基于VSU虛擬化集群技術(shù)的混合云組網(wǎng)方案

田江林

（中國電信集團有限公司滄州分公司 河北省滄州市 061000）

1 背景

在信息化時代背景下，混合云計算則是未來信息技術(shù)的發(fā)展趨勢，這里結(jié)合某園區(qū)在原有網(wǎng)絡(luò)上進行升級構(gòu)建混合云，能夠結(jié)合自身的實際需求來構(gòu)建企業(yè)云、專業(yè)云、園區(qū)公務(wù)云、災(zāi)備云等內(nèi)容，其中，這些都通過邏輯隔離的方式來進行，這樣能結(jié)合實際需求能進行相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變更，滿足物理隔離的模式。在此項目中，重點探討了基于VSU虛擬化集群技術(shù)的混合云組網(wǎng)方案相關(guān)問題，目的能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)期的高性能計算要求，并保障網(wǎng)絡(luò)的可靠性得以增強，改善傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中的單節(jié)點問題，避免由于某個單一階段出現(xiàn)故障而造成的網(wǎng)絡(luò)癱瘓情況，保障網(wǎng)絡(luò)具有較高的安全性。在具體的應(yīng)用過程中，則應(yīng)重視網(wǎng)絡(luò)的安全性問題，能在需要的情況下滿足政務(wù)云和IDC 出租業(yè)務(wù)的情況，這樣對于系統(tǒng)的安全性往往具有較高要求。

2 虛擬化技術(shù)概述

在信息化時代背景下，虛擬技術(shù)隨著大數(shù)據(jù)、云計算的廣泛應(yīng)用而具有越來越廣泛的應(yīng)用空間，能給予人們的生活和工作深刻的影響。借助于虛擬化技術(shù)的優(yōu)勢，能有效降低信息化技術(shù)的成本，并能從多角度全方位提升系統(tǒng)的可靠性、安全性。對于計算機系統(tǒng)化發(fā)展來說，其核心內(nèi)容則是虛擬機管理器相關(guān)內(nèi)容，具體來說，主要可以分析為相應(yīng)的CPU 虛擬化、內(nèi)存虛擬化以及I/O 虛擬化等方面，這樣則能構(gòu)成較為完成的虛擬化技術(shù)系統(tǒng)。

2.1 CPU的虛擬化

在虛擬化系統(tǒng)中，可以結(jié)合實際需求實現(xiàn)每個虛擬機提供一個或多個虛擬CPU 的情況，在此過程中，相應(yīng)的虛擬CPU 則能在任一時刻使用一個CPU。為了能在系統(tǒng)中實現(xiàn)保存虛擬CPU 的要求，一般來說，則以在用完時間片的基礎(chǔ)上，在具體的切換過程中，能實現(xiàn)被調(diào)度的虛擬CPU 的狀態(tài)有效地進行相應(yīng)載入物理CPU。在此過程中，則應(yīng)明確實現(xiàn)正確的虛擬機指令，并要保障其具有運行的一定獨立性，這則是保障虛擬CPU 運行的重要因素。結(jié)合實際需求，通過虛擬系統(tǒng)來進行相應(yīng)的CPU 分配，實現(xiàn)有效的調(diào)度虛擬CPU 的工作。一般來說，主要涉及到的CPU 虛擬調(diào)度算法為credit 算法、sEDF 算法、BVT 算法等。

2.2 內(nèi)存虛擬化

虛擬系統(tǒng)中重要功能則是能滿足內(nèi)存虛擬化的要求。在此過程中，能夠?qū)崿F(xiàn)內(nèi)存虛擬化的分塊管理模式，這樣能保障內(nèi)存的高效利用。具體來說，虛擬系統(tǒng)則是將機器的內(nèi)部按照一定的機制分配給相應(yīng)的虛擬機，并要求能明確相應(yīng)兩者間的映射關(guān)系。結(jié)合相應(yīng)的計算機系統(tǒng)中內(nèi)存分頁保護機制的要求，這樣就能保障有效開展虛擬系統(tǒng)的內(nèi)存化虛擬工作的硬件支持，通過上述方式能有效滿足虛擬系統(tǒng)在不同虛擬機存在著有效的隔離以及保護要求。

