基于SDN 的云计算数据中心网络技术分析

王龙 陈井泉

摘要：最近几年，在互联网技术蓬勃发展的时代环境之下，云计算、大数据、人工智能等多项技术稳步发展，对于云计算数据中心网络技术来讲，其具备经济性高、成本低的显著特点，所以被高校、互联网公司、互联网服务供应商等广泛应用，发挥着重要的价值以及作用。基于SDN技术的云计算数据中心利用SDN控制器、+VxLAN技术等实现网络集中控制的目的，数据流转发均是通过底层设备实现，网络架构得到了加大的简化，数据处理效率明显提高，业务自动化部署、网络弹性扩展等均具备转变为现实的能，为各类互联网运营拓展增值业务提供了重要的条件。在此种时代环境之下，采取何种方式才可以更好地建设可以有效支撑业务实现高效、长期发展的数据中心基础架构已经渐渐发展成为国内各大企事业单位、运营商在发展过程之中值得深思的一个问题，基于此，该文在研究分析的过程之中，围绕基于SDN 的云计算数据中心网络技术这一论题展开深入化、全面化的探析。

关键词：SDN;云计算;数据中心;网络技术;分析

中图分类号：TP393  文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）29-0046-02

1引言

随着大数据技术、云计算技术的广泛化应用，云计算数据中心的需求以及价值均呈现出显著提升的趋势，该方面对数据中心网络规模、可扩展性、可用性等各个方面均提出了更加严格的要求。数据中心网络部署规模持续扩张，流量模式也渐渐转向于复杂化，性能管理要求也变得更加细粒度化，在此种环境之下，网络性能问题也愈发凸显。对于云计算来讲，其主要是通过数据资源的方式向用户展现相应的存储功能，安全性备受关注，一般情况下，可以把安全问题细化为两类，其一是设备部署于云环境之中应当引入新型防护手段、其二是随着新技术的应用而诱发的新问题。在计算机技术被广泛应用的时代环境之下，传统数据中心由于引入虚拟化技术，使安全设备识别难度显著提升，无法切实满足海量数据存储要求，导致数据集中产生了重大风险。对于云计算环境来讲，其实质上就是把存储、网络进行整合，利用虚拟设备、动态网络资源达到数据中心池化以及管理的目的，所以采取何种方式才可以更好地构建云计算数据中心安全架构也成为人们密切关注的一个重点。若通过传统方式对安全架构进行设计，那么将存在网络数据复杂、资源高度虚拟化等问题，并不能实现对设备组件进行精准定位的目的，针对此种状况，本文针对基于SDN 的云计算数据中心网络技术分析展开探析，旨在进一步提高SDN云计算数据中心网络安全，扩大云计算数据中心网络技术的应用范围，促进各项业务有序开展。

2 SDN在云计算数据中心的应用研究

SDN（Soft Defined Networking，软件定义网络）是近些年在互联网技术飞速发展的时代环境之下而衍生的一种新型技术，其基本特征主要可以归结为下列三点，具体为：其一是控制平面与转发平面解耦，对于控制平面来讲，其主要工作便是负责数据转发，但是采取何种方式进行转发一般是通过控制器下达命令的形式对数据流流向进行调控，转控分离思想实质上在很早之前便被提出，但是由于多方面因素的影响，其并未得到广泛化应用，SDN是首个把此种思想直接进行应用的一种现实;其二是集中化网络控制，经过转控分离处理之后，能够顺利实现转发平面对上层控制平面进行了良好应用的效果，而在控制器之上，能够顺利实现流量监控、负载均衡、流量测量等方面的应用;其三是控制器一般是利用软件实现相应的功能，因此可以更加灵活的应用于SDN控制器应用开发方面，此种可编程能够使网络管理人员利用软件编程的形式提高网络管理的灵活性以及主动性。

数据层：即基础设施层，其主要是由多个网络单元所构成，包含多个物理设备，如交换机、路由器等，从严格意义上来讲，其是一个被管理的资源在逻辑维度中的抽象性集合，主要作用是对网络状态信息进行收集，并在此基础之上转发数据包。数据层一般是利用南向接口对源于控制层的命令进行接收，然后执行相应的动作。负载均衡策略在具体实施的过程之中，数据层的设备将会直接接收到数据流上报控制器，然后再此基础之上根据控制层的下发决策选取相应的路径，并由此实现负载均衡的目的。

控制层：是SDN控制器所在平面，SDN控制器会与基础设备、上层服务应用直接相连，主要作用是对用户请求流量、网络设备端口进行管理，对网络拓扑进行更新以及维护，然后在此基础之上开展编排管理。在控制层之中，可以包含一个或者多个SDN控制器，对于每一个控制器来讲，其均包含南向接口驱动、控制逻辑、北向接口代理等。从严格意义上来讲，控制层是负载均衡策略在实施过程之中的重点，对数据层上报请求进行科学化处理，利用流表下发决策，一般是根据负载均衡策略实现数据转发的效果。

应用层：一般也被称为服务层，其主要是由多个SDN应用所组成，一般是为用户提供拥塞控制、防火墙控制等多元化服务。对于用户来讲，其可以利用北向接口实现与控制器的交互，然后在此基础之上进行模块开发工作，然后在此基础之上满足用户多样化需求。

