CN102340412A

CN102340412A - 云计算组网交换设计

Info

Publication number: CN102340412A
Application number: CN2010102376302A
Authority: CN
Inventors: 戴元顺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-07-27
Filing date: 2010-07-27
Publication date: 2012-02-01

Abstract

云计算构架在数据中心的大规模的部署，要求云计算组网交换能够得到很好的提升来支持云计算的发展。本发明专利提出了一种云计算组网交换设计的方法，该方法提供了很好的灵活性、高可用/可靠性、可扩展性和经济高效性。从整体设计来看本方法主要包括四个方面：一，融合的通信和存储；二，适用于虚拟机迁移的灵活网络；三，可扩展的管理；四，组网交换的路由工具。

Description

云计算组网交换设计

技术领域

本发明专利属于云计算领域，涉及组网交换，可用于支持大规模云计算平台上通信和资源的配置，特别涉及虚拟机的管理、数据传输、监控等等。

背景技术

云计算的基本特征是动态、弹性、灵活，按需计算，传统的组网交换技术虽然也能构筑云计算的基础平台，但是因此而形成的传统运行架构却无法支撑如此动态化的IT业务要求。它必然要求一种新的、高效的组网交换模式，将大量的计算资源以动态、按需的服务方式供应和部署。

传统业务结构下，由于多种技术之间的孤立性(LAN与SAN)，使得数据中心服务器总是提供多个对外IO接口：用于数据计算与交互的LAN接口以及数据防问的存储接口。服务器的多个IO接口导致了数据中心环境下多个独立运行的网络同时存在，不仅使得数据中心布线复杂，不同的网络、接口形体造成的异构还直接增加了额外人员的运行维护、培训管理等高昂成本投入，特别是存储网络的低兼容性特点，使得数据中心的业务扩展往往存在约束。

基于云计算的组网设计能够较好的解决上述存在的问题。但是基于云计算的组网交换技术相对来说还处于起步阶段，在这个领域里比较成熟的组网设计方案不多，目前比较理想的组网模式包括了开放式网络的五个要素：高带宽/低延迟交换、以太网融合、灵活负载的大规模虚拟化、可扩展管理以及超高的能效，但是现有的解决方案依赖于某些特定的物理设备(服务器、交换机等)的支持，因而，在灵活性，成本方面依然存在不足。

发明内容

本发明专利针对现有的组网架构模型的以上的不足，提出了一种新的云计算组网交换方法。该方法提供了很好的灵活性、可扩展性和经济高效性。为了实现上述目的，本发明专利采用如下技术解决方案：

1.融合的通信和存储

云计算网络的主要优势之一是能够承载大量的数据。在现如今融合网络能够提供足够性能和可扩展性的情况下，还为了如此海量的数据去管理和维护单独的局域网和SAN基础设施没有多大意义。因此，云计算组网融合有利于经济高效地增建、维护和管理云计算基础设施。并且，随着网络附加存储(NAS)、iSCSI和以太网光纤通道(FCoE)在网络中的可用性，云计算组网得到更好的发展。本发明专利因此可以确保存储流量的可靠性和及时性，也将增加日益提高的TCP/IP流量效率的优势。

2.适用于云迁移(移动虚拟机)的网络

传统以太网交换机只会访问服务器上的物理端口，并且每个物理端口配置复杂，当进行虚拟机的动态″实时″迁移时，还容易出现安全隐患。移动运行中的虚拟机历来是一项复杂的任务，因为将每台虚拟机相关的网络策略移动到新的地气非常耗时。

在本发明专利中，云计算网络具有扩展性，能够通过虚拟端口级的交换来实现服务器计算同基础网络的结合，从而避免出现安全隐患。云计算组网交换网络可平衡服务器性能和网络I/O，以便缩短在云计算环境下虚拟机迁移所消耗时间。同时，在本发明专利中为了避免安全策略无法与虚拟机实现同步阻碍着用户数据中心的虚拟化进程。云计算组网监控虚拟机端口级的虚拟机环境，以确保当一台实时虚拟机从一台物理主机迁移到另一台时，目标网络随时待命，保留必要的安全、访问和性能策略。

3.可扩展的管理

在云计算网络中，除了对虚拟机进行管理以外，管理员还需要一些可以评测云计算部分的基本管理工具。当一个网络每秒处理1万亿个数据包时，对服务器进行逐个管理是根本不现实的。在本发明专利中的管理工具是可扩展性和可复制的，以尽量减少管理员的工作。本专利发明在实时度量、逻辑资源分组中进行导航，特别是在对问题区域的快速探究。

