医院高性能网络创建中交换机虚拟化技术的应用

文/刘斌 易玮，宜春市第二人民医院

1 医院网络系统现状

省的某医院网络系统从整体上可大致分为两块区域，一块是院区，另一块是本部院区，再通过裸光纤将两院区连接起来，具体拓朴结构参见图1。

图1 某医院旧有网络系统拓朴图

其院区网络中用了两台 H3C S7510E 当做核心交换机，运行时两台交换机遵循VRRP+MSTP 协议，两台设备在工作时形成一主一备，各楼层采用直连方式通过两条光纤与两台核心交换机分别连接，但因受限于协议的关系，两条光纤形成的链路也存在一主一备的关系，实际上仍仅有一条先兆光纤可用上行链路，另一条属于备份链路平时只能处于阻断状态。

旧有的网络系统当中通常存在四种问题。依照网络系统的实际情况，我们结合医院使用中的具体问题，总结了旧有的网络中已经发现的隐患及问题如下：(1)因 H3C 7510E设备和 H3C 7506设备均属于早期设备，虽然各机房都是一主一备两台核心交换机，配有冗余，但未能充分发挥出交换机性能，无论是带宽还是性能都很吃紧。(2)因两院区间链接的网络协议用的是 VRRP+MSTP 方式实现主备关系，这种协议方式在切换主备链路时需要一定的时间，会对前台业务产生影响。

2 虚拟化技术

华为，H3C 等网络设备的主要厂商自 2009 年起，就陆续推出了各自的虚拟化交换机技术，然而当时这一技术还不稳定，这一技术近年来步入成熟，并应用的十分广泛。如今的虚拟交换机技术主要有三种，分别是:VSS，H3C IRF 和 CSS。

2.1 VSS虚拟交换机

在使用 VSS 技术的网络对交换机施行虚拟化时，将里面的一台交换机用作主交换机，另一台交换机则当做备份。楼层交换机在其网络结构中，可接入主交、备交换机的链接线路，以传输数据，有效的提升了带宽。具体原理见图2。

图2 虚拟化技术

交换机在引入VSS 技术后，只需要用户利用客户端登陆到虚拟化交换机上，就能够直接对化为一体的所有交换机进行管理，这不仅有利于管理还能够提升运维效率。然而VSS 技术目前 仅能在高端机型上运用。

2.2 H3C IRF 网络虚拟化技术

H3C IRF网络虚拟化技术也就是指智能弹性架构的网络虚拟化，它跟 VSS 技术相同也能将物理存在的交换机给虚拟化成逻辑交换机。不过 IRF 是通用性非常高的一种技术，与VSS 相比其使用范围更加宽广，成本也更加低廉。［2］能够使用在高、中、低端各种系列的 H3C 交换机设备上，这强化了交换机的纵、横向扩展能力。在具体使用时，利用 IRF 技术实现连接的交换机，我们通常把它看成一台逻辑上的主机。具体原理见图3。

图3 IRF 技术

既然是一台交换机就能够统一管理，并用不高的成本对其性能加以强化(IRF 技术扩展性能也可用于低端交换机中)，另外还能够使扩展能力获得加强(IRF 技术可以将多台交换机通过虚拟技术合为一台)，且因其具有通用性而可以对更多产品提供广泛支持。

3 核心网络的虚拟化

院区核心交换机用的是 H3C 10508V CLOS 架构的两台交换机，两台交换机虚拟化功能的实现用的是 IRF 技术，然后统一在逻辑层面实施管理、表项、配置，实现设备端口的跨物理聚合。另外将服务器区域分出来，作为独立的万兆服务器链接到交换机跟千兆服务器区域，同样，服务器交换机用的也是虚拟化技术，进而实现核心交换机跟所有服务器与之间总计40GB的链路传输。服务器通过双链路聚合，可将服务器带宽增大一倍。因核心交换机利用虚拟化技术使链路实现了跨设备的聚合，故此接到层交换机两条旧有上行链路上时也可通过链路聚合技术使上行带宽实现翻倍。这一次核心交换机升级选择了万兆接口板卡，日后更换交换机的时候可直接用万兆上行交换机，再配以万兆模块就能够直接实现 20G 骨干，为后续升级带宽留出余地。旧有院区网络还是接入本部园区设置的核心交换机，因替换下来的 4 台设备依然能够正常使用，我们将里面的两台核心交换机用到广仁院区里面，将其架构升级成双核心。另外 2 台原有的核心交换机能够发挥冷备功能，或当做汇聚交换机用于热点区域，这一次所设的骨干交换机在扩展性方面具备SDN 技术，另外后期扩容通过 IRF 的 4 框交换机虚拟化技术(也就是 4 台交换机通过虚拟化技术，化为一台)还能够使本部数据中心和系统数据中心实现业务双活，将备用的主数据中心转变成为主主中心，为医院的信息化提供更好的务服。利用设备虚拟化技术对位于同一层面的网络设备施行横向整合，将一台以上设备虚拟化成一台，统一进行转发、管理，并实现了链路的跨设备捆绑。故而不会引入环路，也不用部署 STP跟 VRRP 之类的协议，网络协议的部署可以简化，有效的缩短链路跟设备的收敛时间，可以达到毫秒级，采用链路负载分担的工作方式，有效的提升了利用率。

4 总结

这一次医院网络系统中核心交换机的升级，利用 H3C 的 IRF虚拟交换机技术将旧有网络架构当中存在的几个问题全都解决了，网络带宽得到有效增加，提升了医院网络系统的安全性。且使网络系统能够在核心网络跟核心交换机出现问题时，自动、快速的实现切换。新建网络的良好结构能够为医院网络信息系统的安全运行提供了更加可靠的保证。