關(guān)于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的虛擬數(shù)據(jù)中心管理平臺的探討

羅輯

摘要：隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展和其在社會生活中運(yùn)用范圍的推廣，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的應(yīng)用價值得到了極大的體現(xiàn)。目前的情況來看，越來越多的企業(yè)在利用網(wǎng)路數(shù)據(jù)進(jìn)行管理的提升和自我的發(fā)展。本文主要是探討關(guān)于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的虛擬數(shù)據(jù)中線管理平臺，目的是要提升其具體的利用價值。

關(guān)鍵詞：虛擬數(shù)據(jù)中心；軟件定義網(wǎng)絡(luò)；數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號：TP308 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1007-9416（2017）06-0245-02

在開源云計(jì)算平臺不斷出現(xiàn)的大環(huán)境下，云計(jì)算得到了十分迅猛的發(fā)展。就目前云計(jì)算的具體分析來看，為了完成租戶資源請求的合理分配，必須要對云計(jì)算當(dāng)中的多租戶概念進(jìn)行虛擬化的技術(shù)處理，利用技術(shù)處理使其物理資源的實(shí)現(xiàn)池化。池化后的物理資源在利用方面便捷性明顯的提升，可以被租戶進(jìn)行隨時隨地的撤銷。總而言之，在云計(jì)算的大環(huán)境中，每一個租戶提出的資源請求都可以被抽象的認(rèn)為是虛擬機(jī)構(gòu)的虛擬數(shù)據(jù)中心。在這樣的結(jié)構(gòu)中，每一組虛擬機(jī)都會對應(yīng)一定的計(jì)算資源，數(shù)據(jù)和中間文件的傳遞也可以相互進(jìn)行。在具體的云計(jì)算環(huán)境下，為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)利用的有效性提升，必須要加強(qiáng)管理，所以管理平臺的構(gòu)建十分的重要，基于此，探討虛擬數(shù)據(jù)中心管理平臺便有了重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 SVMP總體設(shè)計(jì)

1.1 平臺整體架構(gòu)

在SVMP總體設(shè)計(jì)當(dāng)中，需要對平臺整體的架構(gòu)踐行設(shè)計(jì)和調(diào)整。就目前的分析來看，數(shù)據(jù)平面、控制平面以及廣利平面是平臺框架的主要組成部分。這三部分各自有自己的突出功能。就管理平面而言，主要是對資源進(jìn)行協(xié)調(diào)，但是不具備實(shí)際操作資源的權(quán)利。控制平面的作用是對物理資源進(jìn)行直接的操作，并向管理平面進(jìn)行對需要利用的使用接口進(jìn)行調(diào)節(jié)。數(shù)據(jù)平面所具備的作用是進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)資源和計(jì)算資源的整合，從而保證流量的正常使用[1]。

1.2 VDC管理子系統(tǒng)

VDC管理子系統(tǒng)是SVMP總體設(shè)計(jì)當(dāng)中不可缺少的內(nèi)容。就具體的分析來看， VDC管理子系統(tǒng)充當(dāng)著平臺訪問入口的作用，所以有了 VDC管理子系統(tǒng)，租戶可以直接向VDCM進(jìn)行VDC的創(chuàng)建、刪除以及修改。在實(shí)際利用中，VDCM利用RESTful API的方式對租戶進(jìn)行訪問端口的提供，并且利用RESTful API可以快速的開發(fā)租戶的Web頁面。從目前的 VDC管理子系統(tǒng)具體分析來看，其中包含了研究人員開發(fā)的VDC管理算法，而VDCM則可以根據(jù)算法運(yùn)算的結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算資源控制代理模塊以及網(wǎng)絡(luò)資源控制代理模塊的具體調(diào)整。

1.3 VDC計(jì)算資源控制子系統(tǒng)

在SVMP總體設(shè)計(jì)當(dāng)中，VDC計(jì)算資源控制子系統(tǒng)絕對不能被忽略。從目前的具體作用分析研究來看，VDC計(jì)算資源控制子系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)對整個數(shù)據(jù)中心虛擬化計(jì)算資源的管理。而就目前的計(jì)算資源分析來看，其中又包括了硬盤資源、CPU資源和內(nèi)存資源。VDC計(jì)算資源控制子系統(tǒng)全面性的收集計(jì)算資源的使用情況，并通過自身分配和回收計(jì)算資源的權(quán)限進(jìn)行資源的具體利用調(diào)整。VDC計(jì)算資源控制子系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)主要是基于開源平臺的實(shí)現(xiàn)，因?yàn)榇似脚_為云計(jì)算平臺提供的接口完成了對計(jì)算資源的操作和調(diào)整[2]。

