SDN技術(shù)在電力照明數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用

朱清臣

摘要：隨著互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和服務(wù)不斷發(fā)展的條件下，電力照明數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)和技術(shù)正在發(fā)生一些顯著的變化：電力照明數(shù)據(jù)中心的合并持續(xù)發(fā)生、服務(wù)器虛擬化已成為重要趨勢(shì)、新的技術(shù)和服務(wù)不斷進(jìn)行優(yōu)化、技術(shù)數(shù)據(jù)中心正在從傳統(tǒng)的基于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式轉(zhuǎn)換到基于服務(wù)的遞交模式、數(shù)據(jù)中心變得更趨向于動(dòng)態(tài)、復(fù)雜、云計(jì)算技術(shù)的業(yè)務(wù)需求的大量涌現(xiàn)。本文首要是電力公司云終端體系建立在各省市公司機(jī)房的硬件資本池（桌面云池）之上，基于虛擬化技術(shù)和分布式存儲(chǔ)技術(shù)，用戶經(jīng)由云終端訪問(wèn)桌面云池中的虛擬機(jī)，獲得云端辦公服務(wù)。在控制層和應(yīng)用層，可在云終端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)新增多臺(tái)服務(wù)器作為SDN系統(tǒng)的控制器，運(yùn)行在符合OpenFlow 1.3以上標(biāo)準(zhǔn)的控制器軟件及其南北向接口軟件。在每臺(tái)服務(wù)器上布置云終端 SDN 運(yùn)維管理系統(tǒng)。而在數(shù)據(jù)層，布置定制 SDN 交換機(jī)組， 匯聚云終端的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。從而減少網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)成本、提高傳輸可靠性和運(yùn)維便捷性以達(dá)到靈活的業(yè)務(wù)提供、新業(yè)務(wù)快速布置能力，保留控制層和數(shù)據(jù)層軟硬件的完全支配權(quán)，保障進(jìn)一步優(yōu)化、定制化的實(shí)施。

關(guān)鍵詞：軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）;北向接口;OpenFlow;虛擬化;分布式存儲(chǔ)

1 引言

SDN（software defined networking，軟件定義網(wǎng)絡(luò)）是當(dāng)前網(wǎng)絡(luò)界最熱門和最具有發(fā)展前途的技術(shù)之一。隨著上網(wǎng)用戶數(shù)量增加和對(duì)于網(wǎng)絡(luò)要求的增加，以前網(wǎng)絡(luò)方面的體系架構(gòu)越來(lái)越不能滿足用戶的需求。因此對(duì)于SDN的巨大潛力，各個(gè)國(guó)家和組織以及個(gè)人積極參與對(duì)各個(gè)新型網(wǎng)絡(luò)體系架構(gòu)展開(kāi)了深刻的研究以達(dá)到用戶的需求，SDN作為一種新的網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新體系架構(gòu)，SDN在學(xué)術(shù)界已經(jīng)成功地應(yīng)用到企業(yè)網(wǎng)和數(shù)據(jù)中心等各個(gè)領(lǐng)域。以前的網(wǎng)絡(luò)層次結(jié)構(gòu)隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的不斷擴(kuò)大已經(jīng)不能滿足用戶的需求，并且從前封閉的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中擁有過(guò)多的復(fù)雜方面的協(xié)議，在一定方面也增加了運(yùn)營(yíng)商在一定時(shí)間內(nèi)優(yōu)化和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和服務(wù)的難度，與此同時(shí)科研人員無(wú)法在現(xiàn)實(shí)環(huán)境中規(guī)范定義新的協(xié)議。隨著互聯(lián)網(wǎng)流量方面的加速增長(zhǎng)，流量的需求被迫不斷進(jìn)行增加，各種新型服務(wù)和技術(shù)不斷展現(xiàn)出來(lái)，同時(shí)也提升了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維成本 。傳統(tǒng)IT架構(gòu)中的網(wǎng)絡(luò)在按照業(yè)務(wù)需求布置上線以后，由于傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的固件是由設(shè)備制造商鎖定和控制的，如果業(yè)務(wù)需求發(fā)生更改，再次修改相應(yīng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上的配置是一件異常繁瑣的工作。在當(dāng)今互聯(lián)網(wǎng)時(shí)刻會(huì)發(fā)生變化的條件下，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和服務(wù)的高穩(wěn)定與高性能還不能滿足客戶的要求，因此靈活性和敏捷性反而成為該項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵。SDN主要是將網(wǎng)絡(luò)的控制方面與物理的網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浞矫孢M(jìn)行分離，從而擺脫網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)在硬件方面的局限。