2.3 I/O虛擬化

在虛擬系統(tǒng)的設(shè)計中，I/O 虛擬化則具有一定的復(fù)雜性，其效率直接關(guān)聯(lián)著整個虛擬系統(tǒng)的有效性。在此過程中，I/O 虛擬化依然存在著一定的局限性，特別是在很多方面還依然不太成熟，總體上的效率偏低。在這樣的情況下，則應(yīng)重視如何從實際需求出發(fā)，重點開展多級I/O 虛擬化技術(shù)的研發(fā)。

3 網(wǎng)絡(luò)虛擬化冗余熱備技術(shù)分析

結(jié)合當(dāng)前的園區(qū)網(wǎng)絡(luò)的實際情況，通過案例分析方式來重點探討了網(wǎng)絡(luò)虛擬化冗余熱備技術(shù)相關(guān)問題。當(dāng)前則是采用銳捷S8607E 為核心交換機，如果存在著意外故障情況則會導(dǎo)致整個園區(qū)難以維系正常化的網(wǎng)絡(luò)工作要求。為了有效避免上述問題發(fā)生，這里選擇同規(guī)格核心交換機作為冗余設(shè)計考慮，相應(yīng)的兩臺交換機則是進行萬兆級聯(lián)端口互相級聯(lián)的工作，借助于VSU 虛擬化技術(shù)能夠有效實現(xiàn)其相應(yīng)的虛擬化集群的組建，容易有效避免單機故障而造成的網(wǎng)絡(luò)癱瘓的問題。

通信網(wǎng)、存儲網(wǎng)則是選擇相應(yīng)的銳捷萬兆交換機RG-S6220，如果通信網(wǎng)設(shè)備存在著故障情況則難以實現(xiàn)預(yù)期的園區(qū)的通行要求，相應(yīng)存儲網(wǎng)設(shè)備故障則會出現(xiàn)服務(wù)器不能進行并行存儲數(shù)據(jù)讀取的情況，這樣難以維系正常化業(yè)務(wù)的開展。考慮到相應(yīng)兩個節(jié)點設(shè)備也會存在著單點故障情況，這樣就應(yīng)將同樣型號的萬兆接入交換機按照上述思路，借助于VSU 虛擬化技術(shù)來構(gòu)建相應(yīng)的虛擬化集群。

其中，VSU 技術(shù)主要就是能夠有效實現(xiàn)相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)虛擬設(shè)備進行管理的技術(shù)，相比而言，其具有在實踐應(yīng)用中技術(shù)優(yōu)勢，主要體現(xiàn)出如下方面。借助于VSU 虛擬化能有效實現(xiàn)相應(yīng)設(shè)備性能進行必要的疊加處理，從而滿足更大的處理性能要求。通過傳統(tǒng)化的熱備或冷備的冗余性設(shè)計，大都是集中于同一臺設(shè)備工作的要求下，難以滿足多臺設(shè)備的性能方面的提升，則會造成性能浪費的問題；VSU 技術(shù)則具有較高的可靠性，主要涉及到能夠滿足環(huán)形拓?fù)洹SL 聚合、跨設(shè)備聚合鏈路以及熱備冗余的功能。

對于VSU 上的業(yè)務(wù)支持熱備份的情況來說，當(dāng)相應(yīng)的Active設(shè)備存在著故障情況下，這樣就可以將Standby 設(shè)備進行升級，并能有效處理相應(yīng)的原本業(yè)務(wù)，避免造成重點協(xié)議面的中斷情況。這樣的情況下，可以從候選設(shè)備中選擇合適的新設(shè)備，這樣就可以和Active 設(shè)備能夠重新構(gòu)建成熱備份的要求。如果候選設(shè)備存在著故障的情況，這樣則會重新選擇設(shè)備，一直到滿足要求位置，能夠有效構(gòu)建成為熱備份。

對于VSU 和外圍設(shè)備則是利用跨機箱聚合鏈路進行相應(yīng)的連接處理，如果相應(yīng)的鏈路中存在著故障情況，這樣就可以有效進行數(shù)據(jù)流的轉(zhuǎn)移處理，并能將其在相應(yīng)的VSU 成員相連的鏈路中，其中，相應(yīng)的時間大部分則是由外圍設(shè)備鏈路切換的速度所決定。在這個案例中，選擇S5750E 系列交換機的單機或VSU 的情況下，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)交換機聚合鏈路切換往往能控制在10 秒范圍內(nèi)。

其中，VSL 鏈路則是選擇聚合鏈路模式，這就意味著一個VSL 聚合口能實現(xiàn)多個物理口的情況，主要優(yōu)勢涉及到以下兩個方面。

（1）有效實現(xiàn)VSL 帶寬得到提升，在經(jīng)過VSL 轉(zhuǎn)發(fā)流量的情況下，則能保障能有效均衡化實現(xiàn)相應(yīng)的經(jīng)過VSL 的所有物理端口，符合實際的需求；

