淺析云計算在網絡體系構建中的應用及發展

王雪

（大慶油田信息技術公司網絡運行維護分公司，黑龍江 大慶 163000）

隨著計算機技術的深度應用，我們逐漸進入信息化社會，就目前實際發展情況來說，信息領域還處于一個待轉型階段，從長久過程來看，云計算的出現會改變人們獲取信息、分享內容、相互溝通的方式，這是一個階段性的過程，云計算是這幾年才逐漸提出并應用的，基于云計算強大的性能優勢，它在網絡體系構建中有著廣泛的應用，也是信息領域的一個熱點。

1 云計算的原理與特點

云計算的產生是基于現代化發展需求而定，有著一定的現實基礎，云計算的出現極大地提高了企業的辦事效率，在計算機行業的快速發展下，很多技術都被逐漸精細化，包括系統開發技術和運行維護技術，技術的分化使得系統運行更加穩定，同時也增加了工作量，再加上用戶資源的有限性，很多時候公共計算無法正常滿足用戶的計算需求，所產生的需求矛盾越來越大，正是基于此前提，云計算應運而生，通過云計算的協調應用，使得分布式資源得到了充分的利用，使得資源共享、信息交互更加快速，能夠更加量化處理，可以有效控制成本預算。

云計算有著多方面的應用優勢，可以采用虛擬化的方式對不同計算機上面的同類資源進行封裝處理，高效管理資源，以外包服務的方式提供資源。云計算有著較為明顯的顯性特點：內部資源池主要以對外的方式提供服務，整體服務圍繞著數據為中心，呈一個分化式的方式進行運轉，云計算最關鍵的就是“云”，“云”的體現是多方面的，基于“云”的可容納量，“云”內部包含了大量的服務與軟件，主要服務群體為企業用戶，相對傳統的計算機集群體系，云計算對數據的處理效率更高，數據的整體密集度更為緊密，有較強的穩定性。如果從技術層面的角度分析，我們不難看出，在相同的計算環境下，云計算的節點控制更定，節點與節點之間的連接可以相互交換，具有極強的包容性，可以為體系運行提供多個數據容錯副本，對比其他計算機更加高效穩定，可靠性也更高。虛擬化技術是支持云計算運行的基礎，虛擬化技術具有極強的綜合性，它能夠將存儲的網絡設備、服務器、客戶機等底層硬件虛擬化，以虛擬化的方式將它們緊緊地連接到一起，從某種程度上來說，可以提高對管理平臺資源的共享率和調度率，但又不影響各類資源之間的獨立性，保證需求資源處于一個平衡狀態。還有就是云計算有著極強的通用性，云計算在現代化企業中的應用比較廣泛，在某種特定需求下，“云”可以實現自由伸縮，滿足多樣化的動態服務，構造出不同的環境服務，并且能夠在同一時間內運行不同的“應用”，整體運轉效率高。在云計算正式運行過程中，其內部服務池是保持一個穩定不變的狀態，但為了資源的合理利用，我們需要對很多資源進行動態化調整，保證后期資源在使用的時候可以符合“應用”的需求，以全面動態化的方式對資源進行調度，提供軟件、硬件服務。

2 云計算在網絡體系構建中的應用和發展

2.1 網絡拓撲結構

數據中心的網絡拓撲結構主要是由同一種型號的可編程交換機組成，包含多個服務器，中間的服務器比較特別，主要以網格的方式將其分割為兩個對稱的Fat-Tree結構的特殊變體，這種變體具有延伸性，內部包含三個結構層次，分別是核心層、匯聚層、接入層，不同的層級結構有著不同的性能優勢，以層次分化的方式有著良好的應用優勢，可以保證每臺服務器在使用的時候任意端口都可以同時接入網絡硬件接口，允許最大寬帶進行通信，在通信過程中可以排除任何限制通信的因素，具有極強的可靠性和實用性。

