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数据中心网络虚拟化技术概述

时间:2023-03-18 14:18:22 科技观察

随着云计算和大数据等新兴应用的快速发展,“datacenterasacomputer”(数据中心作为计算机)的技术发展趋势逐渐明朗。数据中心作为一台计算机,与传统的高性能计算机有很大的不同。在高性能计算领域,由于服务器是专为租户分配的,所以主要的优化目标是“计算快”。然而在云计算领域,为了提高数据中心的利用率,降低其运营成本,服务器整合(serverconsolidation)技术将成为常态。此时,不同租户和不同应用的实例将同时运行在服务器中。通常,这些实例会以虚拟机或容器的形式存在,大大降低了系统部署的复杂度,提高了灵活性。数据中心网络作为数据中心的核心组成部分,支撑多租户、多应用的生产环境必不可少。为此,需要解决诸多挑战,如虚拟化带来的MAC地址爆炸、二层网络的可扩展性与三层网络不支持IP地址迁移的矛盾、应用要求的可变性和网络配置的复杂性。冲突等。为了解决这些问题,研究人员提出了网络虚拟化的概念。通过为不同租户、不同应用构建相互隔离的虚拟网络,实现不同租户和应用之间的地址空间和性能隔离,满足用户对可扩展性、灵活性和QoS的多重需求。近年来,数据中心网络虚拟化技术受到学术界和工业界的广泛关注。特别是随着SDN技术的快速发展,各种SDN控制平台大多集成了网络虚拟化的相关组件。面对如此多的相关技术,全面系统地梳理它们,了解它们的核心机制,对于我们构建自己的数据中心网络虚拟化平台具有重要意义。目前也有一些关于网络虚拟化技术的评论文章,因此本文将尝试从不同的角度来审视这个问题,以期给读者一些新的内容。关于文章的组织结构,一方面由于内容较多,另一方面我们希望在发表的过程中能与读者有充分的交流,所以以连载的方式呈现。当前文章的组织结构如下。如果读者有更好的建议,我们会做适当的修改。首先,以概括的形式介绍了数据中心网络及其面临的挑战,从而说明了数据中心网络虚拟化技术的必要性和紧迫性。其次,我们会介绍一些目前主流的数据中心网络虚拟化平台,如VMwareNSX、IBMOpenDove、NECVTN和Cisco的NexusVirtualServicesAppliance等。本章的主要目的是让大家对数据中心网络有一个感性的认识虚拟化技术,通过平台介绍了解其主要功能。再次,经过以上分析,我们将明确构建数据中心网络虚拟化平台需要解决哪些关键问题。对于每一个关键的技术问题,我们都会用一个单独的章节来介绍。这主要包括:1.Overlay网络技术或隧道技术。要为用户构建虚拟网络,首先需要为其构建隧道。目前流行的隧道技术有VxLAN、VxLAN-GPE、NVGRE、STT。在本小节中,我们将对上述技术进行讨论,并进行必要的比较。2.配置管理技术。为了方便网络设备的配置和管理,必要的配置和管理协议是必不可少的。本节将比较和讨论目前流行的OVSDB、OF-Config和RESTCONF协议??。3.网关技术。虚拟网络与非虚拟网络之间,以及不同虚拟网络之间的通信,都需要使用网关技术,本节将讨论DGW、EGW、VGM等常用技术。4、服务链建设技术。数据中心网络虚拟化技术的一个重要作用就是灵活构建服务链,从而保证不同的数据流流经不同的网络功能组件,采用不同的服务策略。如何灵活构建业务链和典型技术,如Cisco的vPath、IBM的pSwitch等,将是本节的主要内容。***,我们将总结本文,并根据需要讨论数据中心网络虚拟化方向的未来趋势和未解决的关键科学问题。