云計算作為一種新的計算模式，力圖改變傳統(tǒng)的計算系統(tǒng)的占有和使用方式。云計算以網(wǎng)絡化的方式組織和聚合計算與通信資源，以虛擬化的方式為用戶提供可以縮減或擴展規(guī)模的什算資源，增加了用戶對于計算系統(tǒng)的規(guī)劃、購置、占有和使用的靈活性。在云計算中，用戶所關(guān)心的核心問題不再是計算資源本身，而是他所能獲得的服務。從這個角度出發(fā)，可以認為服務問題(服務的提供和使用)是云計算中的核心和關(guān)鍵問題。

云計算通過管理、調(diào)度與整合分布在網(wǎng)絡上的各種資源，以統(tǒng)一的界面為大量用戶提供服務。例如，借助云計算，用戶的應用程序可以在很短時間內(nèi)處理Ts級甚至PB級的信息內(nèi)容，實現(xiàn)和超級計算機同樣強大的效能。用戶則按需計量地使用這些服務，從而實現(xiàn)將計算、存儲、軟件等各種資源作為一種公用設(shè)施來提供的夢想。云計算涉及兩層內(nèi)容:云計算基礎(chǔ)設(shè)施(硬件、平臺、軟件等)以及建立在基礎(chǔ)設(shè)施上的信息服務云應用。

云計算是一種新興的網(wǎng)絡計算模式，云計算是網(wǎng)格計算、分布式計算、并行計算、效用計算、網(wǎng)絡存儲、虛擬化、負載均衡等傳統(tǒng)計算機和網(wǎng)絡技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。隨著云計算技術(shù)的推廣，利用開源項目構(gòu)建企業(yè)級私有云已成為云計算應用的一種重要趨勢。但這種變化使得rr基礎(chǔ)架構(gòu)的運營專業(yè)化程度不斷集中和提高，所以如何在基礎(chǔ)架構(gòu)、網(wǎng)絡和存儲方面達到更高的層次，是現(xiàn)今急待解決的問題。虛擬化技術(shù)作為一項比較成熟的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)計算資源劃分和聚合，服務透明封裝及虛擬機(Virtual Machine，VM)動態(tài)遷移等，能夠滿足云計算按需使用、彈性擴展的需求，已經(jīng)成為云計算的關(guān)鍵支撐技術(shù)。

1 相關(guān)技術(shù)介紹

1.1IaaS(Infrastructure as a Service)基礎(chǔ)設(shè)施服務

根據(jù)NIST的權(quán)威定義，云計算有SPI，即SaaS(Software as aservice ) ， PaaS(Platform as a service)和IaaS三大服務模式。這是目前被業(yè)界最廣泛認同的劃分。PaaS和Iaas源于SaaS理念。PaaS和Iaas可以直接通過SOA/Web services向平臺用戶提供服務，也可以作為SaaS模式的支撐平臺間接向最終用戶服務。

IaaS有兩種用法:公有的和私有的。本文主要介紹在私有模式下，使用平臺內(nèi)部數(shù)據(jù)中心的服務器提供服務給用戶。用戶可以通過平臺得到所有設(shè)施的利用，包括處理、存儲，網(wǎng)絡和其它基本的計算資源用戶能夠部署和運行任意軟件，包括操作系統(tǒng)和應用程序。

1.2 VM(Virtual Manufacturing)虛擬主機

虛擬化技術(shù)可以提高硬件的使用率，簡化軟件的重新配置過程，從而顯著提高計算機的工作效率。虛擬化技術(shù)可以基于云計算技術(shù)的企業(yè)和托管的服務提供商創(chuàng)建一種虛擬的、自動化的、靈活高效的IT基礎(chǔ)設(shè)施。

VM主機是靈動網(wǎng)絡利用技術(shù)，將一臺服務器分割成多個虛擬機(VM主機)的優(yōu)質(zhì)服務。這些VM主機以最大化的效率共享硬件、軟件許可證以及管理資源。對其用戶和應用程序來講，每一個VM主機平臺的運行和管理都與一臺獨立主機完全相同，因為每一個VM均可獨立進行重啟并擁有自己的root訪問權(quán)限、用戶、IP地址、內(nèi)存、過程、文件、應用程序、系統(tǒng)函數(shù)庫以及配置文件。每個VM主機都可分配獨立公網(wǎng)IP地址、獨立操作系統(tǒng)、獨立超大空間、獨立內(nèi)存、獨立CPU資源、獨立執(zhí)行程序和獨立系統(tǒng)配置等。

