淺析云計算在網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建中的應(yīng)用及發(fā)展

王雪

（大慶油田信息技術(shù)公司網(wǎng)絡(luò)運行維護分公司，黑龍江 大慶 163000）

隨著計算機技術(shù)的深度應(yīng)用，我們逐漸進入信息化社會，就目前實際發(fā)展情況來說，信息領(lǐng)域還處于一個待轉(zhuǎn)型階段，從長久過程來看，云計算的出現(xiàn)會改變?nèi)藗儷@取信息、分享內(nèi)容、相互溝通的方式，這是一個階段性的過程，云計算是這幾年才逐漸提出并應(yīng)用的，基于云計算強大的性能優(yōu)勢，它在網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建中有著廣泛的應(yīng)用，也是信息領(lǐng)域的一個熱點。

1 云計算的原理與特點

云計算的產(chǎn)生是基于現(xiàn)代化發(fā)展需求而定，有著一定的現(xiàn)實基礎(chǔ)，云計算的出現(xiàn)極大地提高了企業(yè)的辦事效率，在計算機行業(yè)的快速發(fā)展下，很多技術(shù)都被逐漸精細(xì)化，包括系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)和運行維護技術(shù)，技術(shù)的分化使得系統(tǒng)運行更加穩(wěn)定，同時也增加了工作量，再加上用戶資源的有限性，很多時候公共計算無法正常滿足用戶的計算需求，所產(chǎn)生的需求矛盾越來越大，正是基于此前提，云計算應(yīng)運而生，通過云計算的協(xié)調(diào)應(yīng)用，使得分布式資源得到了充分的利用，使得資源共享、信息交互更加快速，能夠更加量化處理，可以有效控制成本預(yù)算。

云計算有著多方面的應(yīng)用優(yōu)勢，可以采用虛擬化的方式對不同計算機上面的同類資源進行封裝處理，高效管理資源，以外包服務(wù)的方式提供資源。云計算有著較為明顯的顯性特點：內(nèi)部資源池主要以對外的方式提供服務(wù)，整體服務(wù)圍繞著數(shù)據(jù)為中心，呈一個分化式的方式進行運轉(zhuǎn)，云計算最關(guān)鍵的就是“云”，“云”的體現(xiàn)是多方面的，基于“云”的可容納量，“云”內(nèi)部包含了大量的服務(wù)與軟件，主要服務(wù)群體為企業(yè)用戶，相對傳統(tǒng)的計算機集群體系，云計算對數(shù)據(jù)的處理效率更高，數(shù)據(jù)的整體密集度更為緊密，有較強的穩(wěn)定性。如果從技術(shù)層面的角度分析，我們不難看出，在相同的計算環(huán)境下，云計算的節(jié)點控制更定，節(jié)點與節(jié)點之間的連接可以相互交換，具有極強的包容性，可以為體系運行提供多個數(shù)據(jù)容錯副本，對比其他計算機更加高效穩(wěn)定，可靠性也更高。虛擬化技術(shù)是支持云計算運行的基礎(chǔ)，虛擬化技術(shù)具有極強的綜合性，它能夠?qū)⒋鎯Φ木W(wǎng)絡(luò)設(shè)備、服務(wù)器、客戶機等底層硬件虛擬化，以虛擬化的方式將它們緊緊地連接到一起，從某種程度上來說，可以提高對管理平臺資源的共享率和調(diào)度率，但又不影響各類資源之間的獨立性，保證需求資源處于一個平衡狀態(tài)。還有就是云計算有著極強的通用性，云計算在現(xiàn)代化企業(yè)中的應(yīng)用比較廣泛，在某種特定需求下，“云”可以實現(xiàn)自由伸縮，滿足多樣化的動態(tài)服務(wù)，構(gòu)造出不同的環(huán)境服務(wù)，并且能夠在同一時間內(nèi)運行不同的“應(yīng)用”，整體運轉(zhuǎn)效率高。在云計算正式運行過程中，其內(nèi)部服務(wù)池是保持一個穩(wěn)定不變的狀態(tài)，但為了資源的合理利用，我們需要對很多資源進行動態(tài)化調(diào)整，保證后期資源在使用的時候可以符合“應(yīng)用”的需求，以全面動態(tài)化的方式對資源進行調(diào)度，提供軟件、硬件服務(wù)。