近年來(lái)，數(shù)據(jù)中心作為信息通信分公司電力信息系統(tǒng)運(yùn)行的關(guān)鍵基礎(chǔ)設(shè)施平臺(tái)，在電力照明行業(yè)中很多的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施，作為電力照明信息系統(tǒng)的載體，數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施的可靠性和智能性將直接決定了信息通信分公司系統(tǒng)信息化的水平。電力照明系統(tǒng)業(yè)務(wù)在快速高速發(fā)展的時(shí)候，以前的數(shù)據(jù)中心的設(shè)備已經(jīng)不能達(dá)到客戶要求高速發(fā)展以及數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施帶來(lái)的很多挑戰(zhàn)，可以通過(guò)信息部門對(duì)當(dāng)前現(xiàn)有一些營(yíng)業(yè)廳、供電所、變電站等類似的網(wǎng)點(diǎn)機(jī)房的整理和以后發(fā)展現(xiàn)狀分析，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)在的傳統(tǒng)機(jī)房智能化信息化水平可優(yōu)化的空間巨大，通過(guò)采用SDN技術(shù)優(yōu)化數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)可以大幅降低通信設(shè)備宕機(jī)頻率，通過(guò)提高電力信息系統(tǒng)的穩(wěn)定性來(lái)提高客戶滿意度，更加有利于未來(lái)業(yè)務(wù)發(fā)展。

為了適應(yīng)時(shí)代的發(fā)展，電力照明系統(tǒng)數(shù)據(jù)中心需要不斷優(yōu)化技術(shù)創(chuàng)新來(lái)提高自己在當(dāng)前社會(huì)中所占據(jù)的地位，這些技術(shù)不僅包括服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、云計(jì)算，還包括與此相配套的一些自動(dòng)化和業(yè)務(wù)流程化工具。SDN（software defined networking，軟件定義網(wǎng)絡(luò)）作為一種新型的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，其性能可以完美的適應(yīng)電力照明數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的演進(jìn)需求，更好的適應(yīng)當(dāng)前社會(huì)地發(fā)展。

2 SDN的框架簡(jiǎn)介和應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

2.1 SDN的框架簡(jiǎn)介

SDN是指網(wǎng)絡(luò)的控制平面與數(shù)據(jù)平面分離的一種網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu)，SDN的本質(zhì)特點(diǎn)是控制平面和數(shù)據(jù)平面的分離以及開(kāi)放可編程性。數(shù)據(jù)平面負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)分組的轉(zhuǎn)發(fā)、流量以及拓?fù)湫畔⒌氖占?控制平面運(yùn)行在單獨(dú)的服務(wù)器上，管理員通過(guò)數(shù)據(jù)平面收集的數(shù)據(jù)，獲取整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的完整視圖，為每條數(shù)據(jù)流成立特定的處理方式，并下發(fā)到所有相關(guān)的交換機(jī)上。如此可以實(shí)現(xiàn)控制平面與數(shù)據(jù)平面之間的信息交換。

