關(guān)于云計算網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)的探討

曹福凱　方麗娟　王興國

【摘要】云計算機技術(shù)的出現(xiàn)，革新了IT產(chǎn)業(yè)界，指明了IT行業(yè)未來的發(fā)展，在較大程度上集中和提高了IT基礎(chǔ)架構(gòu)運營的專業(yè)化程度，對基礎(chǔ)架構(gòu)提出的要求也不斷升高。而網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)因為具有一系列的優(yōu)勢，且對網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)提出了更高的要求，如今得到了深入研究。本文簡要分析了云計算網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)，希望能夠提供一些有價值的參考意見。

【關(guān)鍵詞】云計算；虛擬化；網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

借助于網(wǎng)絡(luò)，用戶能夠訪問虛擬化的計算資源和存儲資源，而重要問題是如何實現(xiàn)云中用戶使用網(wǎng)絡(luò)的安全性及無縫使用云計算服務(wù)。虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，可以促使網(wǎng)絡(luò)利用率得到提升，網(wǎng)絡(luò)的可擴展性得到強化，目前得到了深入研究。借助于網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，可以將多個封閉用戶組部署于單一物理基礎(chǔ)設(shè)施上，并且提升網(wǎng)絡(luò)安全性和可擴展性。

1、云計算中的網(wǎng)絡(luò)層次

服務(wù)器、網(wǎng)絡(luò)、存儲是云計算的主要基礎(chǔ)架構(gòu)，而從生態(tài)環(huán)境角度來講，則可以用數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、跨數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)及云接入網(wǎng)絡(luò)對其進行劃分。連接主機、存儲、服務(wù)器的數(shù)據(jù)中心局域網(wǎng)等組成了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)；跨數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的作用主要是連接不同的數(shù)據(jù)中心，以便有效遷移、備份數(shù)據(jù)中心間的數(shù)據(jù)，優(yōu)化多數(shù)據(jù)中心間的資源等；泛在的云接入網(wǎng)絡(luò)則主要是互相聯(lián)通數(shù)據(jù)中心與終端用戶，將云服務(wù)提供給公眾或者企業(yè)用戶。從網(wǎng)絡(luò)虛擬化角度來講，可以劃分為兩種場景，分別為縱向網(wǎng)絡(luò)分割和橫向網(wǎng)絡(luò)整合；前者指的是1：N網(wǎng)絡(luò)虛擬化，包括VLAN技術(shù)、VPN技術(shù)等，可以對用戶流量進行隔離，安全性得到提升，用戶還可以借助于自定義控制策略，促使個性化控制得到實現(xiàn)，以便有效出租增值業(yè)務(wù)；后者指的N：1網(wǎng)絡(luò)虛擬化，也就是將路由器集群技術(shù)、交換機堆疊技術(shù)運用過來，合并多臺物理機，形成虛擬機，以便整合跨設(shè)備鏈路，網(wǎng)絡(luò)拓撲結(jié)構(gòu)也可以得到簡化，這樣管理維護難度得到了減小，網(wǎng)絡(luò)環(huán)路得到了消除，網(wǎng)絡(luò)可靠性及鏈路利用率也可以得到強化和提升。

2、數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)

云計算的核心就是數(shù)據(jù)中心，在時代飛速發(fā)展過程中，虛擬化數(shù)據(jù)中心逐漸替代了傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心。虛擬數(shù)據(jù)中心主要是將虛擬化技術(shù)利用起來，抽象整合物理資源，促使服務(wù)能力得到強化；科學(xué)分配與調(diào)度動態(tài)資源，更加高效地利用資源，服務(wù)可靠性也能夠得到提升。將自動化的服務(wù)開通能力提供出來，促使運維成本得到降低；此外，公眾與企業(yè)客戶的安全需求主要是由安全機制及可靠性機制保證的。應(yīng)用了云計算技術(shù)之后，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)逐漸無法適應(yīng)發(fā)展要求。一般來講，可以從這些方面來理解數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)虛擬化：首先，核心層虛擬化，數(shù)據(jù)中心核心網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的虛擬化是其主要內(nèi)容，其對核心層網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)交換能力及接入能力提供了較好的要求；運用虛擬機箱技術(shù)，設(shè)備管理得到了簡化，可以更加高效利用資源，交換系統(tǒng)的靈活性也得到了提高，可以更加靈活地調(diào)度資源。借助于VPC技術(shù)，跨交換機的端口捆綁得到了實現(xiàn)，那么在連接下級交換機及虛擬交換機時，以太網(wǎng)鏈路捆綁就能夠?qū)崿F(xiàn)，冗余能力得到了提高，網(wǎng)絡(luò)維護難度予以降低。其次，接入層虛擬化，其能夠?qū)崿F(xiàn)分級設(shè)計數(shù)據(jù)中心接入層。為了方便數(shù)據(jù)中心的走線，接入層交換機對各種部署方式及新以太網(wǎng)技術(shù)都需要足夠支持。其中，目前發(fā)展最快的為無損以太網(wǎng)技術(shù)標準。最后，虛擬機網(wǎng)絡(luò)交換。其可以劃分為兩個組成部分，分別為物理網(wǎng)卡虛擬化和虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機，將交換機及網(wǎng)卡功能虛擬于服務(wù)器內(nèi)部，在主機內(nèi)部，虛擬交換機將多個網(wǎng)卡的互聯(lián)功能提供出來，且能夠針對不同的網(wǎng)卡流量設(shè)定差異化的VLAN標簽，以便如同有一臺交換機存在于主機內(nèi)部，能夠在不同的端口有效連接不同的網(wǎng)卡。虛擬網(wǎng)卡主要是將多個邏輯獨立的網(wǎng)卡虛擬于物理網(wǎng)卡中，這些虛擬網(wǎng)卡的IP地址及MAC地址都是獨立的，且流量調(diào)度策略也可以實現(xiàn)于虛擬網(wǎng)卡之間。

