虚拟化技术在网络数据中心建设中的应用探讨

余瑞晖

摘要：网络是云计算基础架构和提供服务的重要平台，而在数据大集中的潮流中，其中心的服务器规模变得越来越大，由此对网络的要求更高。通过网络为用户提供平台，虚拟化的计算机资源使得用户能够安全可靠地使用网络，无缝接入来为自己服务。使用虚拟化技术，可以解决数据中心的资源利用率不高，运维管理复杂的问题，还可以降低企业的维护成本和管理费用。

关键词：网络架构 虚拟化技术 数据中心网络

中图分类号：TP308 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）06-0244-01

1 引言

在企业信息化的建设不断进步的情况下，信息应用系统逐渐覆盖企业生产、经营等各个方面。若把应用系统当作车辆与货物，那计算机网络就像高速公路，而高速公路的中枢则是数据中心网络，它保障了应用系统可靠、稳定、高速的运行。在建设数据中心网络的过程中，不仅要考虑到网络的性能、可维护性、安全性、可扩展性，还要利用先进的网络技术，去提高资源的利用率，其中一种有效利用资源的技术就是虚拟化技术，它可以为网络提供高可配置性的技术。

2 虚拟化技术

2.1 虚拟化技术概述

用多个物理实体搭建一个逻辑的实体，该实体可以是网络、应用资源或存储，这样的技术称为虚拟化。而虚拟化技术则是在资源层次的基础上，将基础的资源变成逻辑上的资源，来打破资源之间的不同，使得资源得到充分的利用。虚拟化技术最开始出现在服务器上，著名的VMware软件虚拟多个计算机就是利用硬件计算机来实现的，每个虚拟机需要有独立的内存、CPU、网卡资源，这样的特性使得可以将其当作独立的计算机来使用。由于虚拟系统采用文件的保存形式，很容易进行备份及转移。

2.2 网络虚拟化技术

在信息技术的发展过程里，在网络领域虚拟化技术出现的比较晚，这是由于作为信息基础设施来讲，用户更看重它的可靠性及稳定性，对虚拟化所带来的灵活性与经济性的要求不多。随着硬件设备的逐渐提高和虚拟化技术在信息的其它方面的成功经验，使得虚拟化技术在网络领域受到关注，从而研发出一系列实用性较高的技术。

2.3 虚拟化平台的架构

虚拟机是利用系统虚拟化技术，在一个隔离的环境运行、拥有完整的硬件功能的逻辑计算机系统。利用虚拟化、动态资源管理、集群管理、负载均衡等技术可使虚拟化平台对物理资源的虚拟化得以实现。虚拟化平台由最上层、中间层及最下层三部分构成，最下层提供基础虚拟化能力的支持，中间层执行各控制能力，最上层可以管理、控制中间层，为虚拟化平台的统一管理提供能力。

3 网络设备的虚拟化

虚拟化的关键技术在于网络的基本结构上，高密度及大规模的虚拟机网络的连接是实现的基础。传统的环路网络不能建构大规模的两层网络，因此出现了网络虚拟化技术。网络虚拟化技术主要由通道虚拟化及设备虚拟化组成。

3.1 通道虚拟化

多用户共享一张物理网络，不论是出于安全或独立管理的需要，都应通过一定的技术来实现用户安全独立的访问网络。客户及上层网络可以不去关注网络的实际物理状态，直接将网络切分为独立的逻辑链路，达到数据通路的完美切分。

3.2 设备虚拟化

设备虚拟化技术多虚一（N：1）技术及一多虚（l：N）技术这两种技术构成。N：1技术是为了解决大规模二层网络存在的问题像结点数量过多、拓扑复杂造成管理难度大等问题，对于这些问题可以通过减少网络构架上的逻辑结点数量来简化二层网络拓扑的管理。而对于网络及业务规划者，经过虚拟化之后，对外逻辑设备将显示为单个的结点，这样就可以将整个网络逻辑设备的数量降低到一半或更多，从而简化了网络规划，降低了网络拓扑设计的复杂度，1：N技术是在同一个物理设备上对其他不同的客户提供相互隔离的设备。这种隔离不仅存在于转发方面，还包括相对于管理控制方面的逻辑隔离。对用户来讲，将拥有一个独立的设备和属于自己的完整资源。这表现在网络层面上是说不同的虚拟机对应的网络隔离与共享是不同的。大部分的企业用户均有网络共享和多业务隔离的需求，使用虚拟化隔离技术可以将物理网络划分为不相通的逻辑链路。客户可在同一网络里独立访问自己的网络，进而实现网络通道的虚拟化分割的目的。

4 数据中心网络服务器的虚拟化

虚拟化技术不但包括通道及设备的虚拟化，而且包括服务器虚拟化的应用。服务器的“逻辑式”管理是实现服务器虚拟化技术的基础，用户不需要去关心实际的服务器物理设备的数量，只需要对动态管理服务器里的一些硬件设备进行管理，做到各种存储在CPU中的资源灵活调配。服务器虚拟化技术为企业数据中心的建设带来更多的机遇，然而也面临着各种挑战，以下这些问题亟待解决：

（1）需要将服务器的处理效率从20%提升到80%，由此也导致了数据中心网络的承载性能承受了巨大压力，这是因为服务器的端口流量显著提升，同时也就意味着要使用更为可靠的网络。于是，数据中心的安全设备和其核心的交换设备，就成为了数据中心网络面临的两大问题。在设计网络的过程中，使用更大规模的网络数据平台，将可保证网络的可靠性；同时若采用万兆以上的交换机并集成安全模块在交换层，也可确保网络的安全性；（2）设计在同一个物理服务器上的多个应用程序，用户可能没法控制这种叠加网络流量。而产生网络拥塞通常有2种：其一是多个端口向其中某一个端口发送数据，其二是通知由于错误命令导致该端口向低速端口发送数据。因而，通常利用一种缓存机制，该缓冲机制可以扩大在分布式设备的数据中心网络，从而解决网络拥塞的问题。为尽可能的减少流量对接入层交换机设备的产生的影响，在网络设备有一定的缓存能力时，可采用缩小收敛比的方式来解决。

参考文献

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