数据中心与新型网络融合相关技术分析

赵中楠 李朴 乔佩利

摘 要数据中心作为重要的部分在提供云计算的资源服务方面越来越普遍，通过制定细粒度的需求降低了以往的物理设施，应用以及平台的局限性，从而使得能够更准确对其虚拟环境进行定义。其中还涉及到很多技术挑战：如何获得QoS，优化负载均衡，可扩展性，以及安全问题等，本文对此进行了分析说明。

【关键词】数据中心 新型网络 数据融合 云计算

云计算通常被分为软件及服务（Saas），平台及服务（Paas）以及基础设施及服务（Iaas）三种类型，现今对数据中心的操作技术的关注已经超过以往成为关注的重心。在网络技术积累的过程中已经取得了一系列的成就：

（1）数据中心切换提供低于微秒开关延迟和当故障时转移到QoS冗余链接的零丢包率。

（2）为增加资产优化而开发的复杂流量负载平衡算法。

（3）支持大型载波类虚拟化基础设施的可扩展性。

（4）内置的网络安全机制以强化政策，减少网络威胁事件等。

1 SDN

SDN（可编程网络）是一种新型的技术，它能够为为网络资源的虚拟化提供一种按需驱动的方式加以实现。其优点在于能够使得控制与运行功能的退耦，从而实现对网络的可扩展性，以及更加灵活的控制方式。一些流行的SDN控制器有Floodlight，Beacon，NOX，OpenDayLight。

2 相关技术分析

2.1 服务质量（QoS）

服务质量被定义为提供服务的能力，只要体现在一个阶段的网络运行指标上，其中包括传输带宽，最小延迟，减少丢包率，以及拥塞控制等。在SDN中已有一些关于QoS的研究工作。

3.1.1 OpenQFlow

Airton Ishimori提出的QoS管理框架，被称为OpenQFlow，它能够在基于openflow环境中的网络管理QoS，以按需的方式管理带宽，队列尺寸以及延迟的参数。

2.1.2 OpenQoS

它是一个基于控制器的openflow协议，能够获得端到端基于应用的多媒体的服务质量。

2.1.3 Secondnet

对于云来说，有必要提供保证驻留在不同数据中心的虚拟机的执行带宽，Secondnet就是这样的数据中心虚拟框架，它能够提供对虚拟数据中心的抽象，从而保证每对虚拟机之间运行带宽。

2.1.4 网络汇聚的自主可扩展QoS控制

它有两个方面要求，第一要针对不同的应用进行流量汇聚，第二要求对不同租户的流量进行汇。Wonho Kim等人提出一种控制器，能够把网络片赋给不同流量的应用，以动态满足QoS的需要。

2.2 负载均衡

负载均衡是一种SDN网络的智能拥塞感知路由，以提高各种应用的可用性和可扩展性，该技术布置在云中可以获得应用的最小反应时间。一些负载机制已经应用在云中。

2.2.1 等值多路由（ECMP）

等值多路由可以根据路由策略计算多路径扩散流量的成本，控制运行的性能。

2.2.2 AsterX

AsterX是一种负载均衡器，其目标是使得服务器和网络负载联合应用的响应时间最小化。

2.3 可扩展性

可扩展性是SDN关键因素之一，包括三个层次：

（1）指的是基于SDN的控制器能够支持的交换机的数量。

（2）描述每个流对流表访问的条数。

（3）表示SDN控制器能够如何处理交换机进行多站点的生成树。相关工作有：

2.3.1 DIFANE

它是一种分布式流结构，目标是避免控制器的瓶颈以获得更好的性能和扩展性，维护数据平面的流量。

2.3.2 Maestro

该系统能够基于优化技术进行平行处理和处理吞吐量。它通过TCP收发openflow消息，同时执行四种应用分别是发现、交互路由、授权、以及路由流。

2.4 网络安全

安全对于SDN网络来说是一个重要方面，控制器是保护的首要对象，因为他是网络控制的核心，其他对于网络的安全而言还包括拒绝服务攻击（DDOS）等。

2.4.1 NetFuse

现在数据中心较多的受到拒绝服务攻击等的影响，NetFuse使用被动收集流控制消息，以侦测动态网络流从而识别网络行为，为网络安全提供保障。

2.4.2 Fresco

它是一种openflow安全应用框架，它提供了openflow检测与迁移模块。

3 结论

云计算传统的资源定义在SDN网络出现后发生了变化，它使得网络逐渐成为其一种不可或缺的部分，同时SDN网络使得传统网络和虚拟网络能够以按需的方式为最大化其效用，从而满足用户的应用需求。本文根据云计算在SDN网络应用中可能会面领的几点问题进行了综述介绍，希望在未来的工作中能够开发出更多适合并解决以上诸多问题的应用平台。

参考文献

[1]P.Mell and T.Grance.NIST definition of cloud computing.National Institute of Standards and Technology.October 7，2009.

[2]Open Networking Foundation. Available：Software-Defined networking：the new norm for networks. https：//www.opennetworking.org/images/ stories/downloadslopenflow/wpsdn-newnorm.pdf，2013.

[3]Floodlight.Available：http：//www.projectfloodlight.org/floodlight/，2013.

[4]Beacon.Available：https：//openflow.stanford.edu/ displax/Beacon/Home，2013.

[5]NOX.Available：http：//noxre[2o.org/wp/，2013.

[6]OpenDayLight.Available：http：//www. Open daxlight.org/，2013.

作者单位

哈尔滨理工大学计算机科学与技术学院 黑龙江省哈尔滨市 150080