云計算背景下數據中心網絡架構設計

李雨泰，王 洋，陳紫兒，柳瑞春，來風剛

(國家電網有限公司信息通信分公司，北京 100000)

0 引言

互聯網在社會中的普及，給眾多用戶提供了專業的數據服務。數據中心網絡架構設計在云計算環境下可以得到有效革新，通過數據中心的業務接入設計、數據中心的核心匯聚設計、數據中心的互聯網接入設計和數據中心的運營管理設計，展現數據中心服務優越性。

1 數據中心網絡架構設計原則

1.1 擴展性原則

數據中心是網絡環境中進行數據交互和數據存儲的關鍵。在數據中心的網絡架構設計中，需要遵從擴展性原則。擴展性是現代信息技術飛速發展對數據中心建設所提出的重要要求，通過良好的拓展設計，可以提高數據中心網絡架構的整體升級能力。當數據信息技術有了新的創新發展時，無須重新搭建網絡中心的架構，只需要在原有基礎上，通過可擴展的設備端口等，就可以實現對新技術的有效兼容，實現網絡升級拓展目標[1]。在數據中心的擴展性原則落實中，需要彌補原有數據網絡架構在數據存儲容量和數據交換速度等方面的不足。這就需要在架構設計中，全面考慮未來的數據中心使用需求，在設計方案中通過模塊和層次來預留出可擴展的空間，為后續的數據中心網絡發展提供積極的助力。

1.2 可控性原則

數據中心網絡架構設計的初衷是服務于各種信息數據的高效處理工作。數據中心需要在人們的需求方式中實現各類執行目標，這就需要網絡架構具備良好的可控性，提高數據中心的管理能力。在數據中心的運行中，需要完成大量數據處理工作，任何環節都要保證在高度可控下準確有效地完成。這就要求在網絡架構設計中通過先進的信息技術手段以及數據中心的運行監控和保障等措施，使數據中心管理者可以根據任務要求進行數據的管控，避免數據在處理環節出現無序狀態，給數據中心的整體服務帶來不利影響[2]。在數據中心網絡架構的設計過程中，需要對硬件和軟件都采取有效的可控設計，在云計算技術支撐下，將各種數據模塊和程序執行層等統一集中管理，這也是數據中心完善和優化的必然要求。

1.3 標準化原則

數據中心網絡架構的長遠發展需要遵守標準化原則。標準化原則可以更好地指導和約束數據中心網絡架構設計過程。數據中心的設計需要遵守國家制定的相關信息技術準則，通過在標準范圍內進行開發和設計，能夠更好地提高數據中心的運行能力，保證各種數據的有效對接和兼容。在數據中心的標準化進程中，根據標準設定局域網、廣域網等相關的參數，可以在數據中心使用過程中，將不同生產商所開發的軟件和硬件等納入到統一的數據中心架構當中，也可以通過標準化設計來為更多的對象進行數據服務[3]。標準化原則并不是限制數據中心的個性化服務發展，而是在國家統一標準的基礎上，為數據中心用戶提供設計和修改的功能，這樣能夠更好地發揮數據中心的數據處理優勢。

2 數據中心網絡架構設計方法

2.1 數據中心的業務接入設計

數據中心的業務層是網絡架構設計中的基礎內容。業務層需要執行各種數據接入數據中心的任務。在設計環節中需要對業務接入過程進行有效的判斷，如數據是否安全、數據接入是否穩定等，這些都需要依托于對網絡層的有效控制[4]。在云計算背景下，數據處理量非常大，這就需要數據中心面對更加復雜的數據交互過程。通過業務接入設計中的安全構建，不僅可以為數據交互提供穩定的模塊基礎，也能夠提供重要的安全策略，對接入數據中心的各個數據端口進行準確的判斷。目前數據中心的網絡架構中，主要通過防火墻來保證數據接入的安全性。

2.2 數據中心的核心匯聚設計

數據中心網絡架構中的核心匯聚層，主要是連接外部的網絡設備，如路由器等。在數據核心層的設計中，需要考慮到數據中心網絡環境的質量，因此需要通過穩定性設計來發揮數據中心功能。在數據中心的核心匯聚層中，可以利用大容量的交換機來輔助網絡信號的接收。一般在與路由器等外部設備相關聯時，就需要實現技術指標的統一[5]。這樣可以保證連接線路在執行數據中心的各種運行指令時的速度等性能一致，實現二者捆綁的邏輯程序功能目標。

2.3 數據中心的互聯網接入設計

互聯網接入層是數據中心網絡架構的重要基礎層，只有通過網絡接入層，才能夠確保數據中心與互聯網進行數據交互。互聯網接入設計中，需要對網絡協議等進行分析和掌握，保證數據中心的網絡接口與互聯網環境能夠在滿足相關數據協議的基礎上實現各種業務服務。互聯網接入層中，需要對端口的IP地址進行設計，保證IP地址具備合法性和可識別性。在互聯網接入層設計中，還要重視數據傳輸的效率。對于數據中心而言，需要具有良好的網絡交互能力，就必須在互聯網接入時做好高效的基礎保障。數據中心的互聯網接入過程中，可以應用高效路由轉換裝置，實現網絡冗余接入目的[6-7]。在互聯網的接入設計中，還應當根據數據中心的云計算能力，在互聯網接入層的每個數據節點上，應用有效的程序設計和高端配置來保證其有足夠的數據計算和處理負載性能。在設計中對于數據中心同時需要處理大規模數據的情況，也要加以考慮，針對這些情況可以將互聯網節點設計成并行方式，即數據壓力較大時可以采用兩個節點共同處理某個數據，以此來保證數據處理速度和能力。

3 數據中心網絡架構在云計算支持下的發展

3.1 數據網絡服務虛擬化發展

數據中心在提供網絡服務過程中，可以依據云計算技術，對服務器等進行虛擬化構建。傳統的物理服務器，在對數據中心進行網絡支持時，一般只能夠滿足一項數據處理業務要求，在數據中心大規模的處理活動中，單臺服務器很難滿足需求，很多數據中心都搭載了多臺服務器，這就從成本等方面增加了用戶的壓力。云計算具有較好的數據應用優勢，在云服務基礎上可以建立虛擬服務器，即僅通過一臺物理服務器，可以根據數據處理需求衍生出多臺虛擬服務器。虛擬服務器是通過網絡架構搭建的，只需要虛擬網絡空間就可以執行物理服務器功能的模塊。通過虛擬服務器，能夠極大地提升服務器的數據處理能力和效率。這種虛擬服務器也無須更多的成本投入，只需要在網絡架構設計中，在網絡接入層進行改進和優化，增加模塊功能即可實現。

3.2 數據網絡服務多用戶支持

云計算技術可以對大量的網絡數據進行自由的復制和遷移，為數據中心的多用戶支持提供了重要條件。傳統數據中心往往僅能夠為某個獨立的用戶提供網絡服務，這就限制了數據中心的服務范圍。在云計算基礎上，通過加強網絡配置的數據聯通性能，利用網絡拓撲架構設計在不同用戶的硬件和軟件設備之間構建聯系，使數據中心可以同時帶動多個用戶的數據處理請求，實現多用戶服務支持。

4 結語

云計算背景下的數據中心網絡架構設計，是對傳統數據中心業務能力的一種改進和增強，通過科學的設計方式和有效的設計原則，能夠在網絡架構功能方面得到極大的完善，不僅可以為數據中心高效、安全、穩定地處理數據業務奠定基礎，也可以更好地發揮云計算的優勢，為推進數據中心發展提供重要的驅動力。