论文《数据中心网络虚拟化技术研究》-仁创编译转载

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　　【摘要】本文介绍了横向网络虚拟化技术架构，并就横向网络虚拟化技术应用于省级气象数据中心网络建设进行实际案例应用分析。

　　【关键词】网络虚拟化;数据中心;横向虚拟化

　　一、横向虚拟化网络架构原理

　　随着各行业上层业务应用不断发展，网络虚拟化技术尤其是横向网络虚拟化技术已逐渐广泛应用到各行业数据中心核心网络架构设计中，在横向网络虚拟化”多虚一”技术中,业内具有权威性和代表性的三种主流技术分别为思科的VSS(VirtualSwitchingSupervisor)虚拟交换系统技术、华为的CSS(ClusterSwitchSystem)集群交换机系统技术和H3C的IRF2(IntelligentResilientFramework2)第二代智能弹性架构技术。无论采用哪种主流的横向网络虚拟化技术，传统数据中心所带来的弊端都将得到改变，引入虚拟化设计方式之后，在不改变传统设计的网络物理拓扑、保证现有布线方式的前提下，以网络虚拟化技术实现网络各层的横向整合，即将交换网络每一层的两台、多台物理设备使用横向“多虚一”技术形成一个统一的交换架构，来减少逻辑的设备数量。如图1所示。数据中心以横向网络虚拟化组网后，整个网络的配置管理情况发生了很大变化。原来的多台物理设备组成为一台逻辑设备，所有虚拟化物理单元可以统一管理配置。

　　二、行业应用实例研究

　　2.1实施前的拓扑设计

　　我省省级局域网骨干网中使用的是两台同型号同配置的华三S10508-V-SW交换机作为核心交换机，两台同型号同配置的华三S10512-SW交换机作为数据中心交换机，因此在我省省级气象数据中心虚拟化网络设计中采用华三的IRF2横向“多虚一”虚拟化技术。如图2所示，由于出于网络安全考虑，数据中心区内部还需部署两台万兆防火墙，为应对跨设备链路聚合问题，骨干核心区四台高性能框式华三交换机选择采用典型成熟的“环型连接”设计，每台设备采用两个高速万兆物理光口作为IRF2端口，同区域同型号两台不同设备间共采用四个万兆光口用两对万兆光纤线连接形成一组IRF2逻辑接口(即聚合IRF2互联口)，以达到增强带宽和链路备份的作用。

　　2.2实施时的关键配置

　　根据项目方案设计，数据中心采用“核心虚拟化”之后，关于数据中心交换机IRF2虚拟的关键配置如下H3C-S10512-SWSwitch1配置如下：[switch1]irfmember1#配置设备的成员编号为1[switch1]irf-port1#配置设备间互联端口[switch1-irf-port1]portgroupinterfaceTen-GigabitEthernet3/0/1#指定互联的物理端口[switch1]chassisconvertmodeirf#系统切换到IRF2工作模式H3C-S10512-SWSwitch2配置如下：[switch2]irfmember2#配置设备的成员编号为2[switch2]irf-port2#配置设备间级联端口[switch2-irf-port2]portgroupinterfaceTen-GigabitEthernet3/0/1#指定互联的物理端口[switch2]chassisconvertmodeirf#系统切换到IRF2工作模式配置完成后会提示进行设备重启，连接好级联端口电缆等待设备启动完成后2台设备就完成虚拟化，之后就如同使用一台设备。唯一的区别只是增加了一维的chassis成员号，例如设备上某个接口编号为GigabitEthernet3/0/1。当该设备加入堆叠后，如果成员编号为2，则接口的编号将为GigabitEthernet2/3/0/1，其他的配置则与之前完全一样。

　　2.3实施后的业务效益

　　省级数据中心采用IRF2网络虚拟化技术后，使得省级各业务单位核心区所属的各自业务服务器可满足各自不同的访问需求，从连接上虽各业务应用承载在一张物理网络上，但通过网络虚拟化分割功能使得不同网络访问需求的业务进行安全性逻辑隔离，实现了将物理网络进行逻辑纵向分割虚拟化。从以上网络拓扑和设备关键配置的分析可以看出，数据中心网络通过采用IRF2网络虚拟化技术部署之后，新的数据中心网络架构具备了多项显著优势：(1)运营管理简化。IRF2全局网络虚拟化能够提高数据中心骨干网运营效率，虚拟化的每一层交换机组被逻辑化为单管理点，包括配置文件和单一网关IP地址，无需VRRP。(2)整体无环设计。跨设备的链路聚合创建了简单的无环路拓扑结构，不再依靠生成树协议(STP)。虚拟交换组内部经由双万兆光纤互联，在总体设计方面提供了灵活的部署能力，并且未来还可根据业务发展需求最大平滑过渡到4台高性能同型号机框式交换机实现虚拟化。(3)进一步提高可靠性。虚拟化能够优化不间断通信，在一个虚拟交换机成员链路故障时，不再需要进行L2/L3重收敛，能快速实现虚拟交换机备份链路的毫秒级恢复。全面虚拟化构建的IRF2网络具备了良好的扩展性，可同时支持包括IPv4、IPv6、MPLS、安全特性、OAA插卡、高可用性等全部交换网络特性，并且能够高效稳定地运行这些功能，大大扩展了IRF2在整网的应用范围。实践证明，成功实现了全年数据中心区内核心至汇聚间的近40Gbps高带宽、高可靠传输，业务运行全年零故障中断。

　　三、结束语

　　通过横向网络虚拟化技术在全省气象数据中心网络建设中的成功业务应用，我省省级数据中心的网络架构设计已经上升到一定的技术高度。相信在不久的将来，多种虚拟化网络新技术必将结合应用在省级“气象云”工程网络建设环节，为气象信息化稳步推进工作中的网络集约化“智能”管理做出应有的贡献。

　　参考文献

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　　[5]孙浩,章韵,倪晓军.基于OpenFlow的网络虚拟化技术[J].计算机应用,2016,36(z2)

　　作者：李芬 熊雄 单位：江西省气象信息中心

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