浅析高校新一代数据中心基础网络的构建

【前言】浅析高校新一代数据中心基础网络的构建由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。现阶段，我国高校信息化建设中普遍存在的存储和服务器等设备耗资巨大、维护成本高、资源重复建设、利用率低等“高耗资、低效益”的问题，而云计算模式正逐步成为高校信息化建设的新主流。但从云计算技术的三个层面，即硬件基础架构、软件基础架构、数据智能来看，硬件...

摘要：新一代数据中心要求首先完成虚拟化，进而实现云计算，对基础网络的带宽、架构、性能、管理、可用性等提出了全新的要求，也成为当前网络发展的前沿。针对这种变化，本文分析了新一代数据中心基础网络层面的相关技术，并在构建实施上提供了参考。

关键词：新一代数据中心；基础网络；构建

中图分类号：TP39 文献标识码：B 文章编号：1673-8454（2012）19-0033-03

一、新一代数据中心的特征与高校现状

当前，互联网新应用不断增加，且具有十分鲜明的特色，当一个应用的用户群达到数以亿计时，就需要有一种全新的计算方式可以把数以亿计的信息输入进行有效计算并及时有效输出。因此，集群应运而生，越来越庞大，越来越异构，越来越复杂，而计算、网络和存储都不能靠单独工作来实现更大的能力。网络的中心也开始由物理设备互联向虚拟设备互联能力转移。新一代数据中心就是虚拟化到云计算，即利用系统架构技术把服务器等资源整合起来，实现虚拟服务器的管理和协调、迁移与复制，重新配置存储资源与网络资源，从而实现了资源的虚拟化，以此为基础产生了面向服务的云计算，使得网络上一切行为的开展不再是以设备资源为核心进行管理和调度，而是以面向应用和服务的全新方式进行组合。这就要求数据中心的底层架构必须是智能联动的，具备面向应用的自动化配置能力，并且具有完善的服务质量保证机制。现代网络也从信息传递角色向一个应用与终端中间平台的角色转变。

现阶段，我国高校信息化建设中普遍存在的存储和服务器等设备耗资巨大、维护成本高、资源重复建设、利用率低等“高耗资、低效益”的问题，而云计算模式正逐步成为高校信息化建设的新主流。但从云计算技术的三个层面，即硬件基础架构、软件基础架构、数据智能来看，硬件基础架构中网络层面的规划和设计普遍重视不够，虽然许多高校开展了虚拟化应用，甚至建立起了云计算平台，但绝大多数都是偏重在软件和应用架构层面上，网络层面的建设仍然停留在物理数据中心的层次，这显然与真正意义上的新一代数据中心建设是不符合的。硬件架构中的网络层面作为云计算数据中心的最底层，对整个中心有着至关重要的作用，这一点应当引起足够的重视。

二、新一代数据中心对基础网络的要求

传统的系统设计考虑的主要是单机环境，数据中心仅仅是个物理中心，而云计算主要考虑的环境却是数据中心。从单机到数据中心，设计原则也发生了根本性的变化，云计算就是一种数据中心计算，由此可见数据中心的基础支撑网络是多么重要。

云计算的数据中心主要解决三个问题：一是大规模机器、用户和并发任务数量；二是资源整合；三是灵活与快速交付。在网络层面，利用统一交换从而构建单一数据中心网络，实现云计算上层应用对数据交换、传送通道、与I/O的简化统一操作，确保同质的底层网络提供高容量数据吞吐支撑，进而可实现广泛兼容的云应用升级和扩展能力。

在对基础网络规划和设计的性能方面，主要要求表现在：（1）基于标准的开放和互操作性，便于选择各类符合标准的设备，实现共存和互操作，支持多种应用类型，可提供快速、弹性的业务支持；（2）满足大数据、云计算、负载优化系统性能要求的（超）高速度网络传输能力，满足密集计算、密集I/O要求，以便实现存储、通信网络的统一融合，实现异构形态的合并和多个网络管理的合并；（3）虚拟化框架下各类硬件资源间高频率数据交换需要尽可能低的延迟；（4）满足融合数据和存储网络的需求，必须消除数据包丢失，实现无损耗操作；（5）通过最短路径网络构架将高度虚拟化和云数据中心实现扁平化，以最大限度地提高网络的效率和减少拥塞；（6）弹性灵活架构实现迁移过程中的虚拟化感知、透明化交换，无需手动更改，自动实现资源的调度分配，便于维护管理；（7）可扩展的网络结构，实现复杂工作负载的分解分配，方便增加网络容量；（8）虚拟网络的有效控制，而非建立在底层网络网络和协议细节的用户控制，屏蔽管理的复杂性；（9）相对较低的设备成本、能耗成本等；（10）强大的高可用能力。