1.4 VDC網(wǎng)絡(luò)資源控制子系統(tǒng)

在SVMP總體設(shè)計(jì)當(dāng)中，第四項(xiàng)重要的內(nèi)容是VDC網(wǎng)絡(luò)資源控制子系統(tǒng)。就目前的分析來看，此系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)基于SDN的架構(gòu)。從具體的作用分析來看，VDC網(wǎng)絡(luò)資源控制子系統(tǒng)主要是進(jìn)行對數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的管理，而數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)又是由交換機(jī)組成的。從工作的本質(zhì)來看，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)是利用Openflow控制器所提供的北向API開發(fā)的應(yīng)用程序。從現(xiàn)實(shí)利用的具體分析來看，VDC網(wǎng)絡(luò)資源控制子系統(tǒng)存在四個方面的功能。其一是進(jìn)行路徑的計(jì)算。其二是對虛擬鏈路進(jìn)行映射。其三是實(shí)現(xiàn)VDC的網(wǎng)絡(luò)資源隔離。其四是完成對虛擬機(jī)的遷移感知。

1.5 VDC請求處理模型

從SVMP的具體分析來看，其核心的功能是為租戶提供VDC的管理服務(wù)，所以其需要對來自租戶的VDC操作請求進(jìn)行有效的處理，而為了要達(dá)到較好的處理效果，需要創(chuàng)建VDC處理模型。從處理模型的具體創(chuàng)建來看，首先需要利用VDCCRC和VDCNRC進(jìn)行計(jì)算資源以及網(wǎng)絡(luò)資源使用情況的獲取。在這步工作完成后，根據(jù)獲得的資源使用情況進(jìn)行VDC管理算法的執(zhí)行。在整個執(zhí)行過程中，包含了VDC映射算法邏輯[3]。

1.6 VDC管理子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

VDC管理子系統(tǒng)主要是為租戶提供申請、撤銷的VDC接口，所以其中內(nèi)置的VDC管理算法對于物理物資必須要進(jìn)行統(tǒng)一的調(diào)配。為了達(dá)到這個目的，需要對VDC管理子系統(tǒng)進(jìn)行全面的設(shè)計(jì)，主要是將由RESTful API服務(wù)器線程池和VDC管理算法框架線程組成的VDCM系統(tǒng)框架進(jìn)行一致性的分析和設(shè)計(jì)。

2 VDC計(jì)算資源控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1 VDCCRC系統(tǒng)架構(gòu)

在VDC計(jì)算資源控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中，VDCCRC系統(tǒng)架構(gòu)是必須要明確的內(nèi)容。就目前的具體結(jié)構(gòu)分析來看，VDCCRC系統(tǒng)包含了三個方面的主要內(nèi)容[4]：（1）Openstack云平臺，此平臺有包括Openstack控制節(jié)點(diǎn)和計(jì)算節(jié)點(diǎn)兩項(xiàng)內(nèi)容。（2）計(jì)算資源監(jiān)控程序。（3）虛擬機(jī)操作協(xié)調(diào)程序。這三方面的內(nèi)容構(gòu)成了完整的VDC計(jì)算資源控制子系統(tǒng)，通過托三方面的協(xié)調(diào)利用，子系統(tǒng)的具體應(yīng)用效果得以實(shí)現(xiàn)。

2.2 計(jì)算資源監(jiān)控

計(jì)算資源的監(jiān)控對于VDC計(jì)算資源控制子系統(tǒng)的作用發(fā)揮有著重要的機(jī)制，所以在具體的設(shè)計(jì)工作中，強(qiáng)調(diào)這方面的內(nèi)容十分的必要。就目前的分析來看，計(jì)算資源監(jiān)控功能主要是由監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)進(jìn)程、監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)匯總進(jìn)程以及意識進(jìn)空數(shù)據(jù)采集進(jìn)程三方面的配合完成，這些進(jìn)程在部署的時候需要和Openstack的主-從結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一[5]。簡言之就是在計(jì)算控制的設(shè)計(jì)中，對于各個控制節(jié)點(diǎn)以及計(jì)算節(jié)點(diǎn)要有一致性的把握。endprint

2.3 虛擬機(jī)控制

虛擬機(jī)控制在VDC計(jì)算資源控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中也是一項(xiàng)重要的內(nèi)容，就虛擬機(jī)控制的具體實(shí)現(xiàn)來看，其需要兩個消息隊(duì)列[6]：（1）vm_op_queue。CRCP通過vm_op_queue向VMOC發(fā)送關(guān)于虛擬機(jī)操作的請求信息，具體執(zhí)行啟動、刪除、遷移和擴(kuò)容等內(nèi)容。（2）vm_status_queue。Nova-computer進(jìn)程在虛擬機(jī)操作成功或者是失敗的情況下需要向vm_status_queue發(fā)送成功或者是失敗的消息。簡言之，通過兩個消息隊(duì)列的設(shè)計(jì)，虛擬機(jī)的控制會達(dá)到要求的效果。

3 VDC網(wǎng)絡(luò)資源控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 VDCNRC系統(tǒng)架構(gòu)

在VDC網(wǎng)絡(luò)資源控制子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中，VDCNRC系統(tǒng)架構(gòu)是一項(xiàng)重要的內(nèi)容。從目前的具體分析來看，VDCNRC的實(shí)現(xiàn)主要包含了一個進(jìn)程，而這個進(jìn)程當(dāng)中具有四分部分，分別是RESTful API服務(wù)器線程、核心線程、廣播報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)線程和路徑計(jì)算線程。

