虛擬化技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)中心建設(shè)中的應(yīng)用探討

余瑞暉

摘要：網(wǎng)絡(luò)是云計(jì)算基礎(chǔ)架構(gòu)和提供服務(wù)的重要平臺(tái)，而在數(shù)據(jù)大集中的潮流中，其中心的服務(wù)器規(guī)模變得越來(lái)越大，由此對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求更高。通過(guò)網(wǎng)絡(luò)為用戶提供平臺(tái)，虛擬化的計(jì)算機(jī)資源使得用戶能夠安全可靠地使用網(wǎng)絡(luò)，無(wú)縫接入來(lái)為自己服務(wù)。使用虛擬化技術(shù)，可以解決數(shù)據(jù)中心的資源利用率不高，運(yùn)維管理復(fù)雜的問(wèn)題，還可以降低企業(yè)的維護(hù)成本和管理費(fèi)用。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)絡(luò)架構(gòu) 虛擬化技術(shù) 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP308 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）06-0244-01

1 引言

在企業(yè)信息化的建設(shè)不斷進(jìn)步的情況下，信息應(yīng)用系統(tǒng)逐漸覆蓋企業(yè)生產(chǎn)、經(jīng)營(yíng)等各個(gè)方面。若把應(yīng)用系統(tǒng)當(dāng)作車(chē)輛與貨物，那計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)就像高速公路，而高速公路的中樞則是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，它保障了應(yīng)用系統(tǒng)可靠、穩(wěn)定、高速的運(yùn)行。在建設(shè)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，不僅要考慮到網(wǎng)絡(luò)的性能、可維護(hù)性、安全性、可擴(kuò)展性，還要利用先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，去提高資源的利用率，其中一種有效利用資源的技術(shù)就是虛擬化技術(shù)，它可以為網(wǎng)絡(luò)提供高可配置性的技術(shù)。

2 虛擬化技術(shù)

2.1 虛擬化技術(shù)概述

用多個(gè)物理實(shí)體搭建一個(gè)邏輯的實(shí)體，該實(shí)體可以是網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用資源或存儲(chǔ)，這樣的技術(shù)稱(chēng)為虛擬化。而虛擬化技術(shù)則是在資源層次的基礎(chǔ)上，將基礎(chǔ)的資源變成邏輯上的資源，來(lái)打破資源之間的不同，使得資源得到充分的利用。虛擬化技術(shù)最開(kāi)始出現(xiàn)在服務(wù)器上，著名的VMware軟件虛擬多個(gè)計(jì)算機(jī)就是利用硬件計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，每個(gè)虛擬機(jī)需要有獨(dú)立的內(nèi)存、CPU、網(wǎng)卡資源，這樣的特性使得可以將其當(dāng)作獨(dú)立的計(jì)算機(jī)來(lái)使用。由于虛擬系統(tǒng)采用文件的保存形式，很容易進(jìn)行備份及轉(zhuǎn)移。

2.2 網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)

在信息技術(shù)的發(fā)展過(guò)程里，在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域虛擬化技術(shù)出現(xiàn)的比較晚，這是由于作為信息基礎(chǔ)設(shè)施來(lái)講，用戶更看重它的可靠性及穩(wěn)定性，對(duì)虛擬化所帶來(lái)的靈活性與經(jīng)濟(jì)性的要求不多。隨著硬件設(shè)備的逐漸提高和虛擬化技術(shù)在信息的其它方面的成功經(jīng)驗(yàn)，使得虛擬化技術(shù)在網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域受到關(guān)注，從而研發(fā)出一系列實(shí)用性較高的技術(shù)。

2.3 虛擬化平臺(tái)的架構(gòu)

虛擬機(jī)是利用系統(tǒng)虛擬化技術(shù)，在一個(gè)隔離的環(huán)境運(yùn)行、擁有完整的硬件功能的邏輯計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。利用虛擬化、動(dòng)態(tài)資源管理、集群管理、負(fù)載均衡等技術(shù)可使虛擬化平臺(tái)對(duì)物理資源的虛擬化得以實(shí)現(xiàn)。虛擬化平臺(tái)由最上層、中間層及最下層三部分構(gòu)成，最下層提供基礎(chǔ)虛擬化能力的支持，中間層執(zhí)行各控制能力，最上層可以管理、控制中間層，為虛擬化平臺(tái)的統(tǒng)一管理提供能力。

3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的虛擬化

虛擬化的關(guān)鍵技術(shù)在于網(wǎng)絡(luò)的基本結(jié)構(gòu)上，高密度及大規(guī)模的虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)的連接是實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)。傳統(tǒng)的環(huán)路網(wǎng)絡(luò)不能建構(gòu)大規(guī)模的兩層網(wǎng)絡(luò)，因此出現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)主要由通道虛擬化及設(shè)備虛擬化組成。

3.1 通道虛擬化

多用戶共享一張物理網(wǎng)絡(luò)，不論是出于安全或獨(dú)立管理的需要，都應(yīng)通過(guò)一定的技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)用戶安全獨(dú)立的訪問(wèn)網(wǎng)絡(luò)。客戶及上層網(wǎng)絡(luò)可以不去關(guān)注網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際物理狀態(tài)，直接將網(wǎng)絡(luò)切分為獨(dú)立的邏輯鏈路，達(dá)到數(shù)據(jù)通路的完美切分。

