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源于SDN的数据中心网络技术研究

发布时间:2021-11-29 04:34 所属栏目:[大数据] 来源:互联网
导读:随着云计算技术的大规模应用,传统数据中心网络不能很好地满足现有网络的需求。新应用的发展对传统网络提出更高效集中的网络管理需求、高效灵活的组网需求,虚拟机的部署和迁移也需要网络更加灵活,并且网络要能支撑虚拟机多租户业务。简言之,数据中心网
    随着云计算技术的大规模应用,传统数据中心网络不能很好地满足现有网络的需求。新应用的发展对传统网络提出更高效集中的网络管理需求、高效灵活的组网需求,虚拟机的部署和迁移也需要网络更加灵活,并且网络要能支撑虚拟机多租户业务。简言之,数据中心网络SDN(Softwaredefined network,软件定义网络)化的需求主要表现在海量的虚拟租户、多路径转发、VM(虚拟机)的智能部署和迁移、网络集中自动化管理、绿色节能、数据中心能力开放等几个方面[1]。
 
    数据中心之间互联的网络具有流量大、突发性强、周期性强等特点,需要网络具备多路径转发与负载均衡、网络带宽按需提供、绿色节能、集中管理和控制的能力。数据中心间的网络流量倾向按照固定路径经多跳进行传输,任何流量阻塞或是设备故障都会产生瀑布效应影响到通过同一台设备的其他网络流量;因此,由于数据中心中无时无刻不存在着虚拟服务器的扩展和移动(例如虚拟机的生成和移动),这将使网络性能表现地更加不确定。在传统数据中心网络中一般可以通过配置网络QoS,以及进行有限的多路径选择,有时甚至可能需要手工更改配置来解决交通拥堵的问题。若将SDN引入数据中心网络中,就可以对网络进行端到端虚拟路径的可编程操作,中央控制器可以将多台核心设备聚合在一起进行高速背板转发。在未来,SDN网络将能够基于实时分析和数据统计得到的网络利用率对数据中心网络流量的转发过程进行智能决策。
 
源于SDN的数据中心网络技术研究
 
SDN架构
 
    SDN是一种新型的基于软件可编程思想的网络架构,它有一个集中式的控制平面和分布式的转发平面,两个平面相互分离,可以实现控制平面对数据平面的集中化控制,并提供开放的编程接口,为网络提供灵活的可编程能力,具备以上特点的网络架构都可以被认为是一种广义的SDN。
 
    SDN可支持网络层中的不同功能,并创建新功能以将网络作为一组抽象服务进行管理。这些抽象服务的部分功能包括以下几点。
 
    1)将虚拟机从网络中分离。SDN支持通过将虚拟机与其物理网络身份相分离来对超大规模数据中心进行扩建和管理。在虚拟机迁移到数据中心内的不同LAN甚至跨WAN上的数据中心迁移时,SDN可确保它们之间的互相通信。
 
    2)基于SDN的安全应用。基于SDN的网络能够以多种方式提升安全性,包括支持创建虚拟化的安全性设备,这种方式具有动态可扩展的优点;以及能够将LAN和WLAN安全策略和控制集成到集中控制平台上进行统一管理的方式。
 
    3)基于软件的负载均衡。在基础层级,SDN和负载均衡是较为相似的流量优化方法。目前,厂商正努力将负载均衡建立为一种网络基元。借助支持SDN的负载均衡,应用服务器可分布到多个数据中心上,从而提升最终用户的服务等级。
 
    4)视频流量优化。服务提供商可通过使用网络运营中心的SDN控制器动态地向服务器(接近消耗点)路由及分配高容量的视频传输流量来管理流量。
 
    5)虚拟插线面板。借助虚拟插线面板,可以通过SDN控制器向交换机流量表中写入静态流表项,以这种可编程的方式可以使位于不同交换机上的端口进行级联。SDN固有的可编程性可确保插线面板的动态性以及流表的快速修改。该虚拟插线面板方法适用于广泛的场景,包括网络监控和安全应用。
 
    ONF(Open Network Foundation,开放式网络基金会)定义的SDN架构共由四个平面组成(如图1所示),即数据平面(DataPlane)、控制平面(Control Plane)、应用平面(Application Plane)以及右侧的控制管理平面(Management&Admin)。
 

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