（2）保障滿足VSL 內(nèi)冗余的要求，出現(xiàn)部分物理端口失效的情況下，并不會造成VSL 的LINK 狀態(tài)受到影響，也就不會造成其相應(yīng)的變化。

4 網(wǎng)絡(luò)安全性技術(shù)分析

結(jié)合互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)信息安全問題正在成為人們所關(guān)注的重點內(nèi)容，為了保障企業(yè)的健康、穩(wěn)定的可持續(xù)化發(fā)展，這應(yīng)充分重視網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)的安全性問題。考慮到互聯(lián)網(wǎng)的開放性特點，企業(yè)在充分發(fā)揮好信息技術(shù)的優(yōu)勢基礎(chǔ)上，還應(yīng)充分考慮到如何解決其所蘊含的風(fēng)險隱患問題，從多個方面來重視網(wǎng)絡(luò)安全問題。具體來說，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)安全主要分為主要黑客攻擊、蠕蟲攻擊、非法接入等外網(wǎng)安全問題；還有WLAN 使用控制、APT 潛伏滲透、信息泄露、BYOD 接入管控等內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)的安全問題。

4.1 互聯(lián)網(wǎng)接入域安全需求分析

在互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，企業(yè)和互聯(lián)網(wǎng)能夠?qū)崿F(xiàn)邏輯隔離的要求，企業(yè)內(nèi)部用戶則應(yīng)通過內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)進行訪問互聯(lián)網(wǎng)，實現(xiàn)互聯(lián)網(wǎng)接入?yún)^(qū)域則應(yīng)該起到有效邏輯隔離單位內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)與互聯(lián)網(wǎng)的作用，具體來說，不僅能有效幫助內(nèi)部用戶實現(xiàn)統(tǒng)一化的方式來進行互聯(lián)網(wǎng)方位，而且還能進一步幫助社會大眾以及合作伙伴來提供相應(yīng)的信息服務(wù)入口。在進行互聯(lián)網(wǎng)接入域的分析中，其主要是能有效實現(xiàn)企業(yè)內(nèi)部與外部的連接，其主要在安全性方面的體現(xiàn)在外部威脅和內(nèi)部威脅等兩個方面。其中，外部威脅則是體現(xiàn)在在相應(yīng)的病毒攻擊、蠕蟲入侵、信息泄露、客戶攻擊、僵尸木馬等；內(nèi)部威脅主要由于網(wǎng)絡(luò)資源的濫用、不注意的風(fēng)險引入、內(nèi)部的故意性破壞等情況。

4.2 防止黑客、病毒入侵

在互聯(lián)網(wǎng)時代背景下，正是由于黑客攻擊，則會出現(xiàn)對于企業(yè)內(nèi)部服務(wù)器以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)存在著攻擊行為，借助于掃描來發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的漏洞問題，在此基礎(chǔ)上有效開展相應(yīng)的攻擊活動，力求能在沒有授權(quán)情況下掌握內(nèi)部系統(tǒng)的最高控制權(quán)限。

對于DDoS 攻擊來說，則是黑客利用互聯(lián)網(wǎng)上所控制的“僵尸”所完成，并借助于缺少防御的主機內(nèi)部進行相關(guān)惡意代碼的植入，能有效被攻擊者所控制。在開展DDoS 攻擊的過程中，則應(yīng)通過指令來有效控制僵尸機器，通過這部分機器來完成相應(yīng)的攻擊行為。在此過程中，主要涉及到應(yīng)用型攻擊、流量型攻擊以及寬帶型攻擊，大體上都是通過海量的數(shù)據(jù)包，能結(jié)合實際需求來請求以及應(yīng)用相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)資源，這樣就會造成正常化的業(yè)務(wù)工作難以實現(xiàn)，造成企業(yè)的服務(wù)質(zhì)量的全面下降，特別是容易造成企業(yè)的聲譽受損。其中，黑客還經(jīng)常通過病毒蠕蟲等方式進行網(wǎng)絡(luò)入侵。