2 云計算在網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建中的應(yīng)用和發(fā)展

2.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要是由同一種型號的可編程交換機組成，包含多個服務(wù)器，中間的服務(wù)器比較特別，主要以網(wǎng)格的方式將其分割為兩個對稱的Fat-Tree結(jié)構(gòu)的特殊變體，這種變體具有延伸性，內(nèi)部包含三個結(jié)構(gòu)層次，分別是核心層、匯聚層、接入層，不同的層級結(jié)構(gòu)有著不同的性能優(yōu)勢，以層次分化的方式有著良好的應(yīng)用優(yōu)勢，可以保證每臺服務(wù)器在使用的時候任意端口都可以同時接入網(wǎng)絡(luò)硬件接口，允許最大寬帶進行通信，在通信過程中可以排除任何限制通信的因素，具有極強的可靠性和實用性。

網(wǎng)絡(luò)具有極強的包容性，內(nèi)部服務(wù)器數(shù)量比較多，但也受多方面因素的影響，交換機的端口數(shù)會在一定程度上對網(wǎng)絡(luò)體系造成波動，如果使用交換機的端口數(shù)為k，那么網(wǎng)絡(luò)中的服務(wù)器可以被分為k組，每組之間存在一定的連接關(guān)系，每組包含（k/2）2臺服務(wù)器，網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器總共被劃分為兩層，自上而下兩個部分，每個部分的接入層和匯聚層都有對應(yīng)數(shù)量的交換機，每組對接的交換機一般有k/2臺交換機，交換機內(nèi)部又分別連接了k/2臺服務(wù)器，端口部門連接著上層的交換機，交換機之間的連接呈一個互聯(lián)關(guān)系，核心層包含多臺交換機，交換機之間的連接呈一個遞進關(guān)系，交換機的第i個網(wǎng)絡(luò)端口一般連接到第i組匯聚層的某臺交換機，一般情況下，交換機都是獨立存在的，匯聚層的交換機保留了鏈路和核心層體系，只需要使用幾個網(wǎng)絡(luò)端口就可以容納多臺服務(wù)器，這種結(jié)構(gòu)適用于任意端口數(shù)量的交換機，不僅可以保證交換機連接的穩(wěn)定性，還能有效提高網(wǎng)絡(luò)體系的運行效率。比如，企業(yè)中使用的48口交換機，如果根據(jù)上述方法逐步搭建的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)可以容納多個服務(wù)器，有著強大的運行能力，可以有效支撐企業(yè)私有云平臺的運行。

基于此方法構(gòu)建的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)主要有四個方面的應(yīng)用優(yōu)勢：相較傳統(tǒng)的樹形結(jié)構(gòu)，這種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)使用的交換機數(shù)量更多，雖然交換機數(shù)量比較多，但是，對于性能方面的要求就降低了很多，在核心層和匯聚層之間一般會采用高性能的交換機，通過數(shù)量的疊加，可以適當(dāng)降低交換機的性能要求，可以在一定程度上降低整體構(gòu)建成本，從網(wǎng)絡(luò)體系的運行情況來看，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中任意兩臺服務(wù)器之間都是可以存著多條等長度的路徑可以被選擇，還有就是充分利用了服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)端口，使得每個網(wǎng)絡(luò)端口都能夠發(fā)揮自身作用優(yōu)勢，有效提高了網(wǎng)絡(luò)吞吐量，網(wǎng)絡(luò)之間的連接更加穩(wěn)定，網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)規(guī)避了傳統(tǒng)樹形結(jié)構(gòu)中所存在的單點故障，容錯率更高，操作運行更加可靠穩(wěn)定。

