SDN技術(shù)在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中心的應(yīng)用分析

梁琦

摘要：通過(guò)闡述SDN的定義及體系結(jié)構(gòu)，對(duì)傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)存在的問(wèn)題及云計(jì)算時(shí)代和數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中心的功能需求進(jìn)行分析。由于智能化、分組化和泛在化是未來(lái)通信網(wǎng)演進(jìn)的主要趨勢(shì)，基于軟件定義的網(wǎng)絡(luò)是通信網(wǎng)未來(lái)發(fā)展的必要支撐，來(lái)闡述軟件定義網(wǎng)絡(luò)的概念和發(fā)展情況，集中分析了其相關(guān)技術(shù)在數(shù)據(jù)中心，互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用場(chǎng)景，最后對(duì)SDN技術(shù)在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中心的應(yīng)用進(jìn)行了探討和分析。

關(guān)鍵詞：SDN技術(shù)；數(shù)據(jù)中心；互聯(lián)網(wǎng)；應(yīng)用

中圖分類號(hào)：TP308 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2018）02-0105-02

在傳統(tǒng)構(gòu)架下的網(wǎng)絡(luò)中，之所以通信設(shè)備的設(shè)計(jì)圖紙日趨復(fù)雜，制作成本只增不減，統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)管理技術(shù)難以建立，是因?yàn)榭刂品矫媾c轉(zhuǎn)發(fā)程序方面的關(guān)系，這也使得網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與通訊設(shè)備的結(jié)合卡在瓶頸中，無(wú)法提高。伴隨著”互聯(lián)網(wǎng)+”時(shí)代的崛起，信息通信服務(wù)逐漸向著寬帶化、融合化、智能化和云化的方向發(fā)展，SDN技術(shù)也正在驅(qū)動(dòng)網(wǎng)絡(luò)和信息服務(wù)基礎(chǔ)設(shè)施的新一輪大變革。

1 SDN技術(shù)的定義

首先，本文最先要確定SDN的定義：SDN技術(shù)及軟件定義網(wǎng)絡(luò)是EMULEX網(wǎng)絡(luò)，是一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新構(gòu)架，也是網(wǎng)絡(luò)虛擬化的一種展現(xiàn)方式，它最開(kāi)始是由美國(guó)斯坦福大學(xué)clean slate研究組提出的、核心技術(shù)open flow是通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開(kāi)來(lái)的、可以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制的、為核心網(wǎng)絡(luò)和應(yīng)用的創(chuàng)新提供了良好平臺(tái)的一種新型網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，只要網(wǎng)絡(luò)硬件可以集中的管理軟件，可編程化的控制轉(zhuǎn)發(fā)層面分開(kāi)，就可以認(rèn)為這個(gè)網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)以SDN技術(shù)為基礎(chǔ)的網(wǎng)絡(luò)。一定意義上，SDN僅僅是指軟件定義網(wǎng)絡(luò)，可從全方位來(lái)看SDN的概念，還延伸出了由軟件定義技術(shù)、軟件定義存儲(chǔ)等等。從定義中不難看出，SDN的立足點(diǎn)就是使下一代網(wǎng)絡(luò)可以實(shí)現(xiàn)按需定制編程，管理網(wǎng)絡(luò)集中并且統(tǒng)一，監(jiān)管動(dòng)態(tài)流量，部署自動(dòng)化程序。

伴隨著SDN實(shí)踐在產(chǎn)業(yè)界設(shè)備制造商和運(yùn)營(yíng)商中不斷展開(kāi)， SDN變成一個(gè)意義模糊的營(yíng)銷名稱，它的廣泛定義和狹隘定義也逐漸聯(lián)合在一起，雖然任何允許軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)可以進(jìn)行編程或者配置的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)都屬于SDN技術(shù)，但可實(shí)現(xiàn)的技術(shù)和接口協(xié)議卻是多種多樣的。另外，隨著云計(jì)算技術(shù)的大范圍使用，促使傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)已無(wú)法完全滿足現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展需求。隨著信息化的發(fā)展，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行集中統(tǒng)一的管理改造，提高網(wǎng)絡(luò)的高效性，靈活性和智能性已是大勢(shì)所趨。并且必須同時(shí)提高網(wǎng)絡(luò)虛擬機(jī)安置和轉(zhuǎn)移的靈活性和高速度，使新變革下的組網(wǎng)手段復(fù)雜多樣且高效統(tǒng)一，以便于投入市場(chǎng)與國(guó)際接軌、提高業(yè)務(wù)量、降低運(yùn)轉(zhuǎn)成本。