三、新一代数据中心基础网络技术的基本状况（详见下表）

四、高校新一代数据中心网络构建参考

1.构建高速基础网络逐步实现统一融合

根据IDC的2010-2013年服务器I/O市场预测报告，以太网、FC和Infiniband是目前数据中心里的三大主要网络技术，其中FC和Infiniband虽在继续增长，但受以太网的挤压，这两种网络所占的比例呈下降趋势。2011年起，万兆以太网的出货量开始大幅上升并会很快超过千兆网，并出现40Gb的产品。在高校中，随着服务器虚拟化和存储虚拟化技术的成熟以及应用的普及，焦点必然将集中到I/O虚拟化上。因此通过在万兆以太网上的虚拟化应用，整合原来多个千兆以太网才能满足的需求，进而可以减少端口、线缆、交换机的使用数量，这将是必然之选。另外，万兆以太网对于FCoE、iSCSI的更好支持，需要将高校数据中心的网络从原来分散的结构集中到统一的以太网架构上来。未来几年，FCoE、iSCSI将继续从加快向以太网融合的进程，在一个共享的虚拟环境中，10Gb/40 Gb /100 Gb以太网允许更多的系统在相同时间范围内完成更多的工作，进而实现数据中心网络的全面统一融合。所以，构建或升级高速基础网络是当前高校建设新一代数据中心的首要任务。

2.构建弹性智能架构实现虚拟化和透明化交换

据预测，到2014年，80%的数据中心网络流量将是东西向的。但现有的数据中心网络架构不能适应虚拟化所带来的流量变化，传统数据中心网络采用三层的架构，也不利于应用从一台设备迁移到另一台设备。因此，多家网络设备厂商已经推出或将推出新一代的数据中心网络架构Fabric。与传统数据中心网络不同，新一代数据中心网络架构在实现扁平、快速、可靠、弹性可扩展、多功能、简单管理等方面将能够得到良好的体现。当前主要有两种方向，一是全新的大二层架构，有H3C的IRF2，CISCO的VSS，Juniper的QFabric，Extreme Networks的 Open Fabric，Enterasys Networks的OneFabric，Alcatel-Lucent的应用流畅网络（Application Fluent Network，AFN），Avaya的虚拟企业网络架构（VENA）等。其特点是取消汇聚层，优化东西流量，提供更好的弹性，但缺乏开放性；另一个解决方案是基于IEEE链路聚合协议的M-LAG技术，提供多厂商支持、完全开放的网络，能够提供数据中心关键的冗余性和单点管理。这种方案通过软件在网络中任何服务器上迁移虚拟机，不用升级网络或改变网络架构。第一种方案性能强大，成本高，风险大，颠覆传统架构，有较强的厂商依赖性；第二种方案成本、风险较低，运维管理成本低，可适当保留传统架构。因此，高校在确立自身的建设方案时，应当根据实际状况慎重选择。

3 .构建多层次高可用基础网络

服务器的接入层面：使用多网卡，多链路上行，与交换机之间采用框式双机拓扑的方式可用性最高，实现难度不大；接入层到汇聚层连接当优选三角形方式，可提供链路冗余、路径冗余，具有收敛速度快的特点；路由层面通常采用动态OSPF协议，口字型组网结构简单易于维护，有较好的收敛速度，不必采用全连接方式造成过度冗余。以上是采用多网卡+MSTP+VRRP实现的高可用。此外，对于弹性智能架构等方式实现的全新架构中网络被虚拟化，技术本身就包含了高可用性的内容，成为内在的必不可少的部分，可以直接通过成员设备的N：1备份和可设备链路聚合实现服务器接入的高可用。

五、结束语

新的计算模式对网络提出新的要求，虚拟化的云计算正成为势不可挡的主流。高校在信息化日益进步的同时，如何适应新一代数据中心的要求？本文仅就新一代数据中心构建中基础网络层面的内容做了适当的分析，明确了今后发展的方向和目标。?

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