这种工具对于管理员的工作效率将将起到至关重要的作用。

4.组网交换中的路由工具

在云计算和虚拟化数据中心环境下，只需20台物理服务器即可运行几百台虚拟服务器。为了获取每台虚拟机流量的具体信息，就需要新的工具。当今通常的做法是，仅靠物理端口来进行流量控制，但这无法为虚拟化的云计算网络提供高效支持。本发明专利中，云平台服务器会在物理地址的基础上再分配给虚拟机IP地址，组网中的路由工具就跟踪此IP地址来进行流量控制、虚拟机通信中的数据安全和对虚拟机的情况进行监控，以确保应用的安全性和完整性。

同时为了保证云计算的高可用性，除了云计算中心的高可靠外，在本专利中提出的路由工具也是高可靠的，并实现网络连接“永远在线”，从而对云计算终端用户提供可靠、安全的数据存储。路由工具还能够兼容多种终端、多种接入方式，使得更多的用户使用云计算服务，最大化扩展云计算服务提供范围，将对用户终端的设备要求降到最低，使用力求简化，使得用户可以通过“任何终端、任何方式、任何方式”获取云计算服务。

附图说明

图1是云计算组网交换设计基本框图

图2是云计算网络路由架构

云计算网络庞大，具有两个甚至多个数据中心，具有多个高速互联网出口，其路由工具主要由核心层路由器(虚拟化)、外联路由器(虚拟化)组成：

核心层路由器：连接云计算数据中心与互联网出口，执行数据告诉转发；

外联层路由器：连接各用户互联网出口，执行大容量路由(监控，通信)。

具体实施方式

1.统一基础网络

满足云计算网络中所有服务器的对等通信要求，任意节点之间可以达到相等带宽(当前是以千兆为主)，服务器应用程序不再关注数据交互节点是在一个机架内还是在其它机架，同时应用网络附加存储(NAS)、iSCSI和以太网光纤通道(FCoE)。

2.统一交换交换网络

在交换机端口的队列进行缓冲器的分配，形成了网络中虚拟化通道，数据流带上自身的通道标签，缓冲器大小使得各队列有不同的数据缓存能力，由DCBX(生成树协议，一种链路管理协议)协议交换不同网络单元的基本能力信息，以确定数据的突发能力。

因此，FC存储数据承载在以太网上(FCoE)，基于DCE(Data Communications Equipment/数据通信设备)技术的支持，新的云计算网络完全可以融合数据中心的存储网络形成全业务的统一交换。

3.虚拟交换网络

将一台物理服务器虚拟化成多台逻辑虚拟机VM(一个VM完全等效于一台物理服务器在运行)，VM数据的交换(即使位于同一物理服务器内部)都通过外部网络进行，即外部网络能够支持虚拟交换功能，对于虚拟交换网络范围内VM动态迁移、调度信息，均通过LLDP(Link Layer Discovery Protocol/链路层发现协议)扩展协议得到同步以简化运维。

Claims

1.一种基于云计算的组网技术，其特征在于：

通过虚拟化技术，将一台物理服务器虚拟化为多台虚拟机(VM，从网络角度看，一个VM等效于一台物理服务器在运行)，由这众多虚拟机构成了基本的云计算网络。这样的云计算组网提升了云计算环境IT资源的利用率、高可用/可靠性、可扩展性和经济高效性。同时，也是对云计算服务进行负载均衡，使云计算系统可以得到高效管理和弹性扩展。

2.一种权利要求1所述网络中关于融合的通信和存储，其特征在于：

①为同时满足管理海量数据和维护局域网加SAN的基础设施的需要，融合网络能够提供足够性能和可扩展性，有利于经济高效地增建、维护和管理云计算基础设施。

②为了保证网络附加存储(NAS)、iSCSI和以太网光纤通道(FCoE)等不同协议、不同结构的数据存储在网络中的应用，融合网络确保存储流量的可靠性和及时性，也将提高日益增加的TCP/IP流量的效率。

3.一种权利要求1所述网络中针对云迁移的管理方法，其特征在于：

通过虚拟端口的交换来实现服务器计算同基础网络的结合，平衡服务器性能和网络I/O，缩短在云计算环境下虚拟机迁移所消耗时间。同时，为了避免安全策略无法与虚拟机实现同步阻碍着用户数据中心的虚拟化进程。云计算组网监控虚拟机端口级的虚拟机环境，以确保当一台实时虚拟机从一台物理主机迁移到另一台时，目标网络随时待命，保留必要的安全、访问和性能策略。

4.一种权利要求1、2、3所述网络中关于组网交换中的路由，其特征在于：

机通信中的数据安全和对虚拟机的情况进行监控，以确保应用的安全性和完整性。在本专利中提出的路由是高可靠的，并实现网络连接“永远在线”，对云计算终端用户提供可靠、安全的数据存储。同时，还能够兼容多种终端、多种接入方式，使得更多的用户使用云计算服务。