4.3 外聯(lián)服務(wù)域安全需求分析

結(jié)合企業(yè)外聯(lián)服務(wù)域的情況，其區(qū)域中主要涉及到OA、FTP、Email、WEB 等服務(wù)器，特別是能符合企業(yè)的各種業(yè)務(wù)需求。其中，這部分區(qū)域主要是企業(yè)有效開展各種業(yè)務(wù)以及進行展示的窗口，這就應(yīng)該非常重視區(qū)域網(wǎng)絡(luò)的整體質(zhì)量，只有這樣才能保障企業(yè)具有良好的形象和信譽。在這個服務(wù)過程中，此區(qū)域則存在著諸多的安全隱患問題，其中大部分攻擊行為具有較強的隱藏性，往往傳統(tǒng)的安全設(shè)備難以發(fā)現(xiàn)并組織相應(yīng)的威脅行為。

5 混合云平臺的設(shè)計

結(jié)合本園區(qū)的實際情況來看，在進行網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的過程中，則應(yīng)從實際出發(fā)，重點考慮到系統(tǒng)的可靠性、高性能計算、安全性等方面的要求，重視如何有效合理化開展混合云平臺的網(wǎng)絡(luò)設(shè)計。

結(jié)合實際情況，園區(qū)云平臺主要涉及到四套網(wǎng)絡(luò)內(nèi)容，具體來說，第一套主要符合進行通信數(shù)據(jù)的傳輸，這就是所謂的通信網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)；第二套則是進行并行存儲設(shè)備以及服務(wù)器的連接，并能進行相應(yīng)的數(shù)據(jù)信息的傳輸，這里就是存儲網(wǎng)絡(luò)；第三套則是在網(wǎng)絡(luò)中能有效實現(xiàn)光纖存儲、服務(wù)器設(shè)備的連接，這里就是所謂的SAN存儲網(wǎng)絡(luò)；其中，這三部分內(nèi)容則是屬于機房內(nèi)部的范疇，這是生產(chǎn)網(wǎng)的范圍。第四套網(wǎng)絡(luò)則是能夠?qū)崿F(xiàn)園區(qū)各單位連接生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)和共享出口上互聯(lián)網(wǎng)的功能，則是屬于辦公網(wǎng)的范疇。

在園區(qū)的計算資源分類過程中，主要涉及到渲染云、城市云、企業(yè)云、災(zāi)備云等主要類型。

（1）渲染云主要是體現(xiàn)在對于數(shù)據(jù)存儲、大數(shù)據(jù)傳輸、高性能計算較高性能，在進行具體渲染環(huán)節(jié)，4K 影片往往通過1 秒就大約需要7G 左右的空間，在這樣的要求下，則是選擇54 臺兩路刀片式服務(wù)器的應(yīng)用方式，在存儲器方面則是選擇200TB 空間；

（2）城市云主要是能滿足大型企業(yè)、政府部門的信息化服務(wù)工作要求，能充分保障數(shù)據(jù)的安全性要求，實現(xiàn)具有一定獨立性的數(shù)據(jù)通道以及資源配置，在具體的應(yīng)用實踐中，選擇2 臺八路服務(wù)器、4 臺四路刀片式服務(wù)器和二期80 臺機架式服務(wù)器，能進一步符合構(gòu)建的要求；

（3）企業(yè)云主要是能供園區(qū)內(nèi)部企業(yè)來應(yīng)用，部分小微企業(yè)并沒有投入足夠的資金來進行信息化設(shè)備配置，在信息化建設(shè)的過程中，為了進一步幫助小微企業(yè)的發(fā)展，控制小微企業(yè)的運營成本，通過較為低廉的價格來提供高質(zhì)量、高品質(zhì)的服務(wù)；

（4）災(zāi)備云則是能起到對于相關(guān)其他領(lǐng)域中數(shù)據(jù)資料的容災(zāi)及備份功能，這樣能在充足的資源以及帶寬的基礎(chǔ)上，積極構(gòu)建良好的供容災(zāi)備份的環(huán)境，進而不斷提升混合云組網(wǎng)整體性能。

6 結(jié)語

綜上所述，在信息化時代背景下，大數(shù)據(jù)、云計算等技術(shù)快速發(fā)展，為各行各業(yè)的發(fā)展提供了廣闊的機會。在充分利用基于云技術(shù)的混合云平臺的設(shè)計過程中，本文就相應(yīng)的關(guān)鍵技術(shù)要點進行分析，重點探討了網(wǎng)絡(luò)虛擬化冗余熱備技術(shù)以及安全性技術(shù)方面的內(nèi)容，希望對于全面提升基于云計算的虛擬化集群技術(shù)發(fā)展有所參考價值。