云计算下校园网数据中心网络设计

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1、云计算下校园网数据中心网络设计　　【摘要】云计算背景下，服务器高可用集群技术和虚拟服务器动态迁移技术在数据中心中得到广泛应用，大规模的计算、存储资源的互联互通对数据中心的原有结构及运行模式提出了新的要求。本文讨论了在此前提下校园网数据中心的建设方向，详细探讨了与此相关的技术及发展趋势，提出了校园网数据中心的建设模式。【关键词】云计算；校园网数据中心；网络结构1引言云计算已经成为现在计算机科学中最为热门的一个词汇，它被认为是继个人计算机变革、互联网变革之后的第三次IT浪潮，是当前客户端-服务器模式之后的一种新型模式，在维基百科的定义中，云计算是一种通过Internet以服务的方式提

2、供动态可伸缩的虚拟化的资源的计算模式。它的应用范围相当广泛，简单来说，可以有云物联、云安全、云存储、私有云、公有云、云游戏、云教育、云会议等应用范畴，可以想见，它将极为深刻的改变当前社会的运行模式，成为人类社会变革进步的最大推动力。6在云计算的背景下，高校校园网的数据中心也正在发生深刻的变化，因为云的基本特征就是动态、灵活、透明、弹性，所以云计算基础架构的核心——数据中心，必须要支持动态化的IT业务要求，能够将大量的计算资源动态、按需地供应和部署。2校园网数据中心的设计2.1统一交换结构在传统业务结构中，高校数据中心一般存在相对独立的三张网：数据网、存储网和高性能计算网，分别采用

3、Ethernet、FiberChanel、Infiniband三种技术来组建网络，这不仅增加了建设与维护成本，而且技术异构的三种网络无法统一，极大地制约了网络服务的性能，难以实现真正意义上的云计算，但随着以太网技术的发展及整个产业链的成熟，特别是在10G以太网技术的成熟后，已经可以基于Ethernet的统一交换网络来建设新一代数据中心，构建云计算平台。两种架构的对比如图1所示。由图1可以看出，传统业务结构中，由于计算节点的数据信息与网络信息各走一张网，使得数据中心服务器对外提供了不同的I/O接口（HBA卡、Ethernet卡），导致了在数据中心环境下多个独立运行的网络同时存在，布

4、线复杂、维护麻烦、扩展困难等一系列问题给数据中心的正常运行埋下隐患。以太网的基本特点就是简单、高效，依靠上层协议来解决可靠性的问题，随着无损以太网技术（Lossless6Ethernet）标准族的确立，它可以完全满足存储业务对于丢包的敏感性，因此FC存储数据完全可以承载在以太网上（FCoE），新一代以太网技术融合数据中心的存储网络形成了全业务的统一交换，从而实现多个网络管理合并，在统一的视图下进行管理。现在，新一代的以太网技术还对FC存储中更高带宽的需求（8Gbps和16Gbps）提供了支持，当前的10G数据以太网DCE支持下的FCoE已经完全支持4Gbps/8GbpsFC向10

5、GbpsFCoE的融合。正因为统一交换网络提供了对云计算的支撑，将整个数据中心网络统一为以太网架构，实现了云计算中上层应用对数据交换、传送通道与I/O的统一操作，相同的底层网络又提供了超高容量的数据吞吐支撑，使得统一交换网络架构，成为现在校园网数据中心网络架构的最佳选择。2.2二层结构6在云计算技术中，虚拟化是非常重要的一项技术，而它的一个功能——虚拟机动态迁移在数据中心得到了广泛的应用，它可以使得逻辑服务器在网络服务down掉或者有异常的情况下，自动将网络服务动态迁移到另外一台逻辑服务器上，并保证前后的IP和MAC地址不变，这就当然要求逻辑服务器迁移前后的网络处于同一个二层域中

6、。由于客户要求虚拟机迁移的范围越来越大，大型的数据中心甚至会存在在不同机房、不同地域之间动态迁移的情况，因而数据中心的大二层网络也就呼之欲出了。从技术上看，三层架构与二层架构都可以实现数据中心网络的高可用性与可靠性，但从云计算发展的趋势以及现在虚拟化实施的具体情况，二层架构更适合作为云计算的网络结构模型，可以满足大规模服务器虚拟化集群、虚拟机动态迁移的部署，表1为两者的对比。2.3核心交换机的选择校园网数据中心的核心设备是核心交换机，是它最大程度上决定了整个系统的稳定性、可靠性与扩展性，故选择一台合适的核心交换机非常重要。一般的核心交换机采用的是“Crossbar+共享缓存”的交

7、换架构，引擎板承担交换与控制双重功能，也就是各业务板块的流量转发报文需要经背板到引擎板的Crossbar芯片进行转发，这种架构的问题就在于随着业务板块的增多，当流量转发接近背板带宽时，整机的交换性能就会急剧下降，而且背板带宽是无法扩充的。这种架构限制了设备的可靠性和性能。2.4服务器的选择服务器是数据中心提供信息服务的主要设备，从形态上分为塔式服务器、机架式服务器与刀片服务器，由于受到数据中心机房大小的制约，现在一般主要选择机架式服务器与刀片服务器两种。6机架式服务器占用空间较小