SDN的邏輯架構(gòu)分為基礎(chǔ)設(shè)施層、控制層和應(yīng)用層三層結(jié)構(gòu)。基礎(chǔ)設(shè)施層由SDN交換機(jī)等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備構(gòu)成，是網(wǎng)絡(luò)最基本的組成元素，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)信息的收集以及最終對(duì)網(wǎng)絡(luò)策略的實(shí)行，如轉(zhuǎn)發(fā)或丟棄數(shù)據(jù)分組等等。控制層為SDN的 “大腦”，主要負(fù)責(zé)集中維護(hù)網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浼熬W(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息，實(shí)現(xiàn)不同業(yè)務(wù)特性的適配。使用控制數(shù)據(jù)平面接口，控制層可以進(jìn)行抽象對(duì)底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的資源，獲取底層網(wǎng)絡(luò)設(shè)備信息，生成全局的網(wǎng)絡(luò)抽象視圖，并通過(guò)API（application programming interface，應(yīng)用程序編程接口）提供給上層應(yīng)用。應(yīng)用層包括各種不同的業(yè)務(wù)和網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用，可以按照網(wǎng)絡(luò)不同的應(yīng)用需求，調(diào)用與控制層相接的應(yīng)用編程接口，實(shí)現(xiàn)不同功能的應(yīng)用程序。

具體對(duì)于SDN整體上的邏輯架構(gòu)體系結(jié)構(gòu)圖，如下圖2-1所示，其中分為基礎(chǔ)設(shè)施層、控制層和應(yīng)用層3層結(jié)構(gòu)。

2.2 SDN的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

SDN將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制平面和數(shù)據(jù)平面分離，實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，為核心網(wǎng)絡(luò)的創(chuàng)新提供平臺(tái)。SDN具有以下幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：物理網(wǎng)絡(luò)能夠從邏輯網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行分離;網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和服務(wù)的管理應(yīng)該是集中式的控制，具有自治性以及可編程的優(yōu)點(diǎn);虛擬機(jī)在電力照明數(shù)據(jù)中心能夠進(jìn)行移動(dòng);安全方面增強(qiáng);更好的進(jìn)行流量控制與分離以及動(dòng)態(tài)網(wǎng)絡(luò)劃分，可以解決多個(gè)租戶網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題等?；谶@些特點(diǎn)，將SDN應(yīng)用于電力照明數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)將會(huì)給網(wǎng)絡(luò)管理、網(wǎng)絡(luò)安全等帶來(lái)很好的提高。

當(dāng)前的SDN主要應(yīng)用于計(jì)算機(jī)的計(jì)算、存儲(chǔ)以及網(wǎng)絡(luò)之間通信，并且要有很高的要求。對(duì)于SDN來(lái)講，電力照明數(shù)據(jù)中心要求其內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)能夠具有高帶寬、低時(shí)延、高靈活性、高可靠性、可以提供QoS功能。并且為了能夠減少能量的消耗，要求需要提高網(wǎng)絡(luò)資源的利用率?，F(xiàn)在的SDN已應(yīng)用在服務(wù)器虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化等數(shù)據(jù)中心，充分實(shí)現(xiàn)了底層物理資源的池化共享，進(jìn)而滿足云計(jì)算技術(shù)多個(gè)租戶的要求。相比之下，以前的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)不能達(dá)到類似存儲(chǔ)及服務(wù)器虛擬化的靈活性。

總之，SDN具有以前的網(wǎng)絡(luò)無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)：首先，數(shù)據(jù)控制解耦合使得應(yīng)用升級(jí)與設(shè)備更新?lián)Q代相互分離，提高了新的應(yīng)用的積極規(guī)劃;其次，網(wǎng)絡(luò)抽象簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)模型，運(yùn)營(yíng)商能從眾多的網(wǎng)絡(luò)管理中拯救出來(lái)，并且能夠很好的控制網(wǎng)絡(luò);最后，控制的邏輯中心化使用戶和運(yùn)營(yíng)商等可以通過(guò)控制器獲取全局網(wǎng)絡(luò)信息，更新優(yōu)化網(wǎng)絡(luò)，提高網(wǎng)絡(luò)性能。

