SDN技術在數據中心網絡中心的應用分析

梁琦

摘要：通過闡述SDN的定義及體系結構，對傳統數據中心網絡存在的問題及云計算時代和數據中心網絡中心的功能需求進行分析。由于智能化、分組化和泛在化是未來通信網演進的主要趨勢，基于軟件定義的網絡是通信網未來發展的必要支撐，來闡述軟件定義網絡的概念和發展情況，集中分析了其相關技術在數據中心，互聯網絡和內部網絡中的應用場景，最后對SDN技術在數據中心網絡中心的應用進行了探討和分析。

關鍵詞：SDN技術；數據中心；互聯網；應用

中圖分類號：TP308 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2018）02-0105-02

在傳統構架下的網絡中，之所以通信設備的設計圖紙日趨復雜，制作成本只增不減，統一的網絡管理技術難以建立，是因為控制方面與轉發程序方面的關系，這也使得網絡技術與通訊設備的結合卡在瓶頸中，無法提高。伴隨著”互聯網+”時代的崛起，信息通信服務逐漸向著寬帶化、融合化、智能化和云化的方向發展，SDN技術也正在驅動網絡和信息服務基礎設施的新一輪大變革。

1 SDN技術的定義

首先，本文最先要確定SDN的定義：SDN技術及軟件定義網絡是EMULEX網絡，是一種新型網絡創新構架，也是網絡虛擬化的一種展現方式，它最開始是由美國斯坦福大學clean slate研究組提出的、核心技術open flow是通過將網絡設備控制面與數據面分離開來的、可以實現網絡流量的靈活控制的、為核心網絡和應用的創新提供了良好平臺的一種新型網絡架構。簡單來說，只要網絡硬件可以集中的管理軟件，可編程化的控制轉發層面分開，就可以認為這個網絡是一個以SDN技術為基礎的網絡。一定意義上，SDN僅僅是指軟件定義網絡，可從全方位來看SDN的概念，還延伸出了由軟件定義技術、軟件定義存儲等等。從定義中不難看出，SDN的立足點就是使下一代網絡可以實現按需定制編程，管理網絡集中并且統一，監管動態流量，部署自動化程序。

伴隨著SDN實踐在產業界設備制造商和運營商中不斷展開， SDN變成一個意義模糊的營銷名稱，它的廣泛定義和狹隘定義也逐漸聯合在一起，雖然任何允許軟件對網絡可以進行編程或者配置的網絡結構都屬于SDN技術，但可實現的技術和接口協議卻是多種多樣的。另外，隨著云計算技術的大范圍使用，促使傳統數據中心網絡已無法完全滿足現有網絡的發展需求。隨著信息化的發展，傳統網絡進行集中統一的管理改造，提高網絡的高效性，靈活性和智能性已是大勢所趨。并且必須同時提高網絡虛擬機安置和轉移的靈活性和高速度，使新變革下的組網手段復雜多樣且高效統一，以便于投入市場與國際接軌、提高業務量、降低運轉成本。

2 SDN技術的體系結構

作為一種網絡構架體系，SDN技術支持下的網絡體系架構是用數據控制信息分離的，并且可以進行軟件編程，是一種新型的網絡體系架構。

一方面，它采用了集中統一的控制層面和多分布點的轉發程序，使兩個程序之間相互分離、相互利用、相互控制，通過通信接口的轉發，從而對轉發層面上的網絡設施進行集中統一控制的一種網絡體系結構。所以SDN技術可以通過進行軟件編程的工作方式來提高轉發功能的靈活性和高效性。作為一種新型的網絡體系架構，它包含了多種接口協議，其中使用南向接口協議可以實現SDN DATDPDTH控制器與SDN DATAPATH控制器的交互使用，而使用北向接口就可以API實現業務應用與SDN個控制器的交互。

而另一方面，根據開放網絡論壇的定義，SDN結構也可以自下而上地劃分為基礎層、控制層和應用層這三個層面。在這三個層面中關注設施的硬件性能，數據高速的轉發，是基礎層的重要事項，在基礎層中任何智能型控制設備都是不必要的，關于網元的集中控制也與該層無關?？刂茖邮菫榱烁玫丶泻徒y一，但不得不說的是該層的數據平面都由若干網元組成。一個網絡設備是一個SDN DATAPATH，每個SDN DATAPATH僅僅是用來轉發和處理數據。通過應用層，使得控制層在理論上可以代表了全部或部分的物理資源，從而實現路徑計算，在應用層和控制層的聯合下，一般通過open flow協議進行通信的都是帶寬分配動能控制層和基礎設備層之間的南向接口。設備按照其轉發的匹配行為是由該協議規定的，因其最多可達23項，所以可以滿足網絡各方面功能的需要。

從SDN技術的體系結構不難看出，SDN技術的優勢就在：與傳統的技術相比，SDN技術可以在變化性極強的業務環境下，當網絡的高穩定與高性能都無法滿足業務需求時，能夠自主提高互聯網靈活性和敏捷性，能夠將網絡裝備上的控制權分離出來，由集中的控制器統一管理，達到離開基層網絡設備，屏蔽來自底層的網絡裝備的差距，并且將控制權完全開放，讓用戶可以自定義任何想實現的網絡路由和傳輸規則戰略，從而使網絡變得更具有靈活性和智能性。

3 SDN技術在數據中心互聯網的應用分析

近幾年來，通過多方面的建設，隨著數據中心之間的同步備份達到可預測性，運營商的數據中心也已經逐漸趨向成熟。例如：同步備份流量通常在規定時間內的低谷時段進行推送流量，這是因為當某種關注度低的內容被訪問達到一定數值時，才被出發推送到其它節電設備，雖然這些推送流量長期發生并且數量巨大，但是對于這些流量，目前造成了數據中心之間兩路利用效率較差的情況是因為運用到的流量工程機制數量仍占少數。其中最重要的表現在以下兩個方面，其一，對于同步備份的流量，在大多數情況下，帶寬利用率較低，從而容易造成網絡帶寬資源的浪費。其二，對于推送的流量，因為其流量主要集中在訪問繁忙的時候，所以時間差特性較為明顯。網絡資源浪費的現象之所以加劇，是因為只有鏈路帶寬增加到更高，才能保護流量達到頂峰時的傳輸帶寬。

4 SDN技術在數據中心內部的應用場景

因為虛擬機在數據中心內部安置時，數據中心內部都是以網元管理虛擬機為基本單位，所以為了方便對虛擬機的管理，通常都會布置相應的網絡攻略在與其相連接的虛擬交換機或者接入交換機上。因為虛擬機狀態下可以加入記錄和保障安全的部分，所以可以特殊對待急需安全保障的業務防火墻。而為了保證虛擬機能夠得到正常的業務保護，在進行跨物理設備或跨廣域網進行轉移時，就必須將相應的網絡戰略也同步轉移到虛擬機新位置下的網絡裝備上。

5 結語

本文的主要內容就是SDN技術在數據中心網絡中心的應用場景和在種種場景對未來SDN技術的發展前景進行分析，中間包括了SDN技術在數據中心互聯網的應用分析和數據中心內虛擬機網絡戰略轉移分析兩個方面，通過分析可以發現SDN技術的出現，使設備不用關注復雜的控制平面轉發，并且會逐漸走向簡單化和標準化，運用集中統一的理想方案來控制平面，從而使企業運營商具有根據業務需要制定設備的能力，有利于降低企業建設的成本，也有利于提高網絡的運行和維護的管理水平。

參考文獻

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