2平臺網(wǎng)絡設(shè)計

IaaS平臺基礎(chǔ)架構(gòu)主要包括計算(服務器)、網(wǎng)絡和存儲3大部分。如圖1所示。整個IaaS云平臺將這3大部分集成整合，就構(gòu)成了IaaS的基礎(chǔ)設(shè)施服務。整個系統(tǒng)通過與外部云網(wǎng)絡的互聯(lián)以及OSS/BSS支持，可以根據(jù)需求向用戶提供各種服務。網(wǎng)絡是云計算平臺的核心，虛擬化的計算資源和存儲資源最終都需要網(wǎng)絡為用戶提供訪問。所以網(wǎng)絡是平臺設(shè)計的重點。

▲圖1云平臺的構(gòu)成和功能 2.1虎擬網(wǎng)絡適配器(NIC)

服務器是IaaS平臺的硬件基礎(chǔ)，根據(jù)系統(tǒng)對網(wǎng)絡的要求，服務器需要綜合一些彈性的網(wǎng)絡適配器，這些適配器可將數(shù)千服務器和存儲單元整合為一個虛擬化、高性能、低延遲的網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，同時使其具有高可擴展性，可整合多種協(xié)議規(guī)范。實現(xiàn)網(wǎng)絡連接和網(wǎng)絡容量從最邊界到核心的全面虛擬化。

對于每個葉片服務器來說，可以在不同的NIC端口根據(jù)不同的網(wǎng)絡要求來分配與其相匹配的速度，最大程度的利用帶寬資源。本系統(tǒng)以10G帶寬的NIC為例，表1列出了在NIC中對幾個主要網(wǎng)絡的速度的設(shè)定。

▲表1 NIC端口網(wǎng)絡速度設(shè)定

2.2虛擬網(wǎng)絡交換

虛擬機網(wǎng)絡交互主要是通過虛擬網(wǎng)絡交換機來完成的。虛擬交換機在主機內(nèi)部提供了多個網(wǎng)卡的互聯(lián)以及為不同的NIC流量設(shè)定不同的VLAN標簽，如同主機內(nèi)部存在一臺交換機，可以方便地將不同的NIC連接到不同的端口。所以當NIC連接到系統(tǒng)的虛擬連接(Virtual Connect，VC)模塊時，葉片相互之間也就建立起了連接，并且連接到了系統(tǒng)的VC交換機，整個虛擬網(wǎng)絡也就形成。每個葉片在虛擬網(wǎng)絡內(nèi)連接上兩個VC模塊，葉片之間相互連接并與虛擬交換機相連。這樣使得虛擬網(wǎng)絡和外部網(wǎng)絡能夠自動連接，并且各虛擬設(shè)備可以成為系統(tǒng)網(wǎng)絡的默認配置。

2.3外布連接

外部網(wǎng)絡采用IEEE 802.1Qbg EVB (Edge Virtual Bridging)和802.1Qbh BPE (Bridge Port Extension)協(xié)議標準，其中802.1Qbg要求所有VM數(shù)據(jù)的交換都通過外部網(wǎng)絡進行，即外部網(wǎng)絡能夠支持虛擬交換功能。802.1Qbh可以將遠程交換機部署為虛擬環(huán)境中的策略控制交換機，而不是部署成為鄰近服務器機架的交換機，通過多個虛擬通道，讓邊緣虛擬橋復制幀到遠程端口，可以利用堆疊的方式來設(shè)計網(wǎng)絡，從而更有效地為多播、廣播和單播幀分配帶寬。

為了更好地保障網(wǎng)絡安全，產(chǎn)品層必須通過級聯(lián)的VC模塊才能訪問上層產(chǎn)品的物理交換機，管理層也必須如此來訪問上層管理的物理交換機，在平臺中，管理網(wǎng)的交換機用圖2中對應的速度，2個交換機之間采用堆疊的方式相互連接，因為平臺對管理層的網(wǎng)絡沒有太高的要求，可以采用比較低端的交換機。但是對于產(chǎn)品網(wǎng)來說，除了必須使用高規(guī)格的交換機之外，還必須使用千兆網(wǎng)卡來將的連接到外部的產(chǎn)品網(wǎng)絡和存儲設(shè)備。

圖2顯示了整個平臺的網(wǎng)絡部分。

▲圖2云平臺網(wǎng)絡示意圖

3結(jié)語

IaaS平臺是為客戶提供虛擬、可靠、彈性、按需的IT服務，作為連接用戶和承載各種計算存儲資源的網(wǎng)絡，除了具備現(xiàn)有網(wǎng)絡功能外，還必須滿足云計算特性的更高要求。本文設(shè)計了1S平臺的網(wǎng)絡部分，提出了一種可行、全面的云平臺虛擬網(wǎng)絡的設(shè)計方案。可以預見，隨著云計算產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐的加快，網(wǎng)絡虛擬化技術(shù)必須有更快的發(fā)展，才能帶動整個云計算生態(tài)環(huán)境穩(wěn)步向前。