醫(yī)院高性能網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建中交換機(jī)虛擬化技術(shù)的應(yīng)用

文/劉斌 易瑋，宜春市第二人民醫(yī)院

1 醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)現(xiàn)狀

省的某醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)從整體上可大致分為兩塊區(qū)域，一塊是院區(qū)，另一塊是本部院區(qū)，再通過(guò)裸光纖將兩院區(qū)連接起來(lái)，具體拓樸結(jié)構(gòu)參見(jiàn)圖1。

圖1 某醫(yī)院舊有網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)拓樸圖

其院區(qū)網(wǎng)絡(luò)中用了兩臺(tái) H3C S7510E 當(dāng)做核心交換機(jī)，運(yùn)行時(shí)兩臺(tái)交換機(jī)遵循VRRP+MSTP 協(xié)議，兩臺(tái)設(shè)備在工作時(shí)形成一主一備，各樓層采用直連方式通過(guò)兩條光纖與兩臺(tái)核心交換機(jī)分別連接，但因受限于協(xié)議的關(guān)系，兩條光纖形成的鏈路也存在一主一備的關(guān)系，實(shí)際上仍僅有一條先兆光纖可用上行鏈路，另一條屬于備份鏈路平時(shí)只能處于阻斷狀態(tài)。

舊有的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)當(dāng)中通常存在四種問(wèn)題。依照網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的實(shí)際情況，我們結(jié)合醫(yī)院使用中的具體問(wèn)題，總結(jié)了舊有的網(wǎng)絡(luò)中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)的隱患及問(wèn)題如下：(1)因 H3C 7510E設(shè)備和 H3C 7506設(shè)備均屬于早期設(shè)備，雖然各機(jī)房都是一主一備兩臺(tái)核心交換機(jī)，配有冗余，但未能充分發(fā)揮出交換機(jī)性能，無(wú)論是帶寬還是性能都很吃緊。(2)因兩院區(qū)間鏈接的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議用的是 VRRP+MSTP 方式實(shí)現(xiàn)主備關(guān)系，這種協(xié)議方式在切換主備鏈路時(shí)需要一定的時(shí)間，會(huì)對(duì)前臺(tái)業(yè)務(wù)產(chǎn)生影響。

2 虛擬化技術(shù)

華為，H3C 等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的主要廠商自 2009 年起，就陸續(xù)推出了各自的虛擬化交換機(jī)技術(shù)，然而當(dāng)時(shí)這一技術(shù)還不穩(wěn)定，這一技術(shù)近年來(lái)步入成熟，并應(yīng)用的十分廣泛。如今的虛擬交換機(jī)技術(shù)主要有三種，分別是:VSS，H3C IRF 和 CSS。

2.1 VSS虛擬交換機(jī)

在使用 VSS 技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)對(duì)交換機(jī)施行虛擬化時(shí)，將里面的一臺(tái)交換機(jī)用作主交換機(jī)，另一臺(tái)交換機(jī)則當(dāng)做備份。樓層交換機(jī)在其網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，可接入主交、備交換機(jī)的鏈接線路，以傳輸數(shù)據(jù)，有效的提升了帶寬。具體原理見(jiàn)圖2。

圖2 虛擬化技術(shù)

交換機(jī)在引入VSS 技術(shù)后，只需要用戶利用客戶端登陸到虛擬化交換機(jī)上，就能夠直接對(duì)化為一體的所有交換機(jī)進(jìn)行管理，這不僅有利于管理還能夠提升運(yùn)維效率。然而VSS 技術(shù)目前 僅能在高端機(jī)型上運(yùn)用。

2.2 H3C IRF 網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)

H3C IRF網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)也就是指智能彈性架構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化，它跟 VSS 技術(shù)相同也能將物理存在的交換機(jī)給虛擬化成邏輯交換機(jī)。不過(guò) IRF 是通用性非常高的一種技術(shù)，與VSS 相比其使用范圍更加寬廣，成本也更加低廉。［2］能夠使用在高、中、低端各種系列的 H3C 交換機(jī)設(shè)備上，這強(qiáng)化了交換機(jī)的縱、橫向擴(kuò)展能力。在具體使用時(shí)，利用 IRF 技術(shù)實(shí)現(xiàn)連接的交換機(jī)，我們通常把它看成一臺(tái)邏輯上的主機(jī)。具體原理見(jiàn)圖3。

圖3 IRF 技術(shù)

