基于SDN的数据中心网络技术研究.pdf

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1、Research＆Development研究与开发基于SDN的数据中心网络技术研究殷波张云勇王志军房秉毅冯伟斌中国联通研究院北京100032摘要随着云计算数据中心规模的扩大，虚拟化技术的成熟应用保证了计算能力、存储能力的自动伸缩，然而仍然采用传统网络技术，虚拟化程度严重不足，网络能力逐渐成为制约云计算灵活提供资源的瓶颈。SDN(SoftwareDefinedNetwork，软件定义网络)实现了控制与转发的分离，有效解决了网络资源的灵活配置问题。文章对现有SDN技术进行研究，重点分析基于SDN的数据中心网络技术，

2、详细阐述SDN架构，并对控制器和转发设备进行分析说明，对理解基于SDN的数据中心网络具有借鉴意义，对SDN在数据中心落地提供了技术依据。其引入有效解决了数据中心的海量数据多路径转发、虚拟机智能迁移等网络问题，实现了对网络流量的智能规划。关键词软件定义网络i数据中心；网络技术；数据平面；控制器数据中心网络中，就可以对网络进行端到端虚拟路径的引言可编程操作，中央控制器可以将多台核心设备聚合在一起进行高速背板转发。在未来，SDN网络；l寻能够基于随着云计算技术的大规模应用，传统数据中心网络不能很好地满足现有网络的需求

3、。新应用的发展对传统实时分析和数据统计得到的网络利用率对数据中心网络网络提出更高效集中的网络管理需求、高效灵活的组网流量的转发过程进行智能决策。需求，虚拟机的部署和迁移也需要网络更加灵活，并且引2',．SDN技术后，SDN控制逻辑集中的特点可充网络要能支撑虚拟机多租户业务。简言之，数据中心网分满足网络集中自动化管理、多路径转发、绿色节能等络SDN(Softwaredefinednetwork，软件定义网络)化的方面的要求；SDN网络能力开放化和虚拟化可充分满需求主要表现在海量的虚拟租户、多路径转发、VM(虚足数

4、据中心能力开放、VM的智能部署和迁移、海量虚拟机)的智能部署和迁移、网络集中自动化管理、绿色拟租户的需求。数据中心的建设和维护一般统一由数据节能、数据中心能力开放等几个方面⋯。中心运营商或ICP／ISP维护，具有相对的封闭性，可统数据中心之间互联的网络具有流量大、突发性强、一规划、部署和升级改造，SDN在其中部署的可行性周期性强等特点，需要网络具备多路径转发与负载均高。引入SDN的网络可通过部署统一的控制器来收集衡、网络带宽按需提供、绿色节能、集中管理和控制的各数据中心之间的流量需求，从而进行统一的计算和调度、

5、实施带宽的灵活按需分配、最大程度优化网络、提能力。数据中心问的网络流量倾向按照固定路径经多跳进行传输，任何流量阻塞或是设备故障都会产生瀑布效升资源利用率。目前Google已经在其数据中心之间应应影响到通过同一台设备的其他网络流量；因此，由于用了SDN技术，将数据中心之间的链路利用率提升至数据中心中无时无刻不存在着虚拟服务器的扩展和移动接近100％，成效显著。数据中心网络是SDN目前最为(例如虚拟机的生成和移动)，这将使网络性能表现地更明确的应用场景之一，也是最有前景的应用场景之一。加不确定。在传统数据中心网络中

6、一般可以通过配置网1SDN架构络QoS，以及进行有限的多路径选择，有时甚至可能需要手工更改配置来解决交通拥堵的问题。若将SDN引入SDN是一种新型的基于软件可编程思想的网络架29Research＆Development研究与开发构成，SDN应用是用户关注的应用程序，它可以通过北向接口与SDN控制器进行交互，即这些应用能够通过可编程方式把需要请求的网络行为提交给控制器。一个SDN应用可以包含多个北向接1：3驱动(使用多种不同的北向API)，同时，SDN应用也可以对本身的功能进行抽象、封装来对外提供北向代理接口，封

7、装后的接IZ]就形成了更为高级的北向接口。4)控制管理平面。该平面着重负责一系列静态的图2控制器层次化体系架构工作，这些工作比较适合在应用、控制、数据平面外实进行信息交互的南向接口协议，二是用于控制平面分布现，比如对网元进行配置、指定SDNDatapath的控制式部署的东西向接口协议。其次，控制器需要提供用于器，同时，负责定义SDN控制器以及SDN应用能控制支撑上层应用开发的功能。这些功能主要包括以下4方的范围。面内容。1)模块管理：重点完成对控制器中各模块的管在数据中心中引入SDN架构，带来了网络设备标理，允

8、许在不停止控制器运行的情况下加载新的应用模准化，特别是转发设备，将能在通用的硬件设备基础上块，实现上层业务变化前后底层网络环境的无缝切换；实现，同时，网络设备标准化和网络能力开放为网络设2)事件机制：该模块定义了事件处理相关的操作，包括备替换和第三方网络应用开发扫清了障碍，网络的建设创建时间、触发事件、事件处理等操作；3)任务日志：成本将大大降低；并且，数据中心引入SDN，可使封该模块