云時代下數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡技術(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)絡虛擬化技術(shù)、數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡的需求等方面進行了研究。
關(guān)鍵詞：云時代；網(wǎng)絡技術(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)機房發(fā)展而來的，采用傳統(tǒng)的網(wǎng)絡和IT設備部署模式，基于煙囪式的建設模式，為每個業(yè)務系統(tǒng)采購一套獨立的硬件資源。隨著各個單位和企業(yè)信息化建設的不斷發(fā)展，逐漸形成了規(guī)模化的數(shù)據(jù)中心基礎設施，實現(xiàn)了IT資源的集中管理和解決了容災問題。隨著業(yè)務的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心IT基礎設施不斷擴展。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)中心得到了廣泛應用。虛擬化屏蔽了物理設備的異構(gòu)性，使得數(shù)據(jù)中心的IT設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建設的重點和核心。
2云計算對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(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。
3云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡技術(shù)研究
（1）設計原則。云計算的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡必須基于國際標準和國家標準，包括IEEE制定的支撐虛擬機邊緣接入的802.1Qbg、802.1Qbh等技術(shù)標準，以解決云計算帶來的虛擬機感知、控制以及網(wǎng)絡邊界等問題；同時能夠按照業(yè)務的不斷發(fā)展，快速的對網(wǎng)絡資源進行擴容，滿足用戶對計算、存儲以及網(wǎng)絡資源進行分配調(diào)整的需求。
（2）通道虛擬化技術(shù)。通常是指對物理網(wǎng)絡及其組件進行抽象，虛擬化出具有獨立的數(shù)據(jù)路徑通道的邏輯網(wǎng)絡，主要通過VLAN、QINQ、Multi-VRF、MPLS-VPN等技術(shù)實現(xiàn)。
�。�3）網(wǎng)絡設備虛擬化技術(shù)。隨著云計算的高速發(fā)展，網(wǎng)絡設備虛擬化技術(shù)應運而生。網(wǎng)絡設備虛擬化技術(shù)是將物理上獨立的多臺設備整合成一臺單一邏輯上的虛擬設備，或者將一臺設備虛擬化成多臺邏輯上獨立的虛擬設備，前者是多虛一技術(shù)，后者是一虛多技術(shù)。各大網(wǎng)絡設備廠商在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)），它可將實際物理設備虛擬化為邏輯設備供用戶使用。而目前的IRF2.0還是一種將多個設備虛擬為單一設備使用的通用虛擬化技術(shù)，此技術(shù)已經(jīng)應用于高、中、低端多個系列的交換機設備，而且通過IRF2.0技術(shù)形成的虛擬設備具有更高的擴展性、可靠性及性能。華為公司提出了CSS（ClusterSwitchSystem，集群交換機系統(tǒng)）技術(shù)，把多臺支持集群的交換機鏈接起來，從而組成一臺更大的交換機。思科公司提出了虛擬交換系統(tǒng)VSS就是一種典型的網(wǎng)絡虛擬化技術(shù)，它實現(xiàn)了將多臺思科交換機虛擬成單臺交換機，使設備可用的端口數(shù)量、轉(zhuǎn)發(fā)能力、性能規(guī)格都倍增。
（4）網(wǎng)絡功能虛擬化技術(shù)。網(wǎng)絡功能虛擬化技術(shù)是利用IT虛擬化技術(shù)，將現(xiàn)有的各類網(wǎng)絡設備功能整合進標準的工業(yè)IT設備，使傳統(tǒng)網(wǎng)絡的網(wǎng)元功能可以運行在標準的服務器硬件之上。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)絡虛擬化。SDN改變了傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)的控制模式，將網(wǎng)絡分為控制層（ControlPlane）和數(shù)據(jù)層（DataPlane）。網(wǎng)絡的管理權(quán)限交給了控制層的控制器軟件，通過OpenFlow傳輸通道，統(tǒng)一下達命令給數(shù)據(jù)層設備。數(shù)據(jù)層設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)絡功能虛擬化的發(fā)展進程。這個兩者之間是互利的，但又非相互依賴。網(wǎng)絡功能可以在沒有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)絡功能虛擬化與軟件定義網(wǎng)絡是高度互補，但并不完全相互依賴。網(wǎng)絡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。SDN有三種主流實現(xiàn)方式，分別是OpenFlow組織主導的開源軟件（包括Google，IBM，Citrix等公司支持），思科主導的應用中心基礎設施（ApplicationCentricInfrastructure，ACI），以及VMware主導的NSX。
4云時代下數(shù)據(jù)中心對網(wǎng)絡的需求
�。�1）支持服務器虛擬化和資源自動化遷移。為了解決單一物理服務器利用率較低，服務器虛擬化技術(shù)應運而生。它使得單臺物理服務器可以被虛擬成多臺應用服務器，大大提高了物理服務器的使用效率。同時，虛擬服務器的遷移不再涉及物理上的搬遷。網(wǎng)絡層面要支持遷移時用戶的相關(guān)業(yè)務不中斷，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)絡承載性能。通過服務器虛擬化技術(shù)使服務器的利用率從20%提高到80%，由此帶來的服務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)絡承載性能和網(wǎng)絡可靠性。
�。�3）支持多租戶，網(wǎng)絡的規(guī)模可彈性伸縮。針對不同租戶的業(yè)務，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。同時，根據(jù)多租戶帶來了網(wǎng)絡數(shù)據(jù)吞吐量的急速增加，及時調(diào)整網(wǎng)絡拓撲結(jié)構(gòu)以構(gòu)建無阻塞網(wǎng)絡，實現(xiàn)服務器快速接入。
（4）支持虛擬機之間網(wǎng)絡流量監(jiān)控和訪問控制。由于采用的服務器虛擬化技術(shù)，在某一物理服務器上運行的虛機之間的通訊流量只在此服務器內(nèi)部產(chǎn)生，不在經(jīng)過傳統(tǒng)的網(wǎng)絡設備。云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡應具有虛擬感知的能力，對這部分通訊流量進行監(jiān)控，同時通過虛擬防火墻等技術(shù)實現(xiàn)虛機之間的訪問防護，阻止各種惡意流量。
�。�5）網(wǎng)絡自動化敏捷部署。通過高效的網(wǎng)絡部署實現(xiàn)面向業(yè)務的網(wǎng)絡自動化部署，支撐網(wǎng)絡策略快速調(diào)整，提升業(yè)務上線周期。
（6）彈性可擴展的大二層網(wǎng)絡，跨數(shù)據(jù)中心鏈路調(diào)優(yōu)。針對云計算的可遷移、可復制特點，云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡應支持大二層的組網(wǎng)，支持虛擬機在數(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)務的連續(xù)性。
5結(jié)束語
各行各業(yè)的數(shù)據(jù)中心建設經(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)化與進步，在網(wǎng)絡虛擬化和網(wǎng)絡設備虛擬化技術(shù)基礎上，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)絡將是未來的發(fā)展趨勢。
參考文獻
[1]吳志強，劉云朋，沈記全.基于云計算的企業(yè)級網(wǎng)絡數(shù)據(jù)中心的研究與設計[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)絡架構(gòu)設計[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)絡中的應用研究[J].郵電設計技術(shù)，2016（10）.
【云時代下數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡技術(shù)探究論文】相關(guān)文章：
小學語文寫作教學探究論文04-03
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
高中英語寫作教學探究的論文06-19
寫作教學之人文教育探究教育論文03-31
小學語文作文寫作教學新方法探究論文09-27