云计算数据中心SDN引入研究
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【摘要】 移动互联网背景下，软件定义网络（SDN）成为运营商“去电信化”和实现网络灵活化的重点关注技术。本文从我司云计算中心面临的问题出发，利用VxLAN和NFV技术实现网络资源的虚拟化以及跨数据中心大二层组网，初步探索了SDN产品的成熟度以及在云数据中心商用的可行性。
【关键词】 云计算数据中心 SDN VxLAN NFV
一、引言
SDN（Software Defined Networking，软件定义网络）是一种新兴的基于软件的网络架构及技术，其最大的特点在于具有松耦合的控制平面与数据平面，支持集中化的网络状态控制、实现底层网络设施对上层应用的透明。[1]SDN控制与转发分离以及全局统一集中控制的特点可以有效助力数据中心网络应对云计算发展需求。云计算中心SDN解决方案中最主要的两大技术：VxLAN（Virtual eXtensible LAN）与NFV（Network Function Virtualization）。VxLAN作为业界最主流的Overlay技术，采用隧道封装技术，于物理网络之上构建一层逻辑网络，实现跨数据中心间的大二层互通。NFV则通过网络功能软件化，在X86服务器上快速部署vRouter、vFW、vLB等网络增值服务，有利于网络资源池化的实现。
本文研究VxLAN+NFV新一代SDN网络技术在云计算中心引入场景和解决方案，分析SDN产品成熟和商用可行性。
二、云计算数据中心现存问题分析
目前，我司云计算数据中心在资源配置和共享、多租户网络构建以及跨域流量调度仍存在问题，具体如下：
1、云数据中心资源池内部网络设备众多，网络特征复杂，运维人员基于繁杂的点对点手工配置，严重拖累用户需求响应速度，制约业务快速上线；
2、部署在云数据中心上的业务系统的网络拓扑管理展现困难，云数据中心资源池本身的网络拓扑难以清晰展现，特别是租户网络系统与整体云资源网络无法呈现对应关系，导致运维复杂，问题频出；
3、资源池无法灵活实现多租户环境，租户之间隔离难度大，网络资源无法灵活共享和调度，特别是涉及到跨数据中心的大二层组网；
4、不同租户的网络流量、安全策略、性能要求等不同，资源池网络无法动态感知租户的需求进行自动灵活地调整，造成资源浪费或过载；
5、依靠VLAN提供业务隔离的方式只有4096个，无法满足海量增长的虚机隔离需求；
6、不同租户的IP地址不能重复，与客户希望托管服务的同时不改变原有的IP地址规划的需求相悖。
三、云数据中心SDN引入解决方案
3.1业务场景设计
针对我司云计算中心存在的问题，通过引入SDN技术，本文设计了相关的业务场景进行测试。具体的业务场景设计如下：
3.2网络拓扑
为了不影响VDC现网业务，本次测试在南方基地云计算实验室搭建了模拟测试环境，在两个数据机房里分别部署一个X86服务器计算集群，模拟双数据中心场景。在计算集群中，部署虚机、虚拟交换机以及虚拟网关。同时，利用VxLAN技术将两个数据中心机房打通，构建一个二层网络。采用3台机架式服务器构建控制器集群，相互冗余以及相互负载均衡，统一管理两个数据机房中的计算集群。具体网络架构图如1。
3.3 实施效果
本次SDN引入研究，采用软件的解决方案，利用VxLAN和NFV技术，成功地在两个数据中心之间构建了一个二层网络。通过统一配置功能，同时为多个租户配置虚拟防火墙、虚拟负载均衡等网络增值功能，相比硬件的采购和上线周期，大大地缩短了业务上线速度。具体的测试结果如表2。
四、结束语
本文初步研究了云计算数据中心引入SDN新一代网络架构，通过VxLAN和NFV技术实现了网络资源虚拟化以及跨数据中心大二层组网，满足了云计算数据中心发展的以下需求：
（1）提供数量足够的租户隔离网络以及可扩展的大二层网络；
（2）网络配置需动态，网络配置可根据虚机的创建、迁移自动进行部署和迁移；
（3）按需为用户提供弹性的负载均衡、防火墙等增值服务，可根据网络拓扑灵活地优化网络流量。
本次研究初步探索了云计算数据中心SDN引入的商用可行性，为我司融合业务云向新一代网络架构演进提供建设性的指导意见。
参 考 文 献
[1]雷葆华，王峰，王茜，王和宇，等. SDN核心技术剖析和实战指南. 北京：电子工业出版社，2013年.
[2]顾戎，王瑞雪，李晨，黄璐，等.云数据中心SDN/NFV组网方案、测试及问题分析.《电信科学》，2016年01期
[3]段晓东.云数据中心SDN/NFV应用分析.《电信技术》2015年07期
[4]李晨，段晓东，黄璐.基于SDN和NFV的云数据中心网络服务.《电信网技术》，2014年06期
[5]张届新，傅志仁，吴志明，徐文华，徐海峰，等.VxLAN在云数据中心组网的应用.《电信科学》，2015年09期
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