新一代数据中心

新一代数据中心——网络虚拟化

∙摘要：数据中心基础架构的虚拟化可以概括为计算虚拟化、网络虚拟化和存储虚拟化三个部分，H3C数据中心虚拟化解决方案涉及到网络虚拟化和存储虚拟化两个方面。

∙标签：虚拟化

随着业务的持续发展、系统的更新升级、设备的不断增多、能耗的大幅飚升，数据中心面临着资源分配与业务发展无法匹配的难题：

业务系统日益增多：需要更多的网络设备、服务器，运行的业务系统不断的发生变化，资源和设备分配之间的矛盾日趋激烈；设备多，部署繁杂：在数据大集中的趋势下，数据中心机房内的IT基础设施规模非常庞大，而且还将持续不断的增加、部署难度大幅增加；投资持续增加： IT基础设施规模的成倍增加，在数据中心投入的硬件成本、软件成本、人力成本等水涨船高；运维成本和能耗高：设备增多，能耗和运维成本自然随之增加，不符合绿色数据中心的发展趋势，能耗已经成为数据中心运维的沉重经济负担。

采用虚拟化技术能够有效的解决上述难题，虚拟化用多个物理实体创建一个逻辑实体，或者用一个物理实体创建多个逻辑实体。

数据中心基础架构的虚拟化可以概括为计算虚拟化、网络虚拟化和存储虚拟化三个部分，H3C数据中心虚拟化解决方案涉及到网络虚拟化和存储虚拟化两个方面。

网络虚拟化

随着企业IT应用的展开，业务类型快速增长，运行模式不断变化，基础网络需要不断变化结构、不断扩展以适应这些变化，这给运维带来极大压力。传统的网络规划设计依据高可靠思路，形成了冗余复杂的网状网结构。

结构化网状网的物理拓扑在保持高可靠、故障容错、提升性能上有着极好的优势，是通用设计规则。这样一种依赖于纯物理冗余拓扑的架构，在实际的运行维护中却同时也承担了极其繁冗的工作量。

多环的二层接入、Full Mesh的路由互联，网络中各种链路状态变化、节点运行故障都会引起预先规划配置状态的变迁，带来运维诊断的复杂性；而应用的扩容、迁移对网络涉及更多的改造，复杂的网络环境下甚至可能影响无关业务系统的正常运行。

因此，传统网络技术在支撑业务发展的同时，对运维人员提出的挑战是越来越严峻的。

随着上层应用不断发展，虚拟化技术、大规模集群技术广泛应用到企业IT中，作为底层基础架构的网络，也进入新一轮技术革新时期。网络虚拟化技术也随着数据中心业务要求有不同的形式。多种应用承载在一张物理网络上，通过网络虚拟化分割(称为纵向分割)功能使得不同企业机构相互隔离，但可在同一网络上访问自身应用，从而实现了将物理网络进行逻辑纵向分割虚拟化为多个网络；多个网络节点承载上层应用，基于冗余的网络设计带来复杂性，而将多个网络节点进行整合(称为横向整合)，虚拟化成一台逻辑设备，提升数据中心网络可用性、节点性能的同时将极大简化网络架构。

网络虚拟化---横向整合

数据中心是企业IT架构的核心领域，不论是服务器部署、网络架构设计，都做到精细入微。因此，传统上的数据中心网络架构由于多层结构、安全区域、安全等级、策略部署、路由控制、VLAN划分、二层环路、冗余设计等诸多因素，导致网络结构比较复杂，使得数据中心基础网络的运维管理难度较高。

H3C第二代智能弹性架构技术（IRF2）以极大简化网络逻辑架构、整合物理节点、支撑上层应用快速变化为目标，实现IT网络运行的简捷化，改变了传统网络规划与设计的繁冗规则。

使用第二代智能弹性架构虚拟化技术（IRF2），用户可以将多台设备连接，"横向整合"起来组成一个"联合设备"，并将这些设备看作单一设备进行管理和使用。多个盒式设备整合类似于一台机架式设备，多台框式设备的整合相当于增加了槽位，虚拟化整合后的设备组成了一个逻辑单元，在网络中表现为一个网元节点，管理简单化、配置简单化、可跨设备链路聚合，极大简化网络架构，同时进一步增强冗余可靠性。

网络虚拟交换技术为数据中心建设提供了一个新标准，定义了新一代网络架构，使得各种数据中心的基础网络都能够使用这种灵活的架构，能够帮助企业在构建永续和高度可用的状态化网络的同时，优化网络资源的使用。

在虚拟化架构上，通过OAA集成虚拟化安全，使得传统网络中离散的安全控制点被整合进来，进一步强化并简化了基础网络安全，网络虚拟化技术将在数据中心端到端总体设计中发挥重要作用。

数据中心简捷化架构---横向整合的虚拟化如下图所示：

上图虚拟化数据中心网络架构与传统的网络设计相比，提供了多项显著优势：

运营管理简化。数据中心全局网络虚拟化能够提高运营效率，虚拟化的每一层交换机组被逻辑化为单管理点，包括配置文件和单一网关IP地址，无需VRRP。

整体无环设计。跨设备的链路聚合创建了简单的无环路拓扑结构，不再依靠生成树协议（STP）。虚拟交换组内部经由多个万兆互联，在总体设计方面提供了灵活的部署能力。

进一步提高可靠性。虚拟化能够优化不间断通信，在一个虚拟交换机成员发生故障时，不再需要进行L2/L3重收敛，能快速实现确定性虚拟交换机的恢复。

安全整合。安全虚拟化在于将多个高性能安全节点虚拟化为一个逻辑安全通道，安全节点之间实时同步状态化信息，从而在一个物理安全节点故障时另一个节点能够无缝接管任务。

安全整合的进一步表现为OAA架构下，IRF2集成的安全模块之间仍然延续了此虚拟化

能力，使得整个数据中心基础网络具备更为简捷的架构。

网络虚拟化---横向整合

如果把一个企业网络分隔成多个不同的子网络——它们使用不同的规则和控制，用户就可以充分利用基础网络的虚拟化路由功能，而不是部署多套网络来实现这种隔离机制。

网络虚拟化概念并不是什么新概念，因为多年来，虚拟局域网（VLAN）技术作为基本隔离技术已经广泛应用。当前在交换网络上通过VLAN来区分不同业务网段、配合防火墙等安全产品划分安全区域，是数据中心基本设计内容之一。

出于将多个逻辑网络隔离、整合的需要，VLAN、MPLS-VPN、Multi-VRF技术在路由环境下实现了网络访问的隔离，虚拟化分割的逻辑网络内部有独立的数据通道，终端用户和上层应用均不会感知其它逻辑网络的存在。但在每个逻辑网络内部，仍然存在安全控制需求，对数据中心而言，访问数据流从外部进入数据中心，则表明了数据在不同安全等级的区域之间