數(shù)據(jù)中心與新型網(wǎng)絡(luò)融合相關(guān)技術(shù)分析

趙中楠 李樸 喬佩利

摘 要數(shù)據(jù)中心作為重要的部分在提供云計(jì)算的資源服務(wù)方面越來越普遍，通過制定細(xì)粒度的需求降低了以往的物理設(shè)施，應(yīng)用以及平臺(tái)的局限性，從而使得能夠更準(zhǔn)確對(duì)其虛擬環(huán)境進(jìn)行定義。其中還涉及到很多技術(shù)挑戰(zhàn)：如何獲得QoS，優(yōu)化負(fù)載均衡，可擴(kuò)展性，以及安全問題等，本文對(duì)此進(jìn)行了分析說明。

【關(guān)鍵詞】數(shù)據(jù)中心 新型網(wǎng)絡(luò) 數(shù)據(jù)融合 云計(jì)算

云計(jì)算通常被分為軟件及服務(wù)（Saas），平臺(tái)及服務(wù)（Paas）以及基礎(chǔ)設(shè)施及服務(wù)（Iaas）三種類型，現(xiàn)今對(duì)數(shù)據(jù)中心的操作技術(shù)的關(guān)注已經(jīng)超過以往成為關(guān)注的重心。在網(wǎng)絡(luò)技術(shù)積累的過程中已經(jīng)取得了一系列的成就：

（1）數(shù)據(jù)中心切換提供低于微秒開關(guān)延遲和當(dāng)故障時(shí)轉(zhuǎn)移到QoS冗余鏈接的零丟包率。

（2）為增加資產(chǎn)優(yōu)化而開發(fā)的復(fù)雜流量負(fù)載平衡算法。

（3）支持大型載波類虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施的可擴(kuò)展性。

（4）內(nèi)置的網(wǎng)絡(luò)安全機(jī)制以強(qiáng)化政策，減少網(wǎng)絡(luò)威脅事件等。

1 SDN

SDN（可編程網(wǎng)絡(luò)）是一種新型的技術(shù)，它能夠?yàn)闉榫W(wǎng)絡(luò)資源的虛擬化提供一種按需驅(qū)動(dòng)的方式加以實(shí)現(xiàn)。其優(yōu)點(diǎn)在于能夠使得控制與運(yùn)行功能的退耦，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的可擴(kuò)展性，以及更加靈活的控制方式。一些流行的SDN控制器有Floodlight，Beacon，NOX，OpenDayLight。

2 相關(guān)技術(shù)分析

2.1 服務(wù)質(zhì)量（QoS）

服務(wù)質(zhì)量被定義為提供服務(wù)的能力，只要體現(xiàn)在一個(gè)階段的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行指標(biāo)上，其中包括傳輸帶寬，最小延遲，減少丟包率，以及擁塞控制等。在SDN中已有一些關(guān)于QoS的研究工作。

3.1.1 OpenQFlow

Airton Ishimori提出的QoS管理框架，被稱為OpenQFlow，它能夠在基于openflow環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)管理QoS，以按需的方式管理帶寬，隊(duì)列尺寸以及延遲的參數(shù)。

2.1.2 OpenQoS

它是一個(gè)基于控制器的openflow協(xié)議，能夠獲得端到端基于應(yīng)用的多媒體的服務(wù)質(zhì)量。

2.1.3 Secondnet

對(duì)于云來說，有必要提供保證駐留在不同數(shù)據(jù)中心的虛擬機(jī)的執(zhí)行帶寬，Secondnet就是這樣的數(shù)據(jù)中心虛擬框架，它能夠提供對(duì)虛擬數(shù)據(jù)中心的抽象，從而保證每對(duì)虛擬機(jī)之間運(yùn)行帶寬。

2.1.4 網(wǎng)絡(luò)匯聚的自主可擴(kuò)展QoS控制

它有兩個(gè)方面要求，第一要針對(duì)不同的應(yīng)用進(jìn)行流量匯聚，第二要求對(duì)不同租戶的流量進(jìn)行匯。Wonho Kim等人提出一種控制器，能夠把網(wǎng)絡(luò)片賦給不同流量的應(yīng)用，以動(dòng)態(tài)滿足QoS的需要。