3 思路規(guī)劃和創(chuàng)新之處

3.1 思路規(guī)劃

考慮到電力照明數(shù)據(jù)中心的相關(guān)云服務(wù)需求可以為各個(gè)層級(jí)的電力照明提供服務(wù)和設(shè)備支持，其中云服務(wù)的硬件設(shè)備和軟件規(guī)劃比一般行業(yè)的云服務(wù)更具有復(fù)雜性，其相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)資源控制與管理數(shù)據(jù)中心會(huì)遇到更大的挑戰(zhàn)。因此，在云計(jì)算技術(shù)資源管理平臺(tái)中引入SDN，可以更好地提升對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的控制，更好的自動(dòng)化管理。SDN架構(gòu)能把控制平面從分散布置的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中分離出來(lái)，而且控制全網(wǎng)可以集中化的方法進(jìn)行。SDN控制器則是從全局監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)的資源容量和通信需求方面上。云計(jì)算技術(shù)資源管理平臺(tái)通過(guò)調(diào)用控制器的北向接口，以軟件方式自動(dòng)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)資源的靈活調(diào)度和分配，進(jìn)而與計(jì)算、存儲(chǔ)資源整合統(tǒng)一交付給云服務(wù)。SDN的云計(jì)算技術(shù)的資源管理平臺(tái)核心在于對(duì)SDN控制器北向接口編排資源管理流程，能使其及時(shí)將上層云計(jì)算業(yè)務(wù)的資源需求反饋給控制器，并對(duì)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備和鏈路進(jìn)行調(diào)度，以此來(lái)集成計(jì)算或存儲(chǔ)管理平臺(tái)與網(wǎng)絡(luò)管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)云和網(wǎng)在技術(shù)層面上的融合，用于數(shù)據(jù)中心的虛擬機(jī)部署用SDN動(dòng)態(tài)遷移。通常虛擬機(jī)在數(shù)據(jù)中心內(nèi)部署時(shí)會(huì)在與其相連的虛擬交換機(jī)或接入交換機(jī)上時(shí)采用 ACL、QoS等網(wǎng)絡(luò)策略來(lái)管理虛擬機(jī)。同時(shí)，對(duì)于部分有安全需求的業(yè)務(wù)，電力照明系統(tǒng)也會(huì)記錄和保護(hù)虛擬機(jī)的狀態(tài)。當(dāng)虛擬機(jī)跨物理設(shè)備或跨廣域網(wǎng)遷移時(shí)，相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)策略需同步遷移到虛擬機(jī)新位置下的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處，以保證虛擬機(jī)仍然能夠得到正常的業(yè)務(wù)保障。在遷移過(guò)程中，同時(shí)保證用戶訪問(wèn)無(wú)感知。

3.1.1電網(wǎng)云終端與桌面云池

電力公司云終端系統(tǒng)是建立在各省市公司機(jī)房的硬件資源池（桌面云池）之上，用于虛擬化技術(shù)和分布式存儲(chǔ)技術(shù)，用戶可以用云終端訪問(wèn)桌面云池中的虛擬機(jī)去獲取云端辦公服務(wù)。該系統(tǒng)為照明提供高安全性辦公服務(wù)的終端集約化解決方案。在保證正常業(yè)務(wù)活動(dòng)的同時(shí)，提高對(duì)員工終端的管控水平，提升桌面終端信息安全防護(hù)，提高桌面終端維護(hù)效率，降低運(yùn)行和維護(hù)工作的成本。

系統(tǒng)計(jì)劃根據(jù)省級(jí)公司的實(shí)際情況，有以下兩種實(shí)現(xiàn)方式。

（1）省級(jí)單位集中式規(guī)劃并管理桌面云池，各地市終端通過(guò)本地局域網(wǎng)、廣域網(wǎng)、云端局域網(wǎng)，向集中式的云池中獲取服務(wù)資源。

（2）地市單位分布式桌面云池，省級(jí)單位集中管理各地市終端通過(guò)本地局域網(wǎng)向本地的云池中獲取服務(wù)資源，省級(jí)單位可根據(jù)業(yè)務(wù)需求，對(duì)各地市的分布式云池中的資源進(jìn)行分配。其中，本地和云端局域網(wǎng)以二層交換方式實(shí)現(xiàn)，本地終端、傳統(tǒng) PC 辦公機(jī)以高帶寬、高冗余的方式接入，能夠到本地廣域網(wǎng)出口或本地云池的接入口。該部分網(wǎng)絡(luò)資源相對(duì)較充足，但鑒于網(wǎng)管策略變更難度大，為保證并發(fā)用戶數(shù)高、單用戶網(wǎng)絡(luò)傳輸密集的時(shí)段能夠正常運(yùn)行，無(wú)法默認(rèn)分配較高的網(wǎng)絡(luò)資源。

