科技创新导报2019 NO.09Science and Technology Innovation Herald信息科学
DOI：10.16660/j.cnki.1674-098X.2019.09.140
基于SDN和VXLAN相结合的数据中心构建
魏娜
(苏州信息职业技术学院 江苏苏州 215200)
①
摘 要：现阶段的数据中心，计算和存储资源都能较好地被虚拟化，按需提供服务。但网络虚拟化一直受限于各种因素。此时，SDN技术的适时出现，为利用现有网络设备，整合数据中心网络资源，实现云化升级，提供了一种解决思路。关键词：SDN 数据中心 网络虚拟化 VXLAN中图分类号：TP308 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2019)03(c)-0140-03
存储和计算虚拟化技术经过一段时间的发展，已经能基本满足用户的需求。而随着数据中心规模的不断扩大，以及客户的需求越来越个性化，网络已成为制约数据中心发展的最大瓶颈。
设备本身的技术改良，对于已建有数百个数据中心的运营商来说，这些技术的成本十分昂贵，于是便采用了SDN和VXLAN相结合的方式。
2.1 SDN
SDN，软件定义网络。它不是一种技术，也不是一种协议，是一个体系框架，一种设计理念。SDN的核心思想是控制平面与转发（数据）平面的分离。SDN的架构如图1所示。
（1）基础设备层。
该层主要是一些网络设备，如：路由器、物理交换机、虚拟交换机等。在这些网络设备中都存有转发表项。该层只需关注设备的硬件性能，实现数据的高速转发，无需具备任何智能性。
（2）南向接口。
是基础设备层和控制层之间的接口。目前，Open Flow是南向接口的主流协议。该协议规定了设备按照流表转发的匹配规则，致力于满足网络方面的功能需要。
（3）控制层。
该层的SDN控制器可以是一个，也可以是多个；可以是一个厂家的控制器，也可以是多个厂家的控制器协同工作。控制层集成网络操作系统，负责处理数据平面资源的编排，维护网络拓扑、状态信息等。
（4）北向接口。
是控制层与应用层之间的接口。目前尚未标准化，也没有主流接口协议，因为应用层上的应用变数很多。
（5）应用层。
该层主要是最终应用程序，也可以包含一些服务，如：安全、网络监控、负载均衡等，这些服务是通过应用程序表现。这些应用和服务可以通过SDN控制器实现自动化。2.2 网络虚拟化
网络虚拟化是云计算和SDN发展到一定阶段的产物。网络虚拟化技术的产生，是为了解决数据中心架构中的三个问题，即虚拟机迁移范围受到网络架构限制、虚拟机规模受网络规格限制、网络隔离能力限制。
1 现阶段数据中心存在的问题
（1）虚拟化环境下网络配置的复杂度极大提升。由于数据中心内部设备众多，特别是计算资源虚拟化后，虚拟机的数量更是迅速增加，且各类业务特性不同，导致网络配置的复杂度大大增加，传统的点到点手工配置的模式已难以满足业务快速上线，且导致运维复杂，极易出现问题。
（2）虚拟化环境下网络难以进行弹性扩展。
传统网络中，运营商只负责提供接入层以上的设备，所以租户需要通过自备的网络设备汇接其所有服务器，然后再通过配置静态路由将流量导入接入层交换机。由于接入层交换机为二三层网络分界线，所以接入层以上的设备运行三层网络协议。在这种方式下，二层被限制在网络边缘。整个数据中心被分割成相互独立的多个业务网络，极大限制了虚拟机迁移的范围和用户网络的扩展性。
（3）多租户网络隔离难以很好的实现。
在云计算环境下，各业务共用同一套核心的交换机、路由器、防火墙、负载均衡器等设备。目前的传统网络很难再满足云数据中心对IP地址、VLAN、安全等网络策略统一规划的前提下，实现各系统间的有效隔离，并支持其个性化要求。
（4）网络资源难以实现动态调整。
由于不同业务的流量、安全策略等有所不同，而传统的网络技术无法动态感知各业务属性，因此网络难以灵活地进行适应性的资源调整，容易造成资源的浪费或过载。
2 解决方法
为了解决上述困难，一些厂家推出了新的网络技术，如EVPA、TRILL、SPB、EVI等。但这些技术完全依赖于物理
①基金项目：本论文得到江苏省高职院校青年教师企业实践培训项目资助（项目编号：2018QYSJ108）。
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