2.2 對虛擬機遷移的支持體系

就虛擬機遷移運行而言，主要是借鑒Internet骨干網(wǎng)絡(luò)交換機上的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)，通過與主機的連接，參與代理與編程，以交換機控制系統(tǒng)實時控制交換網(wǎng)絡(luò)的運行參數(shù)，使得網(wǎng)絡(luò)運行參數(shù)處于一個相對平衡的狀態(tài)，對網(wǎng)絡(luò)運行參數(shù)的調(diào)整，主要是基于調(diào)整動態(tài)虛擬網(wǎng)絡(luò)寬度，實現(xiàn)多級資源控制和分配的目的，對控制管理參數(shù)進行多級優(yōu)化，保證在不同工作機制下不同的虛擬網(wǎng)絡(luò)可以運行不同的網(wǎng)絡(luò)層路由協(xié)議，在這個過程中，需要控制網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的連接，保證參數(shù)的準(zhǔn)確性，控制好每個系數(shù)的變化情況，使參數(shù)滿足不同虛擬網(wǎng)絡(luò)上應(yīng)用服務(wù)對于QoS的個性化需求。

2.5層具有一個非常重要的作用，直觀地體現(xiàn)在能夠?qū)崿F(xiàn)虛擬機的迅速遷移，在對2.5層代理進行規(guī)劃的時候，側(cè)重于對映射功能的實現(xiàn)，設(shè)計好2.5層帶來的映射功能，將虛擬地址和實際地址進行一次性映射，在保證地址映射的同時將其一一隔離，然后將上層應(yīng)用所涉及的網(wǎng)絡(luò)地址與底層網(wǎng)絡(luò)所使用的物理地址進行一個有效的交互，讓兩個地址之間建立起聯(lián)系，在這個映射連接的過程中，我們需要注意一些細(xì)節(jié)方面的問題，不同映射地址的對應(yīng)信息不同，需要根據(jù)實際網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進行合理的規(guī)劃，主要映射的是服務(wù)地址和位置信息地址，對每臺主機進行全面的監(jiān)測，每臺主機上駐留的代理是每個虛擬網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)建一個映射表，映射表的作用在于記錄相關(guān)數(shù)據(jù)信息，比如，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部中涉及虛擬機IP地址與物理主機MAC地址的詳細(xì)信息，將這些信息記錄完成后，會把這些信息放在虛擬網(wǎng)路中進行廣播，這樣就帶來了所映射的表格內(nèi)容都將被重置更新，相當(dāng)于創(chuàng)建了一個新的映射表，代理之間的通信可以通過路由器進行實現(xiàn)，通信效率比較高，主要原理參考路由分布式通信機制，在通信的時候，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)會發(fā)生變化，服務(wù)器上虛擬主機與硬件網(wǎng)絡(luò)地址的對應(yīng)關(guān)系會改變，需要進行合理調(diào)整。

3 結(jié)語

在云計算強大的計算運行能力下，將“主機”與“顯示器”進行了有效的聯(lián)合，實現(xiàn)了電線變網(wǎng)絡(luò)的高效轉(zhuǎn)化，通過云計算在網(wǎng)絡(luò)體系構(gòu)建中的應(yīng)用，將“主機”轉(zhuǎn)化為云服務(wù)提供商的服務(wù)器集群，用戶的觀念也發(fā)生了一些變化，已經(jīng)不再是局限于單純地購買產(chǎn)品，更多的是考慮購買服務(wù)，云計算使得用戶不再直接面對復(fù)雜的硬件和軟件，用戶所需的是最終的服務(wù)，這是云計算帶給用戶最直觀的體驗。在云計算的服務(wù)共享模式中，很好地體現(xiàn)出了以人為本的發(fā)展理念，對各項資源進行了充分的整合和利用，使得信息技術(shù)能夠更好地服務(wù)于人民的生活中，為人們的生產(chǎn)生活提供了全新的選擇。