網絡具有極強的包容性，內部服務器數量比較多，但也受多方面因素的影響，交換機的端口數會在一定程度上對網絡體系造成波動，如果使用交換機的端口數為k，那么網絡中的服務器可以被分為k組，每組之間存在一定的連接關系，每組包含（k/2）2臺服務器，網絡服務器總共被劃分為兩層，自上而下兩個部分，每個部分的接入層和匯聚層都有對應數量的交換機，每組對接的交換機一般有k/2臺交換機，交換機內部又分別連接了k/2臺服務器，端口部門連接著上層的交換機，交換機之間的連接呈一個互聯關系，核心層包含多臺交換機，交換機之間的連接呈一個遞進關系，交換機的第i個網絡端口一般連接到第i組匯聚層的某臺交換機，一般情況下，交換機都是獨立存在的，匯聚層的交換機保留了鏈路和核心層體系，只需要使用幾個網絡端口就可以容納多臺服務器，這種結構適用于任意端口數量的交換機，不僅可以保證交換機連接的穩定性，還能有效提高網絡體系的運行效率。比如，企業中使用的48口交換機，如果根據上述方法逐步搭建的數據中心網絡可以容納多個服務器，有著強大的運行能力，可以有效支撐企業私有云平臺的運行。

基于此方法構建的網絡拓撲結構主要有四個方面的應用優勢：相較傳統的樹形結構，這種網絡拓撲結構使用的交換機數量更多，雖然交換機數量比較多，但是，對于性能方面的要求就降低了很多，在核心層和匯聚層之間一般會采用高性能的交換機，通過數量的疊加，可以適當降低交換機的性能要求，可以在一定程度上降低整體構建成本，從網絡體系的運行情況來看，網絡拓撲結構中任意兩臺服務器之間都是可以存著多條等長度的路徑可以被選擇，還有就是充分利用了服務器的網絡端口，使得每個網絡端口都能夠發揮自身作用優勢，有效提高了網絡吞吐量，網絡之間的連接更加穩定，網絡拓撲結構規避了傳統樹形結構中所存在的單點故障，容錯率更高，操作運行更加可靠穩定。

2.2 對虛擬機遷移的支持體系

就虛擬機遷移運行而言，主要是借鑒Internet骨干網絡交換機上的網絡虛擬化技術，通過與主機的連接，參與代理與編程，以交換機控制系統實時控制交換網絡的運行參數，使得網絡運行參數處于一個相對平衡的狀態，對網絡運行參數的調整，主要是基于調整動態虛擬網絡寬度，實現多級資源控制和分配的目的，對控制管理參數進行多級優化，保證在不同工作機制下不同的虛擬網絡可以運行不同的網絡層路由協議，在這個過程中，需要控制網絡節點的連接，保證參數的準確性，控制好每個系數的變化情況，使參數滿足不同虛擬網絡上應用服務對于QoS的個性化需求。

2.5層具有一個非常重要的作用，直觀地體現在能夠實現虛擬機的迅速遷移，在對2.5層代理進行規劃的時候，側重于對映射功能的實現，設計好2.5層帶來的映射功能，將虛擬地址和實際地址進行一次性映射，在保證地址映射的同時將其一一隔離，然后將上層應用所涉及的網絡地址與底層網絡所使用的物理地址進行一個有效的交互，讓兩個地址之間建立起聯系，在這個映射連接的過程中，我們需要注意一些細節方面的問題，不同映射地址的對應信息不同，需要根據實際網絡結構進行合理的規劃，主要映射的是服務地址和位置信息地址，對每臺主機進行全面的監測，每臺主機上駐留的代理是每個虛擬網絡創建一個映射表，映射表的作用在于記錄相關數據信息，比如，網絡內部中涉及虛擬機IP地址與物理主機MAC地址的詳細信息，將這些信息記錄完成后，會把這些信息放在虛擬網路中進行廣播，這樣就帶來了所映射的表格內容都將被重置更新，相當于創建了一個新的映射表，代理之間的通信可以通過路由器進行實現，通信效率比較高，主要原理參考路由分布式通信機制，在通信的時候，網絡結構會發生變化，服務器上虛擬主機與硬件網絡地址的對應關系會改變，需要進行合理調整。

3 結語

在云計算強大的計算運行能力下，將“主機”與“顯示器”進行了有效的聯合，實現了電線變網絡的高效轉化，通過云計算在網絡體系構建中的應用，將“主機”轉化為云服務提供商的服務器集群，用戶的觀念也發生了一些變化，已經不再是局限于單純地購買產品，更多的是考慮購買服務，云計算使得用戶不再直接面對復雜的硬件和軟件，用戶所需的是最終的服務，這是云計算帶給用戶最直觀的體驗。在云計算的服務共享模式中，很好地體現出了以人為本的發展理念，對各項資源進行了充分的整合和利用，使得信息技術能夠更好地服務于人民的生活中，為人們的生產生活提供了全新的選擇。