而生。它使得單臺物理服務(wù)器可以被虛擬成多臺應(yīng)用服務(wù)器,大大提高了物理服務(wù)器的使用效率。同時,虛擬服務(wù)器的遷移不再涉及物理上的搬遷。網(wǎng)絡(luò)層面要支持遷移時用戶的相關(guān)業(yè)務(wù)不中斷,并且可以根據(jù)資源的利用情況動態(tài)的、自動化的完成遷移。
。2)提供更高的網(wǎng)絡(luò)承載性能。通過服務(wù)器虛擬化技術(shù)使服務(wù)器的利用率從20%提高到80%,由此帶來的服務(wù)器端口的流量也將大幅提升。這就要求數(shù)據(jù)中心能夠提供更高的網(wǎng)絡(luò)承載性能和網(wǎng)絡(luò)可靠性。
。3)支持多租戶,網(wǎng)絡(luò)的規(guī)?蓮椥陨炜s。針對不同租戶的業(yè)務(wù),可以快速配置和創(chuàng)建相互隔離且滿足特定QoS需求的虛擬網(wǎng)絡(luò)。同時,根據(jù)多租戶帶來了網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)吞吐量的急速增加,及時調(diào)整網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以構(gòu)建無阻塞網(wǎng)絡(luò),實現(xiàn)服務(wù)器快速接入。
。4)支持虛擬機(jī)之間網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)控和訪問控制。由于采用的服務(wù)器虛擬化技術(shù),在某一物理服務(wù)器上運行的虛機(jī)之間的通訊流量只在此服務(wù)器內(nèi)部產(chǎn)生,不在經(jīng)過傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)具有虛擬感知的能力,對這部分通訊流量進(jìn)行監(jiān)控,同時通過虛擬防火墻等技術(shù)實現(xiàn)虛機(jī)之間的訪問防護(hù),阻止各種惡意流量。
(5)網(wǎng)絡(luò)自動化敏捷部署。通過高效的網(wǎng)絡(luò)部署實現(xiàn)面向業(yè)務(wù)的網(wǎng)絡(luò)自動化部署,支撐網(wǎng)絡(luò)策略快速調(diào)整,提升業(yè)務(wù)上線周期。
。6)彈性可擴(kuò)展的大二層網(wǎng)絡(luò),跨數(shù)據(jù)中心鏈路調(diào)優(yōu)。針對云計算的可遷移、可復(fù)制特點,云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)應(yīng)支持大二層的組網(wǎng),支持虛擬機(jī)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)和跨數(shù)據(jù)中心之間遷移前后的IP地址保持一致,保障業(yè)務(wù)的連續(xù)性。
5結(jié)束語
各行各業(yè)的數(shù)據(jù)中心建設(shè)經(jīng)歷了大集中階段、虛擬化階段后,目前大部分處在從虛擬化階段向云計算階段轉(zhuǎn)型的過程中。隨著新的虛擬化技術(shù)不斷的優(yōu)化與進(jìn)步,在網(wǎng)絡(luò)虛擬化和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化技術(shù)基礎(chǔ)上,基于SDN技術(shù)架構(gòu)實現(xiàn)統(tǒng)一資源調(diào)度,構(gòu)建大二層、彈性靈活、可自動化部署的云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)將是未來的發(fā)展趨勢。
參考文獻(xiàn)
[1]吳志強(qiáng),劉云朋,沈記全.基于云計算的企業(yè)級網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心的研究與設(shè)計[J].實驗室研究與探索,2015(6).
[2]童亮斌.云計算背景下數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計[J].信息通訊,2016(3).
[3]傅小寧,張振文,劉亞,等.SDN技術(shù)在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用研究[J].郵電設(shè)計技術(shù),2016(10).
【云時代下數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)探究論文】相關(guān)文章:
應(yīng)試背景下的高中語文寫作教學(xué)策略探究大學(xué)論文07-29
會計電算化條件下事業(yè)單位檔案管理探究的論文08-03
《路史》的寫作特征探究論文07-29
工傷保險先行支付制度探究論文08-10
高中英語寫作教學(xué)探究的論文06-19
寫作教學(xué)之人文教育探究教育論文03-31