引言

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

    云計(jì)算通過管理、調(diào)度與整合分布在網(wǎng)絡(luò)上的各種資源，以統(tǒng)一的界面為大量用戶提供服務(wù)。例如，借助云計(jì)算，用戶的應(yīng)用程序可以在很短時(shí)間內(nèi)處理Ts級(jí)甚至PB級(jí)的信息內(nèi)容，實(shí)現(xiàn)和超級(jí)計(jì)算機(jī)同樣強(qiáng)大的效能。用戶則按需計(jì)量地使用這些服務(wù)，從而實(shí)現(xiàn)將計(jì)算、存儲(chǔ)、軟件等各種資源作為一種公用設(shè)施來提供的夢(mèng)想。云計(jì)算涉及兩層內(nèi)容:云計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)施(硬件、平臺(tái)、軟件等)以及建立在基礎(chǔ)設(shè)施上的信息服務(wù)云應(yīng)用。

    云計(jì)算是一種新興的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算模式，云計(jì)算是網(wǎng)格計(jì)算、分布式計(jì)算、并行計(jì)算、效用計(jì)算、網(wǎng)絡(luò)存儲(chǔ)、虛擬化、負(fù)載均衡等傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展融合的產(chǎn)物。隨著云計(jì)算技術(shù)的推廣，利用開源項(xiàng)目構(gòu)建企業(yè)級(jí)私有云已成為云計(jì)算應(yīng)用的一種重要趨勢(shì)。但這種變化使得rr基礎(chǔ)架構(gòu)的運(yùn)營(yíng)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(luò)和存儲(chǔ)方面達(dá)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(xiàng)比較成熟的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)計(jì)算資源劃分和聚合，服務(wù)透明封裝及虛擬機(jī)(Virtual Machine，VM)動(dòng)態(tài)遷移等，能夠滿足云計(jì)算按需使用、彈性擴(kuò)展的需求，已經(jīng)成為云計(jì)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(wù)

    根據(jù)NIST的權(quán)威定義，云計(jì)算有SPI，即SaaS(Software as aservice ) ， PaaS(Platform as a service)和IaaS三大服務(wù)模式。這是目前被業(yè)界最廣泛認(rèn)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(tái)用戶提供服務(wù)，也可以作為SaaS模式的支撐平臺(tái)間接向最終用戶服務(wù)。

    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(tái)內(nèi)部數(shù)據(jù)中心的服務(wù)器提供服務(wù)給用戶。用戶可以通過平臺(tái)得到所有設(shè)施的利用，包括處理、存儲(chǔ)，網(wǎng)絡(luò)和其它基本的計(jì)算資源用戶能夠部署和運(yùn)行任意軟件，包括操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序。

    1.2  VM(Virtual Manufacturing)虛擬主機(jī)

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

    VM主機(jī)是靈動(dòng)網(wǎng)絡(luò)利用技術(shù)，將一臺(tái)服務(wù)器分割成多個(gè)虛擬機(jī)（VM主機(jī))的優(yōu)質(zhì)服務(wù)。這些VM主機(jī)以最大化的效率共享硬件、軟件許可證以及管理資源。對(duì)其用戶和應(yīng)用程序來講，每一個(gè)VM主機(jī)平臺(tái)的運(yùn)行和管理都與一臺(tái)獨(dú)立主機(jī)完全相同，因?yàn)槊恳粋�(gè)VM均可獨(dú)立進(jìn)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(yīng)用程序、系統(tǒng)函數(shù)庫(kù)以及配置文件。每個(gè)VM主機(jī)都可分配獨(dú)立公網(wǎng)IP地址、獨(dú)立操作系統(tǒng)、獨(dú)立超大空間、獨(dú)立內(nèi)存、獨(dú)立CPU資源、獨(dú)立執(zhí)行程序和獨(dú)立系統(tǒng)配置等。

2平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

    IaaS平臺(tái)基礎(chǔ)架構(gòu)主要包括計(jì)算(服務(wù)器)、網(wǎng)絡(luò)和存儲(chǔ)3大部分。如圖1所示。整個(gè)IaaS云平臺(tái)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(wù)。整個(gè)系統(tǒng)通過與外部云網(wǎng)絡(luò)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(wù)。網(wǎng)絡(luò)是云計(jì)算平臺(tái)的核心，虛擬化的計(jì)算資源和存儲(chǔ)資源最終都需要網(wǎng)絡(luò)為用戶提供訪問。所以網(wǎng)絡(luò)是平臺(tái)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)。

    圖1云平臺(tái)的構(gòu)成和功能

    2.1虎擬網(wǎng)絡(luò)適配器(NIC)