2 SDN技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)

作為一種網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架體系，SDN技術(shù)支持下的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)是用數(shù)據(jù)控制信息分離的，并且可以進(jìn)行軟件編程，是一種新型的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)。

一方面，它采用了集中統(tǒng)一的控制層面和多分布點(diǎn)的轉(zhuǎn)發(fā)程序，使兩個(gè)程序之間相互分離、相互利用、相互控制，通過(guò)通信接口的轉(zhuǎn)發(fā)，從而對(duì)轉(zhuǎn)發(fā)層面上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施進(jìn)行集中統(tǒng)一控制的一種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)。所以SDN技術(shù)可以通過(guò)進(jìn)行軟件編程的工作方式來(lái)提高轉(zhuǎn)發(fā)功能的靈活性和高效性。作為一種新型的網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)，它包含了多種接口協(xié)議，其中使用南向接口協(xié)議可以實(shí)現(xiàn)SDN DATDPDTH控制器與SDN DATAPATH控制器的交互使用，而使用北向接口就可以API實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)應(yīng)用與SDN個(gè)控制器的交互。

而另一方面，根據(jù)開(kāi)放網(wǎng)絡(luò)論壇的定義，SDN結(jié)構(gòu)也可以自下而上地劃分為基礎(chǔ)層、控制層和應(yīng)用層這三個(gè)層面。在這三個(gè)層面中關(guān)注設(shè)施的硬件性能，數(shù)據(jù)高速的轉(zhuǎn)發(fā)，是基礎(chǔ)層的重要事項(xiàng)，在基礎(chǔ)層中任何智能型控制設(shè)備都是不必要的，關(guān)于網(wǎng)元的集中控制也與該層無(wú)關(guān)?？刂茖邮菫榱烁玫丶泻徒y(tǒng)一，但不得不說(shuō)的是該層的數(shù)據(jù)平面都由若干網(wǎng)元組成。一個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備是一個(gè)SDN DATAPATH，每個(gè)SDN DATAPATH僅僅是用來(lái)轉(zhuǎn)發(fā)和處理數(shù)據(jù)。通過(guò)應(yīng)用層，使得控制層在理論上可以代表了全部或部分的物理資源，從而實(shí)現(xiàn)路徑計(jì)算，在應(yīng)用層和控制層的聯(lián)合下，一般通過(guò)open flow協(xié)議進(jìn)行通信的都是帶寬分配動(dòng)能控制層和基礎(chǔ)設(shè)備層之間的南向接口。設(shè)備按照其轉(zhuǎn)發(fā)的匹配行為是由該協(xié)議規(guī)定的，因其最多可達(dá)23項(xiàng)，所以可以滿足網(wǎng)絡(luò)各方面功能的需要。

從SDN技術(shù)的體系結(jié)構(gòu)不難看出，SDN技術(shù)的優(yōu)勢(shì)就在：與傳統(tǒng)的技術(shù)相比，SDN技術(shù)可以在變化性極強(qiáng)的業(yè)務(wù)環(huán)境下，當(dāng)網(wǎng)絡(luò)的高穩(wěn)定與高性能都無(wú)法滿足業(yè)務(wù)需求時(shí)，能夠自主提高互聯(lián)網(wǎng)靈活性和敏捷性，能夠?qū)⒕W(wǎng)絡(luò)裝備上的控制權(quán)分離出來(lái)，由集中的控制器統(tǒng)一管理，達(dá)到離開(kāi)基層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，屏蔽來(lái)自底層的網(wǎng)絡(luò)裝備的差距，并且將控制權(quán)完全開(kāi)放，讓用戶可以自定義任何想實(shí)現(xiàn)的網(wǎng)絡(luò)路由和傳輸規(guī)則戰(zhàn)略，從而使網(wǎng)絡(luò)變得更具有靈活性和智能性。

