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网络虚拟化技术要点及实践 作者简介：余伟明 王燕伟 朱旭明 摘 要：云计算网络作为云计算基础架构和服务提供的重要组成部分，需要满足更高的要求。本文首先给出网络的重要性，之后从数据中心网络、跨数据中心网络分析了主要技术要点，同时说明广东联通在实践过程中遇到的问题及关注要点。 关 键 词： 云计算、虚拟化、虚拟化网络、数据中心 前言 云计算技术是IT行业的一场技术革命，已经成为了IT行业未来发展的方向，这种趋势使得IT基础架构的运营专业化程度不断集中和提高，从而对基础架构层面，特别是网络层面提出了更高的要求。虚拟化的计算资源和存储资源最终都需要通过网络为用户所用。如何让云平台中各种业务系统尽可能安全的使用云平台网络，如何让业务便利的接入和使用云计算服务，以及通过网络满足数据中心间的数据传输和配置迁移，如何通过虚拟化技术提高网络的利用率，并让网络具有灵活的可扩展性和可管理性，这些都是云计算网络研究的重点。 随着增值业务系统的发展，原有传统数据中心存在资源利用率低、维护成本高、电力消耗严重等诸多弊端。由此广东联通开展了以构建云计算平台实现动态基础架构的数据中心，通过虚拟化手段进行物理资源的共享，节约单一系统的使用成本。本文着重介绍一下广东联通在搭建云计算网络过程中所遇到的问题以及进行的思考。 云计算的网络层次 云平台的基础架构主要包含计算(服务器)、网络以及存储。对于网络，从云平台整个网络架构上来说，可以分为三个层面，数据中心网络、跨数据中心网络以及云接入网络，如图1所示。 云计算中的网络层次 数据中心网络包括连接服务器、存储以及四到七层各类服务器(如防火墙、负载均衡、应用服务器、IDS/IPS等)的数据中心局域网，以及边缘虚拟网络，即主机虚拟化之后，虚拟机之间的多虚拟网络交换网络，包括分布式虚拟交换机、虚拟桥接和 I/O 虚拟化等； 跨数据中心网络主要用于不同数据中心间的网络连接，实现数据中心间的数据备份、配置迁移、多数据中心间的资源优化以及多数据中心混合业务提供等； 接入网络用于数据中心与终端用户互联，为公众用户或企业用户提供云计算服务。 本文着重介绍数据中心网络以及跨数据中心网络两个层次的技术特点以及部署方式。 数据中心网络 数据中心是整个云计算平台的核心，数据中心是利用虚拟化技术将物理资源进行整合，进而实现增强服务能力；通过动态资源分配及调度，提高资源利用率和服务可靠性；通过提供自服务能力，降低运维成本；通过有效的安全机制和可靠性机制，满足自由业务系统和合作运营系统以及地方业务系统的安全需求。由于云计算技术的逐步发展，使得传统的数据中心网络已经不能满足新一代数据中心网络高速、扁平、虚拟化的要求。 首先，目前传统的数据中心由于多种技术和业务之间的孤立性，使得数据中心网络结构复杂，存在相对独立的三张网，包括数据网、存储网和高性能计算网，和多个对外I/O接口。数据中心的前端访问接口通常采用以太网进行互联而成，构成高速的数据网络；数据中心后端的存储则多采用NAS、FC SAN等接口；服务器的并行计算和高性能计算则需要低延迟接口和架构。由于以上这些问题，导致了服务器之间存在操作系统和上层软件异构、接口与数据格式不统一； 其次，数据中心内网络传输效率低。由于云计算技术的使用，使得虚拟数据中心中业务的集中度、服务的客户数量远超过传统的数据中心，因此需要对网络的高带宽、低拥塞提出更高的要求。一方面，传统数据中心中大量使用的二层网络产生的拥塞和丢包，需要三层以上协议来保证重传，效率低；另一方面，二层以太网网络采用生成树协议来保持数据包在互联的交换机回路中传递，也会产生大量冗余。 因此在使用云计算后，数据中心的网络需要解决数据中心内部的数据同步传送的大流量、备份大流量、虚拟机迁移大流量问题。同时，还需要采用统一的交换网络减少布线、维护工作量和扩容成本。引入虚拟化技术之后，在不改变传统数据中心网络设计的物理拓扑和布线方式的前提下，可以实现网络各层的横向整合，形成一个统一的交换架构。 数据中心网络虚拟化分为以下三个方面： 1) 核心层虚拟化 核心层网络虚拟化，主要指的是数据中心核心网络设备的虚拟化。它要求核心层网络具备超大规模的数据交换能力，以及足够的万兆接入能力；提供虚拟机箱技术，简化设备管理，提高资源利用率，提高交换系统的灵活性和扩展性，为资源的灵活调度和动态伸缩提供支撑。其中VPC技术(Virtual Port-Channel)可以实现跨交换机的端口捆绑，这样在下级交换机上连属于不同机箱的虚拟交换机时，可以把分别连向不同机箱的万兆链路用IEEE802.3ad兼容的技术实现以太网链路捆绑，提高冗余能力和链路互连带宽，简化网络维护。 2) 接入层虚拟化 接入层虚拟化，可以实现数据中心接入层的分级设计。根据数据中心的走线要求，接入层交换机要