云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展方向

everfight 發(fā)布于2019-04-29 14:37 / 1315人閱讀

摘要：在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面在網(wǎng)絡(luò)流量模型方面在網(wǎng)絡(luò)安全方面，云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)都和以前的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)有很大的改變。但突發(fā)流量已經(jīng)成為了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)面對(duì)的最棘手的問(wèn)題之一，其難點(diǎn)在于業(yè)務(wù)的變化使得無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估出其出現(xiàn)的峰值精確的時(shí)間。

云計(jì)算將主導(dǎo)應(yīng)用的未來(lái)這一點(diǎn)已經(jīng)成為業(yè)界的共識(shí)。在網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)方面、在網(wǎng)絡(luò)流量模型方面、在網(wǎng)絡(luò)安全方面，云計(jì)算網(wǎng)絡(luò)都和以前的傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)有很大的改變。為適應(yīng)云計(jì)算業(yè)務(wù)的發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)需要在性能、架構(gòu)融合、安全融合等方面做出改變，最終能形成全網(wǎng)智能的帶寬調(diào)動(dòng)、安全調(diào)動(dòng)，讓網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)就緒。

一、端到端萬(wàn)兆網(wǎng)絡(luò)構(gòu)筑高速大道

虛擬化給網(wǎng)絡(luò)帶來(lái)了性能挑戰(zhàn)，但提升網(wǎng)絡(luò)的整體性能需要有的放矢。首先需要明確網(wǎng)絡(luò)的瓶頸究竟在哪里。根據(jù)目前大量的案例和實(shí)踐總結(jié)分析，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)主要面臨兩個(gè)瓶頸：一是數(shù)據(jù)中心的核心交換設(shè)備，它作為數(shù)據(jù)中心所有業(yè)務(wù)系統(tǒng)之間，以及業(yè)務(wù)系統(tǒng)和用戶之間的交換樞紐，將會(huì)是所有流量匯集的地方，所以網(wǎng)絡(luò)核心的性能壓力最大，是可能的瓶頸所在。另一個(gè)就是安全設(shè)備，安全設(shè)備的性能往往落后于網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一個(gè)級(jí)數(shù)，而其在企業(yè)數(shù)據(jù)中心的部署又是必不可少的防護(hù)措施，所以如何突破安全的性能瓶頸至關(guān)重要。

網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和數(shù)據(jù)中心的發(fā)展，同樣推動(dòng)了數(shù)據(jù)中心級(jí)交換機(jī)的出現(xiàn)，目前數(shù)據(jù)中心級(jí)的核心交換機(jī)基于CLOS的多級(jí)交換架構(gòu)，使其具備了10T以上的交換容量，能夠支持高密度的萬(wàn)兆端口和未來(lái)的100GE標(biāo)準(zhǔn)，具有更好的擴(kuò)展性，能夠很好的緩解數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)核心的交換壓力，解決核心網(wǎng)絡(luò)性能瓶頸。另一方面，雖然部門高端安全設(shè)備已經(jīng)搭建在10G平臺(tái)之上，但依然不能滿足對(duì)其在性能上的高要求，所以目前最好的解決方法就是將萬(wàn)兆的安全設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備結(jié)合部署，通過(guò)在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中部署支持安全模塊實(shí)現(xiàn)性能累加，該方式在當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心建設(shè)中已經(jīng)逐漸成為了主流方案，不但可以解決安全設(shè)備帶來(lái)的性能瓶頸，而且可以解決安全系統(tǒng)部署在可靠性上和空間上遇到的種種難題。

二、網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)為虛擬機(jī)遷移鋪平道路

當(dāng)虛擬機(jī)在物理服務(wù)器之間進(jìn)行遷移，為了避免虛擬機(jī)遷移后路由的震蕩和修改網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃，遷移只能在二層域進(jìn)行，因此數(shù)據(jù)中心需要具備一個(gè)性能更高、二層域更大的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境為遷移提供保障。在傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，都是通過(guò)STP＋VRRP的方式進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湓O(shè)計(jì)，但由于STP＋VRRP的設(shè)計(jì)和維護(hù)都比較復(fù)雜，這種設(shè)計(jì)在很大程度上阻礙了其二層域的擴(kuò)大，隨著服務(wù)器的數(shù)量和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的增多，這種網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方式將會(huì)變得無(wú)法實(shí)施。同時(shí)，虛擬機(jī)的遷移對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可用性要求也非常高，在STP＋VRRP的組網(wǎng)中，如果鏈路出現(xiàn)故障，其收斂時(shí)間都在秒級(jí)，增加了應(yīng)用系統(tǒng)遷移的限制。