3.2 設(shè)備虛擬化

設(shè)備虛擬化技術(shù)多虛一（N：1）技術(shù)及一多虛（l：N）技術(shù)這兩種技術(shù)構(gòu)成。N：1技術(shù)是為了解決大規(guī)模二層網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題像結(jié)點(diǎn)數(shù)量過(guò)多、拓?fù)鋸?fù)雜造成管理難度大等問(wèn)題，對(duì)于這些問(wèn)題可以通過(guò)減少網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架上的邏輯結(jié)點(diǎn)數(shù)量來(lái)簡(jiǎn)化二層網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞墓芾怼６鴮?duì)于網(wǎng)絡(luò)及業(yè)務(wù)規(guī)劃者，經(jīng)過(guò)虛擬化之后，對(duì)外邏輯設(shè)備將顯示為單個(gè)的結(jié)點(diǎn)，這樣就可以將整個(gè)網(wǎng)絡(luò)邏輯設(shè)備的數(shù)量降低到一半或更多，從而簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，降低了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)的復(fù)雜度，1：N技術(shù)是在同一個(gè)物理設(shè)備上對(duì)其他不同的客戶提供相互隔離的設(shè)備。這種隔離不僅存在于轉(zhuǎn)發(fā)方面，還包括相對(duì)于管理控制方面的邏輯隔離。對(duì)用戶來(lái)講，將擁有一個(gè)獨(dú)立的設(shè)備和屬于自己的完整資源。這表現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)層面上是說(shuō)不同的虛擬機(jī)對(duì)應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)隔離與共享是不同的。大部分的企業(yè)用戶均有網(wǎng)絡(luò)共享和多業(yè)務(wù)隔離的需求，使用虛擬化隔離技術(shù)可以將物理網(wǎng)絡(luò)劃分為不相通的邏輯鏈路。客戶可在同一網(wǎng)絡(luò)里獨(dú)立訪問(wèn)自己的網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)通道的虛擬化分割的目的。

4 數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的虛擬化

虛擬化技術(shù)不但包括通道及設(shè)備的虛擬化，而且包括服務(wù)器虛擬化的應(yīng)用。服務(wù)器的“邏輯式”管理是實(shí)現(xiàn)服務(wù)器虛擬化技術(shù)的基礎(chǔ)，用戶不需要去關(guān)心實(shí)際的服務(wù)器物理設(shè)備的數(shù)量，只需要對(duì)動(dòng)態(tài)管理服務(wù)器里的一些硬件設(shè)備進(jìn)行管理，做到各種存儲(chǔ)在CPU中的資源靈活調(diào)配。服務(wù)器虛擬化技術(shù)為企業(yè)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)帶來(lái)更多的機(jī)遇，然而也面臨著各種挑戰(zhàn)，以下這些問(wèn)題亟待解決：

（1）需要將服務(wù)器的處理效率從20%提升到80%，由此也導(dǎo)致了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的承載性能承受了巨大壓力，這是因?yàn)榉?wù)器的端口流量顯著提升，同時(shí)也就意味著要使用更為可靠的網(wǎng)絡(luò)。于是，數(shù)據(jù)中心的安全設(shè)備和其核心的交換設(shè)備，就成為了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)面臨的兩大問(wèn)題。在設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)的過(guò)程中，使用更大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)平臺(tái)，將可保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性；同時(shí)若采用萬(wàn)兆以上的交換機(jī)并集成安全模塊在交換層，也可確保網(wǎng)絡(luò)的安全性；（2）設(shè)計(jì)在同一個(gè)物理服務(wù)器上的多個(gè)應(yīng)用程序，用戶可能沒(méi)法控制這種疊加網(wǎng)絡(luò)流量。而產(chǎn)生網(wǎng)絡(luò)擁塞通常有2種：其一是多個(gè)端口向其中某一個(gè)端口發(fā)送數(shù)據(jù)，其二是通知由于錯(cuò)誤命令導(dǎo)致該端口向低速端口發(fā)送數(shù)據(jù)。因而，通常利用一種緩存機(jī)制，該緩沖機(jī)制可以擴(kuò)大在分布式設(shè)備的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，從而解決網(wǎng)絡(luò)擁塞的問(wèn)題。為盡可能的減少流量對(duì)接入層交換機(jī)設(shè)備的產(chǎn)生的影響，在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備有一定的緩存能力時(shí)，可采用縮小收斂比的方式來(lái)解決。

參考文獻(xiàn)

[1]康楠.數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)工程及應(yīng)用[M].北京：人民郵電出版社，2013.

[2]Douglas Alger.大數(shù)據(jù)云計(jì)算時(shí)代數(shù)據(jù)中心經(jīng)典案例賞析[M].北京：人民郵電出版社，2014.

[3]張利偉.談三級(jí)C LO S交換構(gòu)架陰[J].電腦知識(shí)與技術(shù)，2009（5）.