3 SDN技術(shù)在數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用分析

近幾年來(lái)，通過(guò)多方面的建設(shè)，隨著數(shù)據(jù)中心之間的同步備份達(dá)到可預(yù)測(cè)性，運(yùn)營(yíng)商的數(shù)據(jù)中心也已經(jīng)逐漸趨向成熟。例如：同步備份流量通常在規(guī)定時(shí)間內(nèi)的低谷時(shí)段進(jìn)行推送流量，這是因?yàn)楫?dāng)某種關(guān)注度低的內(nèi)容被訪問(wèn)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，才被出發(fā)推送到其它節(jié)電設(shè)備，雖然這些推送流量長(zhǎng)期發(fā)生并且數(shù)量巨大，但是對(duì)于這些流量，目前造成了數(shù)據(jù)中心之間兩路利用效率較差的情況是因?yàn)檫\(yùn)用到的流量工程機(jī)制數(shù)量仍占少數(shù)。其中最重要的表現(xiàn)在以下兩個(gè)方面，其一，對(duì)于同步備份的流量，在大多數(shù)情況下，帶寬利用率較低，從而容易造成網(wǎng)絡(luò)帶寬資源的浪費(fèi)。其二，對(duì)于推送的流量，因?yàn)槠淞髁恐饕性谠L問(wèn)繁忙的時(shí)候，所以時(shí)間差特性較為明顯。網(wǎng)絡(luò)資源浪費(fèi)的現(xiàn)象之所以加劇，是因?yàn)橹挥墟溌穾捲黾拥礁?，才能保護(hù)流量達(dá)到頂峰時(shí)的傳輸帶寬。

4 SDN技術(shù)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的應(yīng)用場(chǎng)景

因?yàn)樘摂M機(jī)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部安置時(shí)，數(shù)據(jù)中心內(nèi)部都是以網(wǎng)元管理虛擬機(jī)為基本單位，所以為了方便對(duì)虛擬機(jī)的管理，通常都會(huì)布置相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)攻略在與其相連接的虛擬交換機(jī)或者接入交換機(jī)上。因?yàn)樘摂M機(jī)狀態(tài)下可以加入記錄和保障安全的部分，所以可以特殊對(duì)待急需安全保障的業(yè)務(wù)防火墻。而為了保證虛擬機(jī)能夠得到正常的業(yè)務(wù)保護(hù)，在進(jìn)行跨物理設(shè)備或跨廣域網(wǎng)進(jìn)行轉(zhuǎn)移時(shí)，就必須將相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略也同步轉(zhuǎn)移到虛擬機(jī)新位置下的網(wǎng)絡(luò)裝備上。

5 結(jié)語(yǔ)

本文的主要內(nèi)容就是SDN技術(shù)在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中心的應(yīng)用場(chǎng)景和在種種場(chǎng)景對(duì)未來(lái)SDN技術(shù)的發(fā)展前景進(jìn)行分析，中間包括了SDN技術(shù)在數(shù)據(jù)中心互聯(lián)網(wǎng)的應(yīng)用分析和數(shù)據(jù)中心內(nèi)虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)移分析兩個(gè)方面，通過(guò)分析可以發(fā)現(xiàn)SDN技術(shù)的出現(xiàn)，使設(shè)備不用關(guān)注復(fù)雜的控制平面轉(zhuǎn)發(fā)，并且會(huì)逐漸走向簡(jiǎn)單化和標(biāo)準(zhǔn)化，運(yùn)用集中統(tǒng)一的理想方案來(lái)控制平面，從而使企業(yè)運(yùn)營(yíng)商具有根據(jù)業(yè)務(wù)需要制定設(shè)備的能力，有利于降低企業(yè)建設(shè)的成本，也有利于提高網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行和維護(hù)的管理水平。

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