廣域網(wǎng)連接實(shí)現(xiàn)以三層互聯(lián)方式，有限的帶寬資源、無(wú)法克制的網(wǎng)絡(luò)困難、訪問(wèn)集中式云池的制約以及共享和調(diào)配分布式云池間的資源，關(guān)鍵是解決瓶頸鏈路中的優(yōu)先級(jí)這部分服務(wù)問(wèn)題。計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)并舉是當(dāng)代信息系統(tǒng)的一大流行趨勢(shì)，云終端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了對(duì)電力公司統(tǒng)一管理和分配計(jì)算和存儲(chǔ)資源，而且在以前的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)上對(duì)新型系統(tǒng)中的資源調(diào)度、服務(wù)質(zhì)量、安全、網(wǎng)管運(yùn)維等數(shù)據(jù)中心還需要有很多的提升。

3.1.2電網(wǎng)桌面云池、云終端網(wǎng)絡(luò)SDN設(shè)計(jì)方案

以當(dāng)今支持和使用最為廣泛的OpenFlow實(shí)現(xiàn)的SDN為例，采用OpenFlow協(xié)議構(gòu)成一個(gè)控制轉(zhuǎn)發(fā)分離的網(wǎng)絡(luò)，用戶可以在控制器通過(guò)編程進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)控制的轉(zhuǎn)發(fā)，然而轉(zhuǎn)發(fā)面是基于支持OpenFlow的全可編程 SDN平臺(tái)ONetSwitch 定制開(kāi)發(fā)的數(shù)據(jù)平面。面向電力公司云終端 SDN 設(shè)計(jì)方案的控制轉(zhuǎn)發(fā)分離的可編程網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，如圖3-1所示。

網(wǎng)絡(luò)像云計(jì)算一樣將通過(guò)向虛擬化演進(jìn)，使工作負(fù)荷與物理網(wǎng)絡(luò)在多個(gè)設(shè)備中進(jìn)行操作，大大節(jié)省時(shí)間，從而使計(jì)算虛擬化的能力發(fā)揮出來(lái)，但以前的網(wǎng)絡(luò)方法不能勝任這一基本任務(wù)。采用云計(jì)算技術(shù)的思路設(shè)計(jì)虛擬化系統(tǒng)的整體架構(gòu)，在統(tǒng)一計(jì)算存儲(chǔ)資源的基礎(chǔ)上整合網(wǎng)絡(luò)資源，通過(guò)SDN技術(shù)將網(wǎng)絡(luò)資源池化形成統(tǒng)一的資源調(diào)度組。SDN提供了網(wǎng)絡(luò)虛擬化架構(gòu)，克服了以前網(wǎng)絡(luò)的不足，利用了虛擬主機(jī)的特點(diǎn)，如可隔離、移動(dòng)性、擴(kuò)展性、無(wú)限制的動(dòng)態(tài)業(yè)務(wù)開(kāi)通能力，與硬件設(shè)備能夠很好在多個(gè)設(shè)計(jì)方案中應(yīng)用。將SDN技術(shù)應(yīng)用到云終端和桌面云池網(wǎng)絡(luò)中，使網(wǎng)絡(luò)資源能夠統(tǒng)一調(diào)度計(jì)算和存儲(chǔ)資源以及終端資源（桌面云池），并為上層應(yīng)用設(shè)備提供開(kāi)放接口，進(jìn)一步提供新業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)能力。 總體來(lái)看，該方案帶來(lái)了以下優(yōu)勢(shì)。