以上問(wèn)題可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)來(lái)解決，在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用中，網(wǎng)絡(luò)虛擬化主要是通過(guò)將多臺(tái)物理設(shè)備虛擬成一臺(tái)邏輯設(shè)備的方式，來(lái)減少設(shè)備節(jié)點(diǎn)，并通過(guò)跨設(shè)備鏈路聚合技術(shù)取代傳統(tǒng)部署方式中的STP＋VRRP協(xié)議，使網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兊煤?jiǎn)潔，具備更強(qiáng)的擴(kuò)展性，以滿足虛擬機(jī)遷移所需要構(gòu)建的二層網(wǎng)絡(luò)環(huán)境，同時(shí)，其毫秒級(jí)的故障收斂時(shí)間，為虛擬機(jī)遷移提供了更加寬松的實(shí)現(xiàn)環(huán)境。

三、分布式緩存應(yīng)對(duì)虛擬環(huán)境下的突發(fā)流量沖擊

絕大多數(shù)應(yīng)用系統(tǒng)的流量模型都有一定周期性（即流量波峰的出現(xiàn)時(shí)間），就像乘坐電梯一樣，通常都是上下班時(shí)間客流最多，其他時(shí)間電梯基本處于空閑狀態(tài)。但突發(fā)流量已經(jīng)成為了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)面對(duì)的最棘手的問(wèn)題之一，其難點(diǎn)在于業(yè)務(wù)的變化使得無(wú)法準(zhǔn)確評(píng)估出其出現(xiàn)的峰值、精確的時(shí)間。服務(wù)器和存儲(chǔ)等設(shè)備實(shí)現(xiàn)虛擬化后，多個(gè)應(yīng)用的疊加產(chǎn)生的突發(fā)流量就更加難以衡量和控制。所帶來(lái)的直接影響就是造成網(wǎng)絡(luò)擁塞，嚴(yán)重的甚至?xí)?dǎo)致業(yè)務(wù)中斷。

要解決這個(gè)問(wèn)題，首先需要分析哪里會(huì)產(chǎn)生擁塞？網(wǎng)絡(luò)的擁塞只有兩種情況，一種是多個(gè)端口向一個(gè)端口發(fā)送數(shù)據(jù)的情況，另一種就是高速端口向低速端口發(fā)送數(shù)據(jù)的情況。找出擁塞節(jié)點(diǎn)并增加其帶寬，可以解決一部分問(wèn)題，但是對(duì)于數(shù)據(jù)中心中復(fù)雜的業(yè)務(wù)模型和應(yīng)用的變更而言并不適用，更加實(shí)際和行之有效的方法就是利用分布式緩存技術(shù)。所謂分布式緩存技術(shù)，主要是相對(duì)于傳統(tǒng)設(shè)備的出端口緩存技術(shù)而言的。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，緩存都是部署在設(shè)備的出端口，該技術(shù)可以緩解網(wǎng)絡(luò)中高速端口向低速端口發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)產(chǎn)生的擁塞，但是對(duì)于網(wǎng)絡(luò)中存在的多個(gè)端口向一個(gè)端口發(fā)送數(shù)據(jù)的情況卻是無(wú)能為力。分布式緩存通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)的出端口緩存機(jī)制進(jìn)行改良，將端口緩存置于入端口，這樣的實(shí)現(xiàn)方式可以靈活的根據(jù)入端口數(shù)量來(lái)動(dòng)態(tài)的調(diào)整可用緩存的容量，可以很好的解決數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中突發(fā)流量在上述兩種情況下帶來(lái)的網(wǎng)絡(luò)擁塞，提高業(yè)務(wù)連續(xù)性。

所以，在數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)部署時(shí)，為了應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)核心處交互式流量的過(guò)載而產(chǎn)生的擁塞，需要在網(wǎng)絡(luò)的核心位置部署分布式緩存機(jī)制的數(shù)據(jù)中心設(shè)備；在接入層可以通過(guò)縮小收斂比來(lái)減少服務(wù)器上行流量帶來(lái)的沖擊，并要求網(wǎng)絡(luò)設(shè)備具備一定的緩存能力，來(lái)緩解下行流量對(duì)接入交換機(jī)的影響。