3.2 路徑計(jì)算

路徑計(jì)算是VDC網(wǎng)絡(luò)資源控制子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)當(dāng)中不可忽視的內(nèi)容。從具體的分析來看，VDCNRC對物理網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中的鏈路狀態(tài)信息有著重要的維護(hù)作用，路徑計(jì)算線程需要利用這些鏈路的狀態(tài)信息進(jìn)行計(jì)算節(jié)點(diǎn)之間的物理路徑計(jì)算，需要注意，計(jì)算的是物理路徑而不是最短路徑。在具體的計(jì)算中，VDC管理算法的靈活性比較強(qiáng)，路徑計(jì)算的效果十分的顯著，所以在物理路徑計(jì)算的時候，使用VDC管理算法效果顯著[7]。

3.3 VDC網(wǎng)絡(luò)資源隔離

VDC網(wǎng)絡(luò)資源的隔離主要包括兩個部分：（1）可達(dá)性隔離，（2）帶寬隔離。可達(dá)性隔離的利用能夠有效的避免VDC之間產(chǎn)生相互知曉的情況，這樣，不必要的惡意攻擊可以得到有效的避免。帶寬資源隔離的利用能夠?qū)阂庾鈶舸罅康那终计渌鈶魩捹Y源的情況進(jìn)行避免，這樣，拒絕服務(wù)攻擊的現(xiàn)象便不會發(fā)生。簡而言之就是做好VDC網(wǎng)絡(luò)資源隔離的設(shè)計(jì)，整個資源利用中的惡意攻擊現(xiàn)象會得到有效的避免，數(shù)據(jù)應(yīng)用安全性會得到提升。

3.4 報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)控制

報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)控制在目前的VDC網(wǎng)絡(luò)資源控制子系統(tǒng)設(shè)計(jì)當(dāng)中也有著重要的地位，而就目前的分析來看，報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)控制的內(nèi)容主要有兩項(xiàng)：第一是對廣播報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)；第二是對單播報(bào)文進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)。在具體的工作過程中，要進(jìn)行單播報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)需要同時利用Openflow流表，也需要計(jì)量表。流表的使用主要是為了控制轉(zhuǎn)發(fā)的路徑，而計(jì)量表則進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)速率的控制。利用映射虛擬鏈路，在使用Openflow流表的時候會建立一條轉(zhuǎn)發(fā)路徑，而根據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)路徑上交換機(jī)數(shù)目的不同，轉(zhuǎn)發(fā)路徑的具體規(guī)則也需要區(qū)別化的對待[8]。

4 結(jié)語

虛擬數(shù)據(jù)中心管理平臺在云計(jì)算的大環(huán)境下對于數(shù)據(jù)處理分析有著重要的作用，但是現(xiàn)行的管理平臺在具體的應(yīng)用中表現(xiàn)出了兩大缺陷，所以需要在關(guān)于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上對管理平臺進(jìn)行研究。

參考文獻(xiàn)

[1]孫浩，章韻，倪曉軍.基于OpenFlow的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)[J].計(jì)算機(jī)應(yīng)用，2016，（S2）：1-5+10.

[2]譚雄華.軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）在電力行業(yè)的應(yīng)用[J].信息與電腦：理論版，2016，（16）：78-79+82.

[3]張明和，楊牧，李正化，陳紀(jì)元，王煜.數(shù)據(jù)中心的新趨勢：軟件定義數(shù)據(jù)中心[J].中國稅務(wù)，2014，（11）：61.

[4]魏珺.軟件定義數(shù)據(jù)中心——夢想照進(jìn)現(xiàn)實(shí)[J].金融電子化，2014，（11）：32-36+6.

[5]李丹，陳貴海，任豐原，蔣長林，徐明偉.數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的研究進(jìn)展與趨勢[J].計(jì)算機(jī)學(xué)報(bào)，2014，（2）：259-274.

[6]張園，張?jiān)朴拢踔拒姡T偉斌.面向兩級數(shù)據(jù)中心的軟件定義存儲研究[J].信息通信技術(shù)，2016，（2）：41-45+52.

[7]張曄，尚進(jìn)，蔣東毅.云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)安全服務(wù)架構(gòu)的研究與實(shí)踐[J].信息網(wǎng)絡(luò)安全，2016，（9）：98-103.

[8]林強(qiáng)，羅歡.跨數(shù)據(jù)中心一體化協(xié)同分布式云管理平臺建設(shè)[J].廣東科技，2012，（9）：28-30.

Abstract：With the development of network technology and its application in social life， the application value of network technology has been greatly reflected. In the present situation， more and more enterprises are using network data to improve their management and self development. The main purpose of this paper is to discuss the virtual data center management platform of software defined network， in order to enhance its specific use value.

Key Words：virtual data center； software defined network； data center networkendprint