基于SDN的異地校區(qū)云數(shù)據(jù)中心的整合

◆劉 露 楊秀云 郭 磊 王玉軍 劉 正

基于SDN的異地校區(qū)云數(shù)據(jù)中心的整合

◆劉 露 楊秀云 郭 磊 王玉軍 劉 正

（泰山醫(yī)學(xué)院 山東 271016）

隨著各大高校信息化建設(shè)的不斷發(fā)展，云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的規(guī)模不斷壯大，承載的業(yè)務(wù)也越來越多，數(shù)據(jù)大整合已成為一個(gè)明顯的趨勢。將SDN技術(shù)運(yùn)用到異地校區(qū)的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，可以促使資源完全自動化的部署得以實(shí)現(xiàn)，促使計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)的進(jìn)一步整合，并使云計(jì)算數(shù)據(jù)中心具有隨時(shí)增加新業(yè)務(wù)的能力。方便管理者對數(shù)據(jù)中心的管理，并降低了運(yùn)營成本。本文在對SDN技術(shù)及云計(jì)算介紹的基礎(chǔ)之上，以SDN技術(shù)在本校云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的實(shí)際應(yīng)用為例，闡述了采用SDN整合異地校區(qū)云數(shù)據(jù)中心，不但能使異地校區(qū)的可用資源得以充分利用，而且有利于高校管理者對云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的管理。

云計(jì)算；數(shù)據(jù)中心；軟件定義網(wǎng)絡(luò)；虛擬化

0 前言

隨著云計(jì)算技術(shù)在高校的大規(guī)模應(yīng)用，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)不能充分的滿足現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的需求。通過在數(shù)據(jù)中心的物理服務(wù)器上安裝虛擬化軟件及其管理軟件就可實(shí)現(xiàn)對計(jì)算和存儲資源的池化與管理。但是，云計(jì)算環(huán)境需要將計(jì)算、存儲和網(wǎng)絡(luò)整合在一起，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化以及網(wǎng)絡(luò)資源動態(tài)靈活的按需分配。很顯然，當(dāng)前數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)很難滿足上述要求。以本校為例，本校共有兩個(gè)校區(qū)，兩個(gè)校區(qū)數(shù)據(jù)中心之間的業(yè)務(wù)需要租用第三方的光纖/傳輸資源，費(fèi)用極高,資源利用率很低。并且，兩個(gè)數(shù)據(jù)中心之間互相訪問,資源和業(yè)務(wù)的擴(kuò)展受限于單個(gè)物理的數(shù)據(jù)中心。

因此，如何實(shí)現(xiàn)異地校區(qū)網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)調(diào)控、構(gòu)建一個(gè)邏輯上統(tǒng)一的云數(shù)據(jù)中心以實(shí)現(xiàn)各種資源的整合，將是現(xiàn)代高校異地?cái)?shù)據(jù)中心建設(shè)重點(diǎn)考慮的問題。

1 目前本校云計(jì)算數(shù)據(jù)中心存在的問題

目前我校云計(jì)算數(shù)據(jù)中心在資源配置、管理和安全方面存在一些問題。具體如下:

（1）數(shù)據(jù)中心資源池內(nèi)部設(shè)備眾多,網(wǎng)絡(luò)特征比較復(fù)雜,機(jī)房運(yùn)維人員基于點(diǎn)對點(diǎn)的手工配置速度很慢,嚴(yán)重制約了業(yè)務(wù)快速上線。

（2）資源利用率低，網(wǎng)絡(luò)與虛擬機(jī)之間的快速協(xié)同很難實(shí)現(xiàn)，按需調(diào)整帶寬非常困難。

（3）在云計(jì)算環(huán)境下，資源高度的虛擬化，應(yīng)用程序與組件的依賴關(guān)系是多對多的，若一個(gè)應(yīng)用程序出了故障，難以快速準(zhǔn)確的定位是哪一個(gè)組件出現(xiàn)了問題。

（4）高校對存儲設(shè)備最根本的要求是安全和穩(wěn)定性，IT設(shè)備的生命周期一般是3～5年，當(dāng)高校部署云之后，必然要將數(shù)據(jù)從原來的主存儲系統(tǒng)遷移到新的云存儲系統(tǒng)，這個(gè)遷移的過程會產(chǎn)生極大的安全隱患，如果操作不當(dāng)可能會導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。

（5）由于是兩個(gè)校區(qū)，數(shù)據(jù)中心分散，導(dǎo)致業(yè)務(wù)部署難度大，維護(hù)效率低。

基于軟件定義網(wǎng)絡(luò)的異地校區(qū)數(shù)據(jù)中心解決方案將軟件定義網(wǎng)絡(luò)技術(shù)應(yīng)用到數(shù)據(jù)中心，構(gòu)建一個(gè)邏輯上統(tǒng)一的云數(shù)據(jù)中心，彌補(bǔ)了跨校區(qū)云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的短板，使計(jì)算資源、存儲資源和網(wǎng)絡(luò)資源進(jìn)一步整合、池化。實(shí)現(xiàn)真正意義上的資源完全自動化部署、實(shí)時(shí)資源調(diào)度和網(wǎng)絡(luò)故障快速排除，同時(shí)具備了隨時(shí)增加新業(yè)務(wù)的潛力，很好的契合了新一代數(shù)據(jù)中心的要求，為云計(jì)算數(shù)據(jù)中心運(yùn)維者降低維護(hù)成本。

2 SDN簡介

SDN（Software Defined Network）軟件定義網(wǎng)絡(luò)，是一種新型的數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)。在SDN架構(gòu)中，一方面將網(wǎng)絡(luò)中的控制平面從傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上分離出來進(jìn)行集中管理，并提供面向應(yīng)用程序標(biāo)準(zhǔn)的API；另一方面對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的轉(zhuǎn)發(fā)平面進(jìn)行統(tǒng)一的轉(zhuǎn)發(fā)模型化，使網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施抽象化，可以將網(wǎng)絡(luò)看作一個(gè)虛擬實(shí)體。由于網(wǎng)絡(luò)控制平面集中，根據(jù)不同網(wǎng)絡(luò)的功能和特性，網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)人員可以通過規(guī)范的編程環(huán)境進(jìn)行可編程化、自動化的網(wǎng)絡(luò)管理，使得網(wǎng)絡(luò)的控制變得更加靈話，可以根據(jù)業(yè)務(wù)需求動態(tài)調(diào)整網(wǎng)絡(luò)策略，提高了網(wǎng)絡(luò)功能的可擴(kuò)展性。

SDN的網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)分為3層:應(yīng)用層、控制層和基礎(chǔ)設(shè)施層。如圖1所示。