【IT168信息化】云計算作為一種新的計算模式，力圖改變傳統的計算系統的占有和使用方式。云計算以網絡化的方式組織和聚合計算與通信資源，以虛擬化的方式為用戶提供可以縮減或擴展規模的什算資源，增加了用戶對于計算系統的規劃、購置、占有和使用的靈活性。在云計算中，用戶所關心的核心問題不再是計算資源本身，而是他所能獲得的服務。從這個角度出發，可以認為服務問題(服務的提供和使用)是云計算中的核心和關鍵問題。
云計算通過管理、調度與整合分布在網絡上的各種資源，以統一的界面為大量用戶提供服務。例如，借助云計算，用戶的應用程序可以在很短時間內處理Ts級甚至PB級的信息內容，實現和超級計算機同樣強大的效能。用戶則按需計量地使用這些服務，從而實現將計算、存儲、軟件等各種資源作為一種公用設施來提供的夢想。云計算涉及兩層內容:云計算基礎設施(硬件、平臺、軟件等)以及建立在基礎設施上的信息服務云應用。
云計算是一種新興的網絡計算模式，云計算是網格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網絡存儲、虛擬化、負載均衡等傳統計算機和網絡技術發展融合的產物。隨著云計算技術的推廣，利用開源項目構建企業級私有云已成為云計算應用的一種重要趨勢。但這種變化使得rr基礎架構的運營專業化程度不斷集中和提高，所以如何在基礎架構、網絡和存儲方面達到更高的層次，是現今急待解決的問題。虛擬化技術作為一項比較成熟的技術，能夠實現計算資源劃分和聚合，服務透明封裝及虛擬機(Virtual Machine，VM)動態遷移等，能夠滿足云計算按需使用、彈性擴展的需求，已經成為云計算的關鍵支撐技術。
1 相關技術介紹
1.1IaaS(Infrastructure as a Service)基礎設施服務
根據NIST的權威定義，云計算有SPI，即SaaS(Software as aservice ) ， PaaS(Platform as a service)和IaaS三大服務模式。這是目前被業界最廣泛認同的劃分。PaaS和Iaas源于SaaS理念。PaaS和Iaas可以直接通過SOA/Web services向平臺用戶提供服務，也可以作為SaaS模式的支撐平臺間接向最終用戶服務。
IaaS有兩種用法:公有的和私有的。本文主要介紹在私有模式下，使用平臺內部數據中心的服務器提供服務給用戶。用戶可以通過平臺得到所有設施的利用，包括處理、存儲，網絡和其它基本的計算資源用戶能夠部署和運行任意軟件，包括操作系統和應用程序。
1.2 VM(Virtual Manufacturing)虛擬主機
虛擬化技術可以提高硬件的使用率，簡化軟件的重新配置過程，從而顯著提高計算機的工作效率。虛擬化技術可以基于云計算技術的企業和托管的服務提供商創建一種虛擬的、自動化的、靈活高效的IT基礎設施。
VM主機是靈動網絡利用技術，將一臺服務器分割成多個虛擬機(VM主機)的優質服務。這些VM主機以最大化的效率共享硬件、軟件許可證以及管理資源。對其用戶和應用程序來講，每一個VM主機平臺的運行和管理都與一臺獨立主機完全相同，因為每一個VM均可獨立進行重啟并擁有自己的root訪問權限、用戶、IP地址、內存、過程、文件、應用程序、系統函數庫以及配置文件。每個VM主機都可分配獨立公網IP地址、獨立操作系統、獨立超大空間、獨立內存、獨立CPU資源、獨立執行程序和獨立系統配置等。
2平臺網絡設計
IaaS平臺基礎架構主要包括計算(服務器)、網絡和存儲3大部分。如圖1所示。整個IaaS云平臺將這3大部分集成整合，就構成了IaaS的基礎設施服務。整個系統通過與外部云網絡的互聯以及OSS/BSS支持，可以根據需求向用戶提供各種服務。網絡是云計算平臺的核心，虛擬化的計算資源和存儲資源最終都需要網絡為用戶提供訪問。所以網絡是平臺設計的重點。
▲圖1云平臺的構成和功能 2.1虎擬網絡適配器(NIC)
服務器是IaaS平臺的硬件基礎，根據系統對網絡的要求，服務器需要綜合一些彈性的網絡適配器，這些適配器可將數千服務器和存儲單元整合為一個虛擬化、高性能、低延遲的網絡結構，同時使其具有高可擴展性，可整合多種協議規范。實現網絡連接和網絡容量從最邊界到核心的全面虛擬化。
對于每個葉片服務器來說，可以在不同的NIC端口根據不同的網絡要求來分配與其相匹配的速度，最大程度的利用帶寬資源。本系統以10G帶寬的NIC為例，表1列出了在NIC中對幾個主要網絡的速度的設定。
▲表1 NIC端口網絡速度設定
2.2虛擬網絡交換
虛擬機網絡交互主要是通過虛擬網絡交換機來完成的。虛擬交換機在主機內部提供了多個網卡的互聯以及為不同的NIC流量設定不同的VLAN標簽，如同主機內部存在一臺交換機，可以方便地將不同的NIC連接到不同的端口。所以當NIC連接到系統的虛擬連接(Virtual Connect，VC)模塊時，葉片相互之間也就建立起了連接，并且連接到了系統的VC交換機，整個虛擬網絡也就形成。每個葉片在虛擬網絡內連接上兩個VC模塊，葉片之間相互連接并與虛擬交換機相連。這樣使得虛擬網絡和外部網絡能夠自動連接，并且各虛擬設備可以成為系統網絡的默認配置。
2.3外布連接
外部網絡采用IEEE 802.1Qbg EVB (Edge Virtual Bridging)和802.1Qbh BPE (Bridge Port Extension)協議標準，其中802.1Qbg要求所有VM數據的交換都通過外部網絡進行，即外部網絡能夠支持虛擬交換功能。802.1Qbh可以將遠程交換機部署為虛擬環境中的策略控制交換機，而不是部署成為鄰近服務器機架的交換機，通過多個虛擬通道，讓邊緣虛擬橋復制幀到遠程端口，可以利用堆疊的方式來設計網絡，從而更有效地為多播、廣播和單播幀分配帶寬。
為了更好地保障網絡安全，產品層必須通過級聯的VC模塊才能訪問上層產品的物理交換機，管理層也必須如此來訪問上層管理的物理交換機，在平臺中，管理網的交換機用圖2中對應的速度，2個交換機之間采用堆疊的方式相互連接，因為平臺對管理層的網絡沒有太高的要求，可以采用比較低端的交換機。但是對于產品網來說，除了必須使用高規格的交換機之外，還必須使用千兆網卡來將的連接到外部的產品網絡和存儲設備。
圖2顯示了整個平臺的網絡部分。
▲圖2云平臺網絡示意圖
3結語
IaaS平臺是為客戶提供虛擬、可靠、彈性、按需的IT服務，作為連接用戶和承載各種計算存儲資源的網絡，除了具備現有網絡功能外，還必須滿足云計算特性的更高要求。本文設計了1S平臺的網絡部分，提出了一種可行、全面的云平臺虛擬網絡的設計方案。可以預見，隨著云計算產業發展步伐的加快，網絡虛擬化技術必須有更快的發展，才能帶動整個云計算生態環境穩步向前。
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