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SDN完美契合云数据中心发展路径

随着网络、通信和计算机系统的大规模应用和发展,互联网数据中心也迅速发展,尤其在云服务时代,运营商需要提供海量宽带供给应用,此外还有新增的面向工业互联网、车联网等垂直行业应用,使得愈来愈多的应用及业务处理汇聚到云端数据中心,使云计算数据中心的规模急剧增长形成超大规模数据中心。随着数据中心服务器、网络规模的日益庞大,越来越复杂的应用业务交互,传统的数据中心架构与技术已经不能满足企业用户对数据中心高效、智能、便捷的需求,SDN应运而生。

云数据中心SDN技术架构

云计算提出了资源池化的思想,虚拟化技术的发展打破了基础设施的物理边界,因此资源池中需要维护的虚拟机数量有了指数级的提升。数据中心管理员需要通过管控平台监视网络中的通信模式,并且自动调整虚拟网络连接或移动虚拟机,以优化网络的整体性能,或分配某些虚拟机并且配置专用网络带宽,以便在非高峰时间将存储数据移动到存储归档。因此,基于SDN的云计算数据中心网络是未来云数据中心网络的发展趋势。

SDN提出了采用软件定义网络的思路,具有转发和控制分离、控制逻辑集中、网络资源抽象化/虚拟化、网络能力开放化等特点,完美契合数据中心大规模网络的自动化和集中式控制、灵活组网多路径转发、虚拟机部署和智能迁移、虚拟多租户、IaaS等需求。云数据中心SDN方案简要视图如图1所示。SDN控制器分别对交换机、服务器、虚拟机进行管理。

图1 云数据中心SDN方案简要视图

数据中心网络的基础设施提供业务承载的高速通道,采用两层Spine-Leaf(CLOS)的扁平化Fabric架构。Spine节点与Leaf节点间全连接,Spine节点仅用作转发,Leaf节点作为L2/L3层边界。在这种架构下,网络全互联形成的大量等价路径既保证了链路的冗余可靠,又提高了整个Fabric网络的吞吐量;扁平的网络结构保证了任意节点间较高的连接速率,同时对任意类型流量均拥有极低的时延。

数据面采用VxLAN技术,使用MAC-in-UDP封装来延伸L2层网络,充分利用L3网络的多路径负载均衡ECMP、快速收敛和高可靠性等特点,同时VxLAN使用24bit的VNI段标识二层网络,可支持16M的网络分段,解决了VLAN标签(4096)日益不足的缺陷。VTEP是VxLAN的隧道端点设备,负载VxLAN报文的封装和解封装。

软件Overlay SDN网络

软件Overlay SDN方案的技术架构主要思想是通过SDN控制进行集中策略分发和管控,实现网络资源的虚拟化管理和灵活调度及自动化部署。Underlay基础网络以VxLAN-Overlay技术来实现网络资源抽象化和虚拟化,实现网络服务和资源与物理位置解耦,为数据中心构建大二层逻辑网络,满足了云计算对网络资源池化的要求,此方案的架构如图2所示。

图2 软件Overlay SDN方案架构

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