（1）業(yè)務(wù)即軟件實(shí)現(xiàn)完全虛擬化

控制面、轉(zhuǎn)發(fā)面分別進(jìn)行推演：轉(zhuǎn)發(fā)面不會(huì)影響任何業(yè)務(wù)邏輯，只能按照流表中所指定指令集進(jìn)行轉(zhuǎn)發(fā)，從而實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)通信設(shè)備轉(zhuǎn)發(fā)面與控制面的在多個(gè)項(xiàng)目中的操作，解放云終端平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)對(duì)于網(wǎng)絡(luò)硬件設(shè)備的束縛，只需要按照要求對(duì)網(wǎng)絡(luò)的功能進(jìn)行操作，就能展現(xiàn)軟件的創(chuàng)造力，使得業(yè)務(wù)開(kāi)展能夠根據(jù)軟件發(fā)布周期在市場(chǎng)方面推進(jìn)。不用手動(dòng)設(shè)置或者重新部署基礎(chǔ)設(shè)施，業(yè)務(wù)實(shí)施可以進(jìn)行動(dòng)態(tài)添加、擴(kuò)展和配置。

（2）集中控制面

一個(gè)集中的管理點(diǎn)與分散地管理數(shù)十臺(tái)甚至數(shù)百臺(tái)交換機(jī)相比減少了網(wǎng)絡(luò)管理的復(fù)雜度。SDN的能力控制使得維護(hù)和優(yōu)化全局動(dòng)態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)策略很有優(yōu)勢(shì)，只用一次設(shè)置就能夠方方面面去實(shí)現(xiàn)。新的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則、拓?fù)渌惴ú挥酶陆粨Q機(jī)硬件，只需要實(shí)現(xiàn)在控制器中一個(gè)軟件模塊或編寫(xiě)實(shí)現(xiàn)代碼?？刂破魇腔谏逃梅?wù)器、操作系統(tǒng)，安置、開(kāi)發(fā)、設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用管理模塊。

建成之后的云終端平臺(tái) SDN 作用范圍，如圖3-2所示。

該方案的部署方式分為兩個(gè)層次分別控制層和應(yīng)用層、數(shù)據(jù)層：在控制層和應(yīng)用層，SDN系統(tǒng)的控制器可在云終端網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)內(nèi)新增多臺(tái)服務(wù)器，運(yùn)行在符合OpenFlow 1.3以上標(biāo)準(zhǔn)的控制器軟件及其南北向接口軟件在每臺(tái)服務(wù)器上管理云終端 SDN 運(yùn)維管理系統(tǒng)。但是在數(shù)據(jù)層計(jì)劃規(guī)范 SDN 交換機(jī)組，集成云終端的數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)。開(kāi)展業(yè)務(wù)交換性能測(cè)試、端口占用率測(cè)試、網(wǎng)絡(luò)吞吐量以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)延測(cè)試。實(shí)行時(shí)，可以利用 SDN 轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離的可編程技術(shù)架構(gòu)，對(duì)云終端平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行優(yōu)化和統(tǒng)一管理，最終實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)、計(jì)算、存儲(chǔ)資源等各種資源的跨層統(tǒng)一調(diào)度和集中管理，降低網(wǎng)絡(luò)建設(shè)成本、提高傳輸可靠性和運(yùn)維便捷性，實(shí)現(xiàn)靈活的業(yè)務(wù)提供、新業(yè)務(wù)快速布置能力，保留控制層和數(shù)據(jù)層軟硬件的完全支配權(quán)，保障進(jìn)一步優(yōu)化、定制化的實(shí)行。

3.2 創(chuàng)新之處

從選題上來(lái)說(shuō)選題新穎，突破了以往對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的固有的認(rèn)知，更加進(jìn)一步的表現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)在不同數(shù)據(jù)中心和領(lǐng)域中的具體應(yīng)用。開(kāi)拓了網(wǎng)絡(luò)在應(yīng)用領(lǐng)域的范圍，更加深層次的實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的作用，更加深入的探究到網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用面，無(wú)論是在局域網(wǎng)內(nèi)實(shí)現(xiàn)設(shè)備之間的互聯(lián)互通，也可以實(shí)現(xiàn)在不同區(qū)域，在有局域網(wǎng)的前提下，可以訪問(wèn)多個(gè)服務(wù)器，并從服務(wù)器上訪問(wèn)相應(yīng)網(wǎng)站和下載相關(guān)資料，不僅可以在同一個(gè)國(guó)家的不同地區(qū)進(jìn)行操作，也可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)到不同國(guó)家的網(wǎng)站和服務(wù)器進(jìn)行相應(yīng)的操作。