2.2 負(fù)載均衡

負(fù)載均衡是一種SDN網(wǎng)絡(luò)的智能擁塞感知路由，以提高各種應(yīng)用的可用性和可擴(kuò)展性，該技術(shù)布置在云中可以獲得應(yīng)用的最小反應(yīng)時(shí)間。一些負(fù)載機(jī)制已經(jīng)應(yīng)用在云中。

2.2.1 等值多路由（ECMP）

等值多路由可以根據(jù)路由策略計(jì)算多路徑擴(kuò)散流量的成本，控制運(yùn)行的性能。

2.2.2 AsterX

AsterX是一種負(fù)載均衡器，其目標(biāo)是使得服務(wù)器和網(wǎng)絡(luò)負(fù)載聯(lián)合應(yīng)用的響應(yīng)時(shí)間最小化。

2.3 可擴(kuò)展性

可擴(kuò)展性是SDN關(guān)鍵因素之一，包括三個(gè)層次：

（1）指的是基于SDN的控制器能夠支持的交換機(jī)的數(shù)量。

（2）描述每個(gè)流對(duì)流表訪問的條數(shù)。

（3）表示SDN控制器能夠如何處理交換機(jī)進(jìn)行多站點(diǎn)的生成樹。相關(guān)工作有：

2.3.1 DIFANE

它是一種分布式流結(jié)構(gòu)，目標(biāo)是避免控制器的瓶頸以獲得更好的性能和擴(kuò)展性，維護(hù)數(shù)據(jù)平面的流量。

2.3.2 Maestro

該系統(tǒng)能夠基于優(yōu)化技術(shù)進(jìn)行平行處理和處理吞吐量。它通過TCP收發(fā)openflow消息，同時(shí)執(zhí)行四種應(yīng)用分別是發(fā)現(xiàn)、交互路由、授權(quán)、以及路由流。

2.4 網(wǎng)絡(luò)安全

安全對(duì)于SDN網(wǎng)絡(luò)來說是一個(gè)重要方面，控制器是保護(hù)的首要對(duì)象，因?yàn)樗蔷W(wǎng)絡(luò)控制的核心，其他對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的安全而言還包括拒絕服務(wù)攻擊（DDOS）等。

2.4.1 NetFuse

現(xiàn)在數(shù)據(jù)中心較多的受到拒絕服務(wù)攻擊等的影響，NetFuse使用被動(dòng)收集流控制消息，以偵測動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)流從而識(shí)別網(wǎng)絡(luò)行為，為網(wǎng)絡(luò)安全提供保障。

2.4.2 Fresco

它是一種openflow安全應(yīng)用框架，它提供了openflow檢測與遷移模塊。

3 結(jié)論

云計(jì)算傳統(tǒng)的資源定義在SDN網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)后發(fā)生了變化，它使得網(wǎng)絡(luò)逐漸成為其一種不可或缺的部分，同時(shí)SDN網(wǎng)絡(luò)使得傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和虛擬網(wǎng)絡(luò)能夠以按需的方式為最大化其效用，從而滿足用戶的應(yīng)用需求。本文根據(jù)云計(jì)算在SDN網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用中可能會(huì)面領(lǐng)的幾點(diǎn)問題進(jìn)行了綜述介紹，希望在未來的工作中能夠開發(fā)出更多適合并解決以上諸多問題的應(yīng)用平臺(tái)。

參考文獻(xiàn)

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[3]Floodlight.Available：http：//www.projectfloodlight.org/floodlight/，2013.

[4]Beacon.Available：https：//openflow.stanford.edu/ displax/Beacon/Home，2013.

[5]NOX.Available：http：//noxre[2o.org/wp/，2013.

[6]OpenDayLight.Available：http：//www. Open daxlight.org/，2013.

作者單位

哈爾濱理工大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)學(xué)院 黑龍江省哈爾濱市 150080