金融行業和大企業數據中心互聯的挑戰

當前在金融行業和大企業，信息化已成為業務運作的重要依托，經過十幾年的建設和高速發展，大多已建設了比較完善的IT基礎設施，且采用了以數據中心為業務運營平臺的信息大集中服務模式，尤其是大集中后一般企業都會隨之建設備份數據中心滿足業務連續性要求，但是在過去的信息化建設過程中，受限于當時的技術發展水平，每種應用基本上都有自己獨享的服務器、存儲、接入網絡等IT資源，應用和資源之間的耦合度和關聯復雜度太強，造成在一個數據中心內部資源無法得到充分有效利用，新業務上線周期長，服務策略不一致，在多數據中心資源調度和業務設計時更是面臨巨大挑戰。

隨著數據中心業務和虛擬化技術的發展，對新一代數據中心網絡的技術提出了新的迫切要求，思科不斷對傳統數據中心所使用的常規網絡技術進行革新，包括數據中心級以太網技術（Data Center Bridge，簡稱DCB）、FEX(保證擴展性和規模)、VDC(虛擬交換機技術)、VN-Link(虛擬機感知)，統一網絡I/O融合技術的FCoE、數據中心大二層網絡技術FabricPath。更重要的，在數據中心虛擬化和多數據中心資源調配的這個大的背景下，下一代廣域網絡如何才能提供高度可靠、高性能的企業數據中心互聯，以保障端到端的業務連續性。思科創新的ASR 1000系列路由器作為下一代多業務路由器創新的為企業提供了跨數據中心的大二層互聯技術OTV以及虛擬化環境的精確定位技術LISP， 來承載跨數據中心的多種應用、信息和IT資源虛擬化， 并通過優化的智能服務提供出色的性能和永續性，加速服務的運行。
 
數據中心應用分析

當前的數據中心部署的趨勢之一是如何建設虛擬的數據中心和多活的數據中心，虛擬化數據中心對網絡基礎設施提出了許多新的挑戰，它需要提供一個連接連續跨越地理上分散的數據中心，支持大量的服務器到服務器的通信，無縫移動通信，在一個數量龐大的工作站調配和資源管理；那么，虛擬數據中心有哪些應用需求及其連接類型？下面列出了一些主要的應用需求：

• 基于IP路由的應用：目前數據中心的大部分應用都可以基于IP路由進行處理；

• 集群應用(Clustered applications)：一些應用集群，他們經常使用本地的二層網絡連接 群集成員服務器如鄰居發現和心跳。應用集群的溝通，即需要三層路由的IP流量也同時需要二層的IP直接通訊。

• 虛擬化應用：通常虛擬化應用可以運行在虛擬機和需要虛機的在線資源調度在線遷移等，目前虛擬化在線資源調配需要二層環境下的IP直接通訊。

• 數據中心搬遷和資源的重分配的需求：通常數據中心的應用需要在在兩個數據中心的做切換和實體機或虛機在線資源調度等，需要兩個數據中心提供跨中心二層環境下的IP直接通訊。

總之，不同的應用需要不同類型的網絡連接特性，網絡的第二層和三層連接的組合可能會被要求支持不同的應用。思科ASR1000提供的領先的數據中心的網絡虛擬化技術對上述應用提供了完美的智能支持，局域網二層擴展技術 OTV（Overlay Transport Virtualization） 和虛擬化精確定位技術LISP（Locator/ID Separation Protocol ）具備諸多領先優勢，通過LISP和OTV的組合可以解決虛擬化資源的遷移和業務連續等技術難題。 

思科 OTV  二層擴展技術

Cisco OTV技術可以為跨任意傳輸網絡的二層連接擴展，提供運營優化型解決方案。因此，OTV對于分布式數據中心的高效部署發揮著關鍵作用，有助于實現應用可靠性和靈活的工作負載遷移。OTV是一項“MAC in IP”技術。通過使用MAC地址路由規則，OTV可提供一種疊加（overlay）網絡，能夠在分散的二層域之間實現二層連接，同時保持這些域的獨立性以及IP互聯的容錯性、永續性和負載均衡優勢。 圖1說明了這種工作機制。

