企業(yè)數(shù)據(jù)中心規(guī)劃的新理念與技術(shù)

文/朱曉，南京蘇寧電子信息技術(shù)有限公司

1 前言

作為一項(xiàng)實(shí)際要求較高的實(shí)踐性工作，企業(yè)數(shù)據(jù)中心規(guī)劃的新理念與技術(shù)的特殊性不言而喻。該項(xiàng)課題的研究，將會(huì)更好地提升對(duì)新理念與技術(shù)的分析與掌控力度，從而通過(guò)合理化的措施與途徑，進(jìn)一步優(yōu)化該項(xiàng)工作的最終整體效果。

2 概述

在大數(shù)據(jù)時(shí)代下，云計(jì)算已經(jīng)成為IT建設(shè)的重點(diǎn)，云計(jì)算技術(shù)重要的是虛擬化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，目前在云計(jì)算技術(shù)的推動(dòng)下，網(wǎng)絡(luò)時(shí)代發(fā)生了較大的改變。云數(shù)據(jù)中心未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)是接入10G級(jí)的以太網(wǎng)，以以太網(wǎng)為核心，滿足虛擬化技術(shù)大流量的使用需求，是一種扁平化、跨數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，滿足虛擬機(jī)遷移和橫向流量需求，也是一種可編程和開(kāi)放式的網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)Naas，也可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)隨著虛擬機(jī)的遷移而發(fā)生變動(dòng)的需求，同時(shí)也滿足用戶上層應(yīng)用和中間層來(lái)調(diào)用網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。以上均對(duì)云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行了清晰的定義，與傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)存在較大的差異。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)在建設(shè)過(guò)程中需要考慮其安全性、可靠性、可擴(kuò)展性、網(wǎng)絡(luò)性能及可維護(hù)性，采用先進(jìn)技術(shù)提高資源利用率，而這一資源即是指虛擬化技術(shù)，通過(guò)虛擬化技術(shù)，可以為計(jì)算機(jī)提供高配置技術(shù)，是系統(tǒng)高速運(yùn)行和可靠運(yùn)行的重要保障。

3 虛擬化技術(shù)

虛擬化技術(shù)的主要基礎(chǔ)是資源層次，將基礎(chǔ)資源轉(zhuǎn)換為邏輯資源，將資源壁壘進(jìn)行打破，從而掩蓋資源之間存在的差異性，使資源得到充分的利用，并將資源靈活分配和快速移植。最初在服務(wù)器中虛擬技術(shù)便得到了應(yīng)用，將硬件計(jì)算機(jī)變成多個(gè)虛擬機(jī)，且各個(gè)虛擬機(jī)之間存在單獨(dú)的網(wǎng)卡資源、內(nèi)存和CPU，可以將虛擬機(jī)作為獨(dú)立計(jì)算機(jī)進(jìn)行使用。由于虛擬系統(tǒng)主要是通過(guò)文件保存的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)的，更加便于備份及遷移，可以對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)中的搭建需求快速響應(yīng)。在服務(wù)器中虛擬技術(shù)的發(fā)展，有逐漸出現(xiàn)了虛擬化應(yīng)用、虛擬化存儲(chǔ)及虛擬化桌面等諸多虛擬技術(shù)。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，虛擬化技術(shù)逐漸出現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中，由于出現(xiàn)時(shí)間較晚，作為信息基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，人們對(duì)虛擬技術(shù)的穩(wěn)定性及可靠性更加重視，但對(duì)虛擬化技術(shù)的靈活性和經(jīng)濟(jì)性要求較低。近年來(lái)，IT行業(yè)中硬件性能在不斷提高，虛擬化技術(shù)在其他領(lǐng)域中也獲得了一些成功的經(jīng)驗(yàn)，因此在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域中IT工程師也更加重視虛擬化技術(shù)，并研發(fā)出了一系列的技術(shù)，如鏈路虛擬化技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化技術(shù)、路由虛擬化技術(shù)和端口虛擬化技術(shù)等。

4 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

4.1 傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是以CIOQ交換架構(gòu)為主，包含一個(gè)或多個(gè)并行工作無(wú)緩存芯片，且每個(gè)芯片可以通過(guò)交換網(wǎng)端口上實(shí)現(xiàn)所有輸入端的FA端口和輸出端的FA端口之間的連接。

4.2 云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在大數(shù)據(jù)時(shí)代到來(lái)的同時(shí)，云計(jì)算在數(shù)據(jù)中心中得到應(yīng)用，在技術(shù)和設(shè)備等因素的影響下，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)逐漸發(fā)生演變，從三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)成為二層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，即接入層和核心層。

