基于SDN的未来数据中心网络.docx

基于SDN的未来数据中心网络伴随着互联网的高速发展互联网数据中心也迅速发展。尤其是云计算的发展使得更多的应用处理集中到云端促使云计算数据中心的规模急剧增长。Google、微软、腾讯等互联网公司新建的云数据中心规模都超过10万台物理服务器。未来的互联网流量将以云计算数据中心为核心未来的互联网将是以云计算数据中心为核心的网络。数据中心网络面临的主要问题随着数据中心规模的快速增长以及云计算的部署在网络的管理、业务的支撑、绿色节能等方面对数据中心网络提出了很高的要求。●集中高效的网络管理要求大型云计算数据中心普遍具有数万台物理服务器和数十万台虚拟机。如此大规模的服务器群需要数千台的物理网络设备、数万台的vSwitch进行连接和承载。这样大规模的数据中心网络需要集中统一管理以提高维护效率；需要快速的故障定位和排除以提高网络的可用性。●高效灵活的组网需求云计算数据中心网络规模大组网复杂在网络设计时为了保障网络的可靠性和灵活性需要设计冗余链路保护链路部署相应的保护机制。在现有数据中心组网中大量采用的VRRP、双链路上联、SPT等技术存在着网路利用率低、容易出现故障且仅能实现局部保护的问题。●虚拟机的部署和迁移需求云计算数据中心部署了大量的虚拟机并且虚拟机需要根据业务的需要进行灵活的迁移。这就需要数据中心网络能够识别虚拟机根据虚拟机的部署和迁移灵活配合部署相应的网络策略。●虚拟多租户业务支撑要求云计算数据中心需要为用户提供虚拟私有云租用服务租户需要可以配置自己的子网、虚拟机IP地址、ACL管理自己的网络资源。需要数据中心网络支持虚拟多租户能力支持大量的租户部署实现租户的隔离和安全保障等。●全面的数据中心IaaS要求在云计算数据中心中云计算技术的引入实现了计算资源和存储资源的虚拟化为用户提供了计算资源和存储资源的IaaS服务但目前网络资源还无法虚拟化按需提供难以提供计算资源+存储资源+网络资源的全面IaaS服务。当前云计算数据中心网络技术分析为解决以上云计算中心面临的问题出现了很多的技术方案针对主要的技术方案分析如下。Trill技术与SPB技术Trill技术和SPB技术设计之初主要针对数据中心的多路径转发和灵活部署的需求解决数据中心部署SPT带来的链路利用率降低、网络稳定性降低以及部署三层路由带来的复杂性问题。Trill技术和SPB技术基于IS-IS协议实现链路计算从而避免了环路；采用等价多路径技术实现了多路径转发保证负载均衡从而提高了网络利用率提高了数据中心网络的可靠性使得网络部署更加灵活。但Trill技术和SPB技术并没有考虑如何解决网络的集中管理、虚拟机的部署和迁移、网络能力能力开放提供IaaS服务等问题。EVB技术EVB即边缘虚拟桥接技术由IEEE802.1Qbg所定义制定了边缘中继、虚拟边缘网桥以及虚拟边缘端口聚合器技术可满足多虚拟机的标识和承载满足虚拟机部署的需求；同时EVB还通过VDP等协议支持虚拟机动态创建和迁移的发现以及相应网络参数的自动配置满足虚拟机动态迁移的需求。但EVB技术无法解决数据中心集中化管理、多路径转发、虚拟多租户、IaaS等方面的问题。VXLAN技术VXLAN技术是为了解决数据中心虚拟多租户和虚拟机迁移的问题而设计的。VXLAN技术采用了L2overL3技术在原有的数据报文封装中增加了VXLAN封装并增加了IP封装使得原有的L2报文可以穿越L3网络扩大了二层网络的范围使得虚拟机迁移可以灵活跨越三层部署。同时VXLAN封装大大扩展了租户ID字段避免了采用VLAN方式受到4K容量的限制。但是VXLAN技术在设计时并没有过多考虑网络集中化管理、数据中心IaaS方面的问题。NVGRE技术NVGRE技术的也是为了解决数据中心虚拟多租户和虚拟机迁移的问题而设计的。同样采用L2overL3的方式但与VXLAN不同NVGRE技术采用GRE封装通过租户ID与GRE隧道对应的方式实现租户虚拟多租户业务承载。NVGRE技术在设计时也缺少对网络集中化管理、数据中心IaaS方面的考虑。可见目前主要的数据中心网络技术主要是针对数据中心的特定需求进行设计只能解决部分的问题停留在“头痛医头脚痛医脚”的层面尚无一种技术能全面满足数据中心网络的需求。基于SDN的未来数据中心网络方案分析SDN提出了采用软件定义网络的思路具有转发和控制分离、控制逻辑集中、网络虚拟化、网络能力开放化等特点。因此SDN技术能很好地契合数据中心网络的集中网络管理、灵活组网多路径转发、虚拟机部署和智能迁移、虚拟多租户、IaaS等方面的需求非常适合在数据中心网络中应用。因此基于SDN的云计算数据中心网