思科 LISP名址分離網絡協議

今天我們討論的主要是在虛擬化環境中如何通過網絡協議精確定位虛機的具體位置，LISP 解決方案解決了虛機移動領域的一大難題，該功能允許一個子網的虛擬機成員，當虛擬移動到網絡任何地方，同時保留其IP地址不變，無需在主機上的任何變化，但網絡訪問可以定位其精確位置并實現最優路由，同時保持網絡的穩定性和高可擴展性。

LISP網絡協議的最新發展，指名址分離網絡協議，即 Location-ID Separation Protocol。 在LISP中，原有的網絡IP地址被分成EID（end-identifier）和RLOC（routing locator）。其中，EID用于標志主機，不具備全局路由功能；RLOC用于全網路由。名址分離網絡自然會引入名與址的映射，即LISP中EID-to-RLOC的映射。眾所周知，分級結構有著非常明顯的優點，如結構簡單、查詢效率高等； 如圖2所示。

思科LISP和OTV技術的完美組合實現虛機遷移和多中心集群

在多中心互聯的虛擬化環境下，OTV的實現多個數據中心的二層連接，其實也就是在多個地點的延伸同一個的IP子網。除了服務器集群需要二層連接，虛擬化環境需要在虛擬機與虛擬機的流動性，如VMware vMotion或一個簡單的物理服務器在數據中心間的移動，都需要數據中心間支持二層連接。如圖3所示。

Figure 3.  應用需要網絡平臺支持路由和非路由的不同流量

目前，VMware的支持跨站點在線vMotion遷移時需要這些虛機在同一個二層擴展局域網內。利用OTV和LISP結合可以很好的用于支持集群以及在線VMware VMotion的場景，  OTV的提供了最重要的功能實現跨多個站點的局域網擴展，當擴展子網時，LISP目的是解決服務器或虛機的位置信息并提供的最佳徑路；LISP和OTV的組合提供了一個互補的方法應用在多個地點的分布，同時保持應用程序的每一個成員的最佳路由。 LISP和OTV的這種組合很好的支持了VMware VMotion在線遷移，它不僅支持應用程序的要求，而且有助于確保所有移動的虛擬機的最佳可達。如圖4所示。

Figure 4.在二層網絡擴展下實現虛機精確定位能力

在LISP和OTV解決方案中，由于OTV采用標準IP封裝對原有的網絡架構沒有影響，還有OTV技術采用鏈路狀態協議算法（LSA）取代傳統的生成樹橋接協議（BPDU），在OTV網絡上生成樹橋接協議不需要轉發，站點間仍相互保持獨立，二層網絡上生成樹橋接協議的錯誤不會蔓延到OTV邊緣設備以外，大大增加了數據中心的穩定性，在上圖的方案示例中，只要兩個數據中心的ASR1000路由器支持OTV協議就可以實現。

對于LISP解決了遠程訪問數據中心遷移后虛機的精確位置問題，LISP需要數據中心和遠程的路由設備都要支持，但不需要中間網絡的每一條網絡設備都支持，這一點非常重要。

小結

在數據中心互聯的解決方案中，LISP和OTV技術結合解決了數據中心具有跨地域性和移動性是對網絡提出的技術難題，LISP和OTV是互補的兩個重要技術。根據應用的類型和數多據中心互聯的要求，通過OTV或LISP和OTV的組合，可以為企業IT基礎設施的虛擬化發展提供一個靈活和智能的網絡平臺。思科支持LISP主要平臺：ASR 1K，ISR系列路由器，Nexus7等，思科支持OTV主要平臺：ASR 1K，Nexus7K等；Cisco ASR 1000系列路由器新一代高效節能的路由器定位于為電信運營商和企業提供了業界領先的性能、服務功能、可靠性和效率。通過使用Cisco QuantumFlow 處理器的創新技術，滿足當前和未來所需服務能夠隨時投入運營，而不會降低網絡性能和可靠性。包括集成的高性能服務，包括nxGbps加密、寬帶匯聚、萬兆防火墻、NBAR和會話邊界控制（所有功能均可通過軟件實現－無需額外硬件）。尤其是其強大的硬件和軟件的冗余能力，為企業的不間斷運營提供良好的保障。

作者：楊文斌，思科資深技術架構師