5 云數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

5.1 控制平面虛擬化

控制平面虛擬化技術(shù)，顧名思義是將所有設(shè)備中國(guó)的控制平面進(jìn)行綜合，作為一個(gè)主體在虛擬交換機(jī)中來(lái)對(duì)表項(xiàng)同步、協(xié)議處理等問(wèn)題加以整合。根據(jù)控制平面結(jié)構(gòu)可以將其分為縱向和橫向兩種方向，其中縱向虛擬化是指利用虛擬技術(shù)將不同層次的設(shè)備進(jìn)行合二為一，類似于下游交換機(jī)設(shè)備是上游交換機(jī)設(shè)備的一種接口拓展，在經(jīng)過(guò)虛擬后，將控制平面與轉(zhuǎn)發(fā)平面集中在一個(gè)設(shè)備（上游設(shè)備）上，而下游設(shè)備則主要是負(fù)責(zé)一些簡(jiǎn)單同步處理工作，上游設(shè)備中還要負(fù)責(zé)報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)等，因此這種虛擬技術(shù)可以看成是一種集中式轉(zhuǎn)發(fā)的交換機(jī)。

5.2 數(shù)據(jù)平面虛擬化

控制平面和數(shù)據(jù)平面都是數(shù)據(jù)通信維度，其中數(shù)據(jù)平面也是數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面，數(shù)據(jù)平面虛擬化的實(shí)現(xiàn)是通過(guò)SPB和TRILL這兩個(gè)協(xié)議來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這兩個(gè)協(xié)議都是作為一種控制協(xié)議，在設(shè)備中計(jì)算拓?fù)渎窂剑谵D(zhuǎn)發(fā)時(shí)會(huì)將原始報(bào)文的外層進(jìn)行封裝，將不同目的標(biāo)簽在協(xié)議區(qū)域中來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)。就外界人士看來(lái)，SPB和TRILL這兩個(gè)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)都是一個(gè)虛擬交換機(jī)，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)報(bào)文進(jìn)入入口后，會(huì)完整的從出口出來(lái)，其中內(nèi)部轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程是一種不可見(jiàn)且無(wú)意義的行為。這種數(shù)據(jù)平面的虛擬技術(shù)在廣泛意義上是多虛一的，在二層網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)可以將規(guī)模范圍進(jìn)行有效擴(kuò)展，就網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)中多個(gè)節(jié)點(diǎn)虛擬為一個(gè)節(jié)點(diǎn)的情況來(lái)看，控制平面虛擬化仍然只是停留在個(gè)位或十位級(jí)別，而數(shù)據(jù)平面虛擬化則已經(jīng)達(dá)到百位級(jí)別。

在二層數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)模型的構(gòu)建中，需要集中解決拓?fù)錈o(wú)環(huán)路和多路徑轉(zhuǎn)發(fā)的問(wèn)題，在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)中只有采用STP才能實(shí)現(xiàn)無(wú)環(huán)轉(zhuǎn)發(fā)，但由于STP使多路徑冗余中的部分路徑阻塞，帶寬浪費(fèi)，為整網(wǎng)轉(zhuǎn)發(fā)帶來(lái)了阻礙。所以在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)中需要采用新型技術(shù)來(lái)避免環(huán)路，提高多路徑帶寬的利用效率。

5.3 數(shù)據(jù)平面多虛一

數(shù)據(jù)平面多虛一是將二層網(wǎng)絡(luò)的報(bào)文外面封裝一層標(biāo)識(shí)，再進(jìn)行尋址轉(zhuǎn)發(fā)，基于外層標(biāo)識(shí)可以進(jìn)行多路徑負(fù)載均衡及避免環(huán)路等工作。當(dāng)前公有標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議主要是SPB和TRILL。其中SPB是一種靜態(tài)規(guī)劃轉(zhuǎn)發(fā)路徑，難以用于大型的二層網(wǎng)絡(luò)拓展，SPB網(wǎng)絡(luò)中仍采用的是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)，為了保障單播負(fù)載均衡及過(guò)路驚無(wú)環(huán)廣播，需要對(duì)相關(guān)軟件算法進(jìn)行定義。TRILL又稱為透明多鏈路互聯(lián)，主要是為數(shù)據(jù)中心開(kāi)發(fā)的一種技術(shù)，在大型網(wǎng)絡(luò)中對(duì)多路徑問(wèn)題加以解決。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，加強(qiáng)對(duì)企業(yè)數(shù)據(jù)中心規(guī)劃的新理念與技術(shù)的研究分析，對(duì)于其良好實(shí)踐效果的取得有著十分重要的意義，因此在今后的企業(yè)數(shù)據(jù)中心規(guī)劃過(guò)程中，應(yīng)該加強(qiáng)對(duì)新理念與技術(shù)關(guān)鍵環(huán)節(jié)與重點(diǎn)要素的重視程度，并注重其具體實(shí)施措施與方法的科學(xué)性。