表1详细列出了SDN云计算数据中心的应用状况，具体如表 1所示：

3基于SDN架构的云计算数据中心的基本特征

其一，网络虚拟化。网络虚拟化可以把一个物理网络细化为若干个逻辑网络，同时也可以把若干个物理网络直接抽象为一个虚拟性网络。网络物理设备层、逻辑业務层间所存在的对应关系可以直接被网络虚拟化进行屏蔽，物理设备的功能一般会被虚拟化网元所取代，管理员统一化管理以及虚拟化网元可以切实满足不同用户的个性化需求，对不同用户的流量、性能、安全等多方面尽心集中化管控，进而更好地实现弹性部署以及网络弹性扩张。

其二，存储虚拟化。对于传统数据中心来讲，其主要是将硬件作为核心，网络服务一般与数据中心内部物理设备直接绑定处理。数据中心设备的供应商数量非常多，对于不同的供应商来讲，其均具备特定的协议以及工具集，如此一来，运营以及管理网络人员必须要具备相对较高的专业度。存储虚拟技术一般需要对不同厂家设备之间所存在的异构进行屏蔽，对存储空间进行统一化管理以及分配，为用户提供一个容量相对较大的存储资源，如此一来，可以有效降低存储系统的管理难度，使存储利用率明显提高，压缩建设以及维护成本。

4基于SDN的云计算数据中心网络技术的应用分析

4.1交换机板卡延伸技術的应用分析

当通过云计算数据中心网络对数据进行分析以及处理的过程之中，一个服务器的经计算节点通常在5000-6000个，还有的可以达到20000个，对于这些计算节点来讲，若将其直接放置于二层网络之中，那么交换机将会由此而形成100个之上的生成树网络，如此一来，将会使网络收敛时间大大提高，对网络安全性造成不良影响，与此同时，网络故障判定以及分析的准确率也会随之而降低。即使将三层网络也连接到虚拟机中，负载的分担也不是很理想。SDN为云计算数据中心网络提供了一项新型的接入交换机的技术--交换机板卡延伸技术，在减少计算节点方面有着很大的优势。例如：在中国轻工业对外经济技术合作公司，在应用交换机板卡延伸技术过程中，由于各个TOR交换单元是互联在一起的，所以工作人员首先将其转发平面和控制平面融合在一起，使多个交换机能够组合成一个交换机，而TOR交换机也成为组合之后的远程板卡。这样通过将各个控制和转发平面进行融合，有效的减少了网络计算节点。

4.2虚拟交换机技术的应用分析

对于云计算数据中心网络来讲，其包含多个云端，例如虚拟私有云、公有云等，不管处于哪一种云端，其特点便是拥有诸多租户。SDN技术的应用为云计算数据中心网络提供了一种新型技术，即虚拟交换机技术，对网络层的功能进行了极大的完善。比如，中国通用集团引入虚拟交换机技术的过程之中，工作人员借助该技术提供若干个虚拟交换机，把二层、三层之中的进程、协议栈等全部进行隔离处理，并为其专门配设相应的管理人员。对于虚拟机来讲，其软件进程为独立状态，即便其中一个产生问题，其他虚拟交换机也不会随之而发生问题，如此一来，不同虚拟交换机的逻辑配置无法实现高效化联通，可以更好地对租户业务进行整合。

4.3超大规模拓展网络技术的应用分析

对于传统云计算数据中心网络来讲，当对有关数据进行处理以及分析的过程之中，一般是将结构数据的处理作为核心，当对数据处理能力进行拓展的过程之中，通常是通过垂直拓展的形式而开展。垂直拓展主要是处理T B级别的数据，T B级别的数据块比是非常小的。如果在数据量非常大时，垂直拓展不能够满足其需求。而S D N为云计算数据中心网络提供了一项新型的超大规模拓展网络的技术--超大规模拓展网络技术，为超大规模的节点计算提供了无阻塞交换能力。比如中国技术经济投资担保公司引入超大规模拓展网络技术时，工作人员会对两个不同的交换机转发平面进行整合处理，借助Port-Chan⁃nel把两个不同的交换机进行上联处理，然后通过VPC方式、板卡延伸法对云计算网络数据中心规模进行扩充，如此一来，将会使网络生成树的影响降到最低。

5结束语

总而言之，云计算网络数据中心所存在的安全问题对其发展造成了严重影响，引入SDN软件定义网络技术可以将其细化为若干个不同的区域，把云环境之中所存在的安全问题直接剥离出来，与传统架构相比较而言，此种方式更加安全，为实现云安全提供了重要思路，所以若想对数据传输过程之中所存在的问题进行妥善处理，防止数据爆发式增长对数据处理中心造成影响，必须要对基于SDN 的云计算数据中心网络技术进行深入剖析，提供云计算数据中心的安全性。

参考文献：

[1]房明磊，耿显亚.基于云计算的大数据中心资源分配方法研究[J].廊坊师范学院学报（自然科学版），2021，21（2）：10-13.

[2]高志英，林何平，李鑫.基于云计算数据中心的传输基础资源运营规划方法研究[J].电信工程技术与标准化，2021，34（2）：22-25.

[3]朱洪武.基于VMware云计算软件的数据中心云管平台改进及实现[J].西南民族大学学报（自然科学版），2021，47（1）：53-59.

[4]李雨泰，王洋，陈紫儿，等.云计算背景下数据中心网络架构设计[J].无线互联科技，2020，17（20）：38-39.

[5]李雨泰，王洋，陈紫儿，等.云计算背景下数据中心网络架构设计[J].无线互联科技，2020，17（20）：38-39.

【通联编辑：代影】