其次是從立意來(lái)說(shuō)，該項(xiàng)目既可以推動(dòng)國(guó)家電力產(chǎn)業(yè)的向前發(fā)展，又可以進(jìn)一步地通過(guò)電力數(shù)據(jù)的整合分析實(shí)現(xiàn)有關(guān)電力設(shè)備的智能化，更加方便工作人員的對(duì)設(shè)備的管理和使用。不僅可以保障相關(guān)工作人員的人身安全，而且可以具體地實(shí)現(xiàn)高效率地供電和輸電。

然后從應(yīng)用層面來(lái)說(shuō)，基于SDN技術(shù)的電力照明的數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，通過(guò)數(shù)據(jù)的整合和分析最終實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能，其所應(yīng)用的領(lǐng)域不僅僅局限于電力數(shù)據(jù)中心的數(shù)據(jù)整合和使用，也可以應(yīng)用到很多需要獲取數(shù)據(jù)的系統(tǒng)和設(shè)備上，以便于通過(guò)對(duì)數(shù)據(jù)的整合和分析實(shí)現(xiàn)想要的功能。

最后從技術(shù)層面上分析，SDN定義上來(lái)說(shuō)就是軟件定義網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)軟件對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行規(guī)劃和定義，實(shí)現(xiàn)局域網(wǎng)的連通和使用。并可以獲取相應(yīng)的所需的數(shù)據(jù)，并對(duì)數(shù)據(jù)加以分析，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的設(shè)備的智能化。其編程的語(yǔ)言依賴于Python語(yǔ)言，可以更高效、更快捷、更方便的實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的具體的功能，更加快速的顯示想要的結(jié)果。

4 功能實(shí)現(xiàn)

首先通過(guò)賬號(hào)的設(shè)置和注冊(cè)得到相應(yīng)的VPN權(quán)限，獲得訪問(wèn)外網(wǎng)的許可，然后在局域網(wǎng)下，通過(guò)Python語(yǔ)言編寫(xiě)相應(yīng)的代碼實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能。SDN是一種新的收集架構(gòu)，必要經(jīng)由虛擬網(wǎng)絡(luò)對(duì)數(shù)據(jù)的節(jié)制和存儲(chǔ)。搭建基于SDN技術(shù)的電力照明數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，能使設(shè)備控制和數(shù)據(jù)相互分離，合理配置網(wǎng)絡(luò)資源。SDN網(wǎng)絡(luò)的虛擬化和開(kāi)放化能夠管理和遷移對(duì)于虛擬機(jī)智能數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，并且使很多虛擬租戶得到提升，優(yōu)化和維護(hù)網(wǎng)絡(luò)，最大限度地利用網(wǎng)絡(luò)資源。具體實(shí)現(xiàn)步驟如下：

（1） OpenFlow交換機(jī)接收到?jīng)]有設(shè)置流表的數(shù)據(jù)包時(shí)，需要向控制層發(fā)出異常消息。在控制層收到上一層的所發(fā)來(lái)異常消息，并根據(jù)所收集到的信息進(jìn)行判斷以及反饋給所需電力照明模塊。電力照明模塊需要規(guī)范安全防護(hù)一些方法，啟動(dòng)控制層的包過(guò)濾模塊進(jìn)行包過(guò)濾。

（2） 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模塊強(qiáng)制進(jìn)行拆包檢驗(yàn)將數(shù)據(jù)包送入控制層。

（3） 進(jìn)入控制層后，負(fù)責(zé)提取包頭的信息，對(duì)于包過(guò)濾模塊來(lái)說(shuō)，主要需要的是例如數(shù)據(jù)包源地址、目的地址、端口號(hào)等標(biāo)記位，并且需要預(yù)先按照要求規(guī)范自己的要求以及匹配直到把所給出的規(guī)則用完。假如匹配成功，僅執(zhí)行兩個(gè)動(dòng)作。假如動(dòng)作是允許，則再次交給二層模塊進(jìn)行正常轉(zhuǎn)發(fā)。反之就是阻止，包過(guò)濾模塊直接將數(shù)據(jù)包丟棄，阻隔通信。