3、跨數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)

對于不同數(shù)據(jù)中心，需要遷移調(diào)度計算資源與存儲資源，比較大型的集群計算，可以構(gòu)建二層互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)；而云計算服務(wù)如果是由多個虛擬數(shù)據(jù)中心提供的，則可以通過路由網(wǎng)絡(luò)連接將其構(gòu)建起來。將二層網(wǎng)絡(luò)構(gòu)建起來，能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬機的透明化，對數(shù)據(jù)中心的二層互聯(lián)設(shè)計進行簡化，在較短時間內(nèi)，借助于網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，就可以恢復(fù)二層鏈路，L3鏈路也不受影響，相較于傳統(tǒng)設(shè)計，具有較大的差異。通過虛擬化技術(shù)的應(yīng)用，還可以橫向擴展于跨數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)各個層間，擴大數(shù)據(jù)中心規(guī)模，網(wǎng)絡(luò)管理拓撲也不會受到較大影響。但是需要對網(wǎng)絡(luò)環(huán)路問題有效解決，以便促使網(wǎng)絡(luò)的高性能與可靠性得到保證。

4、泛在的云接入網(wǎng)絡(luò)

借助于廣域數(shù)據(jù)傳輸平臺，能夠有效互聯(lián)云計算中心與終端用戶，以便將云服務(wù)提供給公眾用戶或企業(yè)內(nèi)部用戶。因為有較大數(shù)量的終端用戶使用著云服務(wù)，且在較大的范圍內(nèi)廣泛分布，有多樣化的接入方式，因此，對數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡(luò)提出了較高的要求：首先為較高的可用性，云計算中，將會精簡終端，避免其過于復(fù)雜，降低設(shè)備要求，保證泛在的云接入網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)⒏涌煽亢桶踩臄?shù)據(jù)存儲中心提供給終端用戶；其次為無縫接入，對于泛在的云接入網(wǎng)絡(luò)來講，需要能夠?qū)Χ喾N終端及接入方式有效兼容，以便促使云計算服務(wù)被更多的用戶所使用到，促使云計算服務(wù)的提供范圍得到最大限度的擴展，保證用戶云計算服務(wù)的獲取能夠以任務(wù)終端、位置及方式實現(xiàn)；再次為可擴展性，云計算開展的深入，對泛在的云接入網(wǎng)絡(luò)的可擴展性也提出了更高要求，以便能夠?qū)⑿碌脑朴嬎阒行募坝脩艚K端方便接入，并且降低服務(wù)提供的難度；最后為高安全性，借助于虛擬化技術(shù)，從物理網(wǎng)絡(luò)中將多個邏輯獨立的子網(wǎng)絡(luò)劃分出來，隔離性與獨立性是網(wǎng)絡(luò)的特點，能夠有效隔離各個客戶的信息，以便促使云計算服務(wù)的用戶使用網(wǎng)絡(luò)的安全性得到保證。

5、結(jié)語

綜上所述，云計算的實現(xiàn)，促使IT服務(wù)提供的種類及范圍得到了較大程度的擴展，云計算能夠?qū)⑻摂M可靠的IT服務(wù)提供給不同地域的眾多用戶，其不僅要連接用戶，承載計算存儲資源，還需要保證云計算特性的要求得到滿足。本文主要分析了三個層面的需求及技術(shù)，能夠肯定的是，科學(xué)技術(shù)的革新，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)也將會獲得更快的發(fā)展。

參考文獻

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課題信息：課題號：QN2014214；河北省高等學(xué)?？茖W(xué)技術(shù)研究項目；項目名稱：醫(yī)學(xué)院校醫(yī)學(xué)生物實驗運算平臺建設(shè)模式研究。