    服務(wù)器是IaaS平臺(tái)的硬件基礎(chǔ)，根據(jù)系統(tǒng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)的要求，服務(wù)器需要綜合一些彈性的網(wǎng)絡(luò)適配器，這些適配器可將數(shù)千服務(wù)器和存儲(chǔ)單元整合為一個(gè)虛擬化、高性能、低延遲的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，同時(shí)使其具有高可擴(kuò)展性，可整合多種協(xié)議規(guī)范。實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接和網(wǎng)絡(luò)容量從最邊界到核心的全面虛擬化。

    對(duì)于每個(gè)葉片服務(wù)器來說，可以在不同的NIC端口根據(jù)不同的網(wǎng)絡(luò)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(duì)幾個(gè)主要網(wǎng)絡(luò)的速度的設(shè)定。

    表1 NIC端口網(wǎng)絡(luò)速度設(shè)定

    2.2虛擬網(wǎng)絡(luò)交換

    虛擬機(jī)網(wǎng)絡(luò)交互主要是通過虛擬網(wǎng)絡(luò)交換機(jī)來完成的。虛擬交換機(jī)在主機(jī)內(nèi)部提供了多個(gè)網(wǎng)卡的互聯(lián)以及為不同的NIC流量設(shè)定不同的VLAN標(biāo)簽，如同主機(jī)內(nèi)部存在一臺(tái)交換機(jī)，可以方便地將不同的NIC連接到不同的端口。所以當(dāng)NIC連接到系統(tǒng)的虛擬連接(Virtual Connect，VC)模塊時(shí)，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(jī)，整個(gè)虛擬網(wǎng)絡(luò)也就形成。每個(gè)葉片在虛擬網(wǎng)絡(luò)內(nèi)連接上兩個(gè)VC模塊，葉片之間相互連接并與虛擬交換機(jī)相連。這樣使得虛擬網(wǎng)絡(luò)和外部網(wǎng)絡(luò)能夠自動(dòng)連接，并且各虛擬設(shè)備可以成為系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的默認(rèn)配置。

    2.3外布連接

    外部網(wǎng)絡(luò)采用IEEE 802.1Qbg EVB (Edge Virtual Bridging)和802.1Qbh BPE (Bridge Port Extension)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，其中802.1Qbg要求所有VM數(shù)據(jù)的交換都通過外部網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行，即外部網(wǎng)絡(luò)能夠支持虛擬交換功能。802.1Qbh可以將遠(yuǎn)程交換機(jī)部署為虛擬環(huán)境中的策略控制交換機(jī)，而不是部署成為鄰近服務(wù)器機(jī)架的交換機(jī)，通過多個(gè)虛擬通道，讓邊緣虛擬橋復(fù)制幀到遠(yuǎn)程端口，可以利用堆疊的方式來設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)，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(luò)安全，產(chǎn)品層必須通過級(jí)聯(lián)的VC模塊才能訪問上層產(chǎn)品的物理交換機(jī)，管理層也必須如此來訪問上層管理的物理交換機(jī)，在平臺(tái)中，管理網(wǎng)的交換機(jī)用圖2中對(duì)應(yīng)的速度，2個(gè)交換機(jī)之間采用堆疊的方式相互連接，因?yàn)槠脚_(tái)對(duì)管理層的網(wǎng)絡(luò)沒有太高的要求，可以采用比較低端的交換機(jī)。但是對(duì)于產(chǎn)品網(wǎng)來說，除了必須使用高規(guī)格的交換機(jī)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(luò)和存儲(chǔ)設(shè)備。

    圖2顯示了整個(gè)平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)部分。

    圖2云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)示意圖

3結(jié)語(yǔ)

    IaaS平臺(tái)是為客戶提供虛擬、可靠、彈性、按需的IT服務(wù)，作為連接用戶和承載各種計(jì)算存儲(chǔ)資源的網(wǎng)絡(luò)，除了具備現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)功能外，還必須滿足云計(jì)算特性的更高要求。本文設(shè)計(jì)了1S平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)部分，提出了一種可行、全面的云平臺(tái)虛擬網(wǎng)絡(luò)的設(shè)計(jì)方案�？梢灶A(yù)見，隨著云計(jì)算產(chǎn)業(yè)發(fā)展步伐的加快，網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)必須有更快的發(fā)展，才能帶動(dòng)整個(gè)云計(jì)算生態(tài)環(huán)境穩(wěn)步向前。

核心關(guān)注：拓步ERP系統(tǒng)平臺(tái)是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用，蘊(yùn)涵了豐富的ERP管理思想，集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念，功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理，全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域，是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。

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本文標(biāo)題：云計(jì)算模式下的IaaS虛擬化平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)

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