（4） 如果并未找到對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)包的規(guī)則，包過(guò)濾模塊會(huì)通過(guò)控制層將信息返回給上層的電力照明模塊，由電力照明模塊制定相應(yīng)策略，并決定應(yīng)該怎樣進(jìn)行下一步操作。

（5） 電力照明模塊添加新的規(guī)范，對(duì)于開(kāi)放的REST API端口來(lái)講也就是生成了一條特定的URL請(qǐng)求，再通過(guò)REST API服務(wù)管理模塊處理URL請(qǐng)求，URL請(qǐng)求中的URL指向包過(guò)濾模塊，包過(guò)濾模塊需要根據(jù)對(duì)應(yīng)的URL請(qǐng)求生成包過(guò)濾規(guī)范。包過(guò)濾模塊根據(jù)新規(guī)范處理新的數(shù)據(jù)包，判斷并且決定丟包或是轉(zhuǎn)發(fā)，并將新規(guī)范加入以前的規(guī)范表中，下次使用使用不用在重新添加，達(dá)到一個(gè)實(shí)時(shí)更新、按需配置的電力照明。

5 總結(jié)

總而言之，電力照明數(shù)據(jù)中心的整合不斷進(jìn)行優(yōu)化：分布廣泛的小型數(shù)據(jù)中心正向集中的大型數(shù)據(jù)中心推進(jìn)，數(shù)據(jù)中心將有更多的設(shè)備、更復(fù)雜的布線和更多的網(wǎng)絡(luò)流量。服務(wù)器虛擬化也是當(dāng)前的一大趨勢(shì)：很多虛擬服務(wù)器和用于訪問(wèn)這些的虛擬網(wǎng)絡(luò)被廣泛地集成到了物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)中。在當(dāng)前互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)快速發(fā)展的時(shí)刻，電力照明數(shù)據(jù)中心已從以前的基于數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)模式轉(zhuǎn)換到基于服務(wù)的遞交模式，數(shù)據(jù)中心變得更趨向于動(dòng)態(tài)、復(fù)雜。云計(jì)算技術(shù)業(yè)務(wù)要求電力照明數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)能夠用更加快捷有效的方式在網(wǎng)絡(luò)管理等數(shù)據(jù)中心得到快速的回復(fù)。本文主要是實(shí)現(xiàn)了基于SDN技術(shù)電力照明在數(shù)據(jù)中心的應(yīng)用，兩者之間達(dá)到數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)更新，更能保證工作人員的安全和高效率實(shí)施操作。

SDN改變了傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)模式，但是也給未來(lái)的技術(shù)帶來(lái)了極大的挑戰(zhàn)。在本次模擬實(shí)驗(yàn)過(guò)程中也出現(xiàn)一些不可改變的問(wèn)題：網(wǎng)絡(luò)設(shè)備芯片支持的流表數(shù)量有限、安全問(wèn)題（對(duì)于SDN控制器的控制權(quán)問(wèn)題，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)就會(huì)癱瘓）、在控制器和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備之間通信協(xié)議的OpenFlow協(xié)議也存在一些不足（標(biāo)準(zhǔn)變化大難相容、不穩(wěn)定、查看流表沒(méi)有身份上的定義，只能定義轉(zhuǎn)發(fā)和控制層面上的功能，而管理層面上沒(méi)有等）。對(duì)于這些問(wèn)題則需要去查閱相關(guān)資料或者去向老師請(qǐng)教去解決這些問(wèn)題，以此來(lái)彌補(bǔ)自己的不足，意識(shí)到自己在對(duì)于SDN技術(shù)方面還有很多的不足，在此期間學(xué)習(xí)動(dòng)手實(shí)踐，注意自己的相關(guān)細(xì)節(jié)，了解相關(guān)知識(shí)以達(dá)到自己想要的高度。

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