數據中心與新型網絡融合相關技術分析

趙中楠 李樸 喬佩利

摘 要數據中心作為重要的部分在提供云計算的資源服務方面越來越普遍，通過制定細粒度的需求降低了以往的物理設施，應用以及平臺的局限性，從而使得能夠更準確對其虛擬環境進行定義。其中還涉及到很多技術挑戰：如何獲得QoS，優化負載均衡，可擴展性，以及安全問題等，本文對此進行了分析說明。

【關鍵詞】數據中心 新型網絡 數據融合 云計算

云計算通常被分為軟件及服務（Saas），平臺及服務（Paas）以及基礎設施及服務（Iaas）三種類型，現今對數據中心的操作技術的關注已經超過以往成為關注的重心。在網絡技術積累的過程中已經取得了一系列的成就：

（1）數據中心切換提供低于微秒開關延遲和當故障時轉移到QoS冗余鏈接的零丟包率。

（2）為增加資產優化而開發的復雜流量負載平衡算法。

（3）支持大型載波類虛擬化基礎設施的可擴展性。

（4）內置的網絡安全機制以強化政策，減少網絡威脅事件等。

1 SDN

SDN（可編程網絡）是一種新型的技術，它能夠為為網絡資源的虛擬化提供一種按需驅動的方式加以實現。其優點在于能夠使得控制與運行功能的退耦，從而實現對網絡的可擴展性，以及更加靈活的控制方式。一些流行的SDN控制器有Floodlight，Beacon，NOX，OpenDayLight。

2 相關技術分析

2.1 服務質量（QoS）

服務質量被定義為提供服務的能力，只要體現在一個階段的網絡運行指標上，其中包括傳輸帶寬，最小延遲，減少丟包率，以及擁塞控制等。在SDN中已有一些關于QoS的研究工作。

3.1.1 OpenQFlow

Airton Ishimori提出的QoS管理框架，被稱為OpenQFlow，它能夠在基于openflow環境中的網絡管理QoS，以按需的方式管理帶寬，隊列尺寸以及延遲的參數。

2.1.2 OpenQoS

它是一個基于控制器的openflow協議，能夠獲得端到端基于應用的多媒體的服務質量。

2.1.3 Secondnet

對于云來說，有必要提供保證駐留在不同數據中心的虛擬機的執行帶寬，Secondnet就是這樣的數據中心虛擬框架，它能夠提供對虛擬數據中心的抽象，從而保證每對虛擬機之間運行帶寬。

2.1.4 網絡匯聚的自主可擴展QoS控制

它有兩個方面要求，第一要針對不同的應用進行流量匯聚，第二要求對不同租戶的流量進行匯。Wonho Kim等人提出一種控制器，能夠把網絡片賦給不同流量的應用，以動態滿足QoS的需要。

2.2 負載均衡

負載均衡是一種SDN網絡的智能擁塞感知路由，以提高各種應用的可用性和可擴展性，該技術布置在云中可以獲得應用的最小反應時間。一些負載機制已經應用在云中。

2.2.1 等值多路由（ECMP）

等值多路由可以根據路由策略計算多路徑擴散流量的成本，控制運行的性能。

2.2.2 AsterX

AsterX是一種負載均衡器，其目標是使得服務器和網絡負載聯合應用的響應時間最小化。

2.3 可擴展性

可擴展性是SDN關鍵因素之一，包括三個層次：

（1）指的是基于SDN的控制器能夠支持的交換機的數量。

（2）描述每個流對流表訪問的條數。

（3）表示SDN控制器能夠如何處理交換機進行多站點的生成樹。相關工作有：

2.3.1 DIFANE

它是一種分布式流結構，目標是避免控制器的瓶頸以獲得更好的性能和擴展性，維護數據平面的流量。

2.3.2 Maestro

該系統能夠基于優化技術進行平行處理和處理吞吐量。它通過TCP收發openflow消息，同時執行四種應用分別是發現、交互路由、授權、以及路由流。

2.4 網絡安全

安全對于SDN網絡來說是一個重要方面，控制器是保護的首要對象，因為他是網絡控制的核心，其他對于網絡的安全而言還包括拒絕服務攻擊（DDOS）等。

2.4.1 NetFuse

現在數據中心較多的受到拒絕服務攻擊等的影響，NetFuse使用被動收集流控制消息，以偵測動態網絡流從而識別網絡行為，為網絡安全提供保障。

2.4.2 Fresco

它是一種openflow安全應用框架，它提供了openflow檢測與遷移模塊。

3 結論

云計算傳統的資源定義在SDN網絡出現后發生了變化，它使得網絡逐漸成為其一種不可或缺的部分，同時SDN網絡使得傳統網絡和虛擬網絡能夠以按需的方式為最大化其效用，從而滿足用戶的應用需求。本文根據云計算在SDN網絡應用中可能會面領的幾點問題進行了綜述介紹，希望在未來的工作中能夠開發出更多適合并解決以上諸多問題的應用平臺。

參考文獻

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[3]Floodlight.Available：http：//www.projectfloodlight.org/floodlight/，2013.

[4]Beacon.Available：https：//openflow.stanford.edu/ displax/Beacon/Home，2013.

[5]NOX.Available：http：//noxre[2o.org/wp/，2013.

[6]OpenDayLight.Available：http：//www. Open daxlight.org/，2013.

作者單位

哈爾濱理工大學計算機科學與技術學院 黑龍江省哈爾濱市 150080