既然是一臺(tái)交換機(jī)就能夠統(tǒng)一管理，并用不高的成本對(duì)其性能加以強(qiáng)化(IRF 技術(shù)擴(kuò)展性能也可用于低端交換機(jī)中)，另外還能夠使擴(kuò)展能力獲得加強(qiáng)(IRF 技術(shù)可以將多臺(tái)交換機(jī)通過(guò)虛擬技術(shù)合為一臺(tái))，且因其具有通用性而可以對(duì)更多產(chǎn)品提供廣泛支持。

3 核心網(wǎng)絡(luò)的虛擬化

院區(qū)核心交換機(jī)用的是 H3C 10508V CLOS 架構(gòu)的兩臺(tái)交換機(jī)，兩臺(tái)交換機(jī)虛擬化功能的實(shí)現(xiàn)用的是 IRF 技術(shù)，然后統(tǒng)一在邏輯層面實(shí)施管理、表項(xiàng)、配置，實(shí)現(xiàn)設(shè)備端口的跨物理聚合。另外將服務(wù)器區(qū)域分出來(lái)，作為獨(dú)立的萬(wàn)兆服務(wù)器鏈接到交換機(jī)跟千兆服務(wù)器區(qū)域，同樣，服務(wù)器交換機(jī)用的也是虛擬化技術(shù)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)核心交換機(jī)跟所有服務(wù)器與之間總計(jì)40GB的鏈路傳輸。服務(wù)器通過(guò)雙鏈路聚合，可將服務(wù)器帶寬增大一倍。因核心交換機(jī)利用虛擬化技術(shù)使鏈路實(shí)現(xiàn)了跨設(shè)備的聚合，故此接到層交換機(jī)兩條舊有上行鏈路上時(shí)也可通過(guò)鏈路聚合技術(shù)使上行帶寬實(shí)現(xiàn)翻倍。這一次核心交換機(jī)升級(jí)選擇了萬(wàn)兆接口板卡，日后更換交換機(jī)的時(shí)候可直接用萬(wàn)兆上行交換機(jī)，再配以萬(wàn)兆模塊就能夠直接實(shí)現(xiàn) 20G 骨干，為后續(xù)升級(jí)帶寬留出余地。舊有院區(qū)網(wǎng)絡(luò)還是接入本部園區(qū)設(shè)置的核心交換機(jī)，因替換下來(lái)的 4 臺(tái)設(shè)備依然能夠正常使用，我們將里面的兩臺(tái)核心交換機(jī)用到廣仁院區(qū)里面，將其架構(gòu)升級(jí)成雙核心。另外 2 臺(tái)原有的核心交換機(jī)能夠發(fā)揮冷備功能，或當(dāng)做匯聚交換機(jī)用于熱點(diǎn)區(qū)域，這一次所設(shè)的骨干交換機(jī)在擴(kuò)展性方面具備SDN 技術(shù)，另外后期擴(kuò)容通過(guò) IRF 的 4 框交換機(jī)虛擬化技術(shù)(也就是 4 臺(tái)交換機(jī)通過(guò)虛擬化技術(shù)，化為一臺(tái))還能夠使本部數(shù)據(jù)中心和系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)雙活，將備用的主數(shù)據(jù)中心轉(zhuǎn)變成為主主中心，為醫(yī)院的信息化提供更好的務(wù)服。利用設(shè)備虛擬化技術(shù)對(duì)位于同一層面的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備施行橫向整合，將一臺(tái)以上設(shè)備虛擬化成一臺(tái)，統(tǒng)一進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)、管理，并實(shí)現(xiàn)了鏈路的跨設(shè)備捆綁。故而不會(huì)引入環(huán)路，也不用部署 STP跟 VRRP 之類的協(xié)議，網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的部署可以簡(jiǎn)化，有效的縮短鏈路跟設(shè)備的收斂時(shí)間，可以達(dá)到毫秒級(jí)，采用鏈路負(fù)載分擔(dān)的工作方式，有效的提升了利用率。

4 總結(jié)

這一次醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中核心交換機(jī)的升級(jí)，利用 H3C 的 IRF虛擬交換機(jī)技術(shù)將舊有網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)當(dāng)中存在的幾個(gè)問(wèn)題全都解決了，網(wǎng)絡(luò)帶寬得到有效增加，提升了醫(yī)院網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的安全性。且使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)能夠在核心網(wǎng)絡(luò)跟核心交換機(jī)出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)，自動(dòng)、快速的實(shí)現(xiàn)切換。新建網(wǎng)絡(luò)的良好結(jié)構(gòu)能夠?yàn)獒t(yī)院網(wǎng)絡(luò)信息系統(tǒng)的安全運(yùn)行提供了更加可靠的保證。