数据中心网络三大虚拟化技术之辨

标签:大数据安全存储云计算技术

访客:22183  发表于:2014-10-10 17:12:08

数据中心网络三大虚拟化技术之辨
虚拟化技术是指计算元件在虚拟软件的基础上而不是真实的硬件基础上运行,是软件重新配置的过程,其目的是为了提高计算效率。对于网络技术,虚拟化在网络诞生的那一天就有了,最古老的VLAN实际就是一种虚拟化技术。所以虚拟化技术对于网络领域来讲并不是一项新技术,只是最近科研界又给虚拟化赋予了新的含义,才又吸引了大量的关注。在数据中心网络中普遍应用中就有很多虚拟化技术,虚拟化技术已经成为数据中心网络不可缺少的一部分。实际上数据中心网络的虚拟化有很多的技术细节,都是虚拟化技术,但是偏重各有不同。目前来讲可以将虚拟化技术分为:网络虚拟化、网络设备虚拟化和网络功能虚拟化三种技术,下面就来说一说这三种虚拟化技术。

网络虚拟化(Network Virualization),通常是指对物理网络及其组件进行抽象,并从中分离网络业务流量的一种技术。VLAN技术其实就是网络虚拟化技术的一种,VLAN即虚拟LAN,是一个带有与地理位置无关的工作站映射定义的局域网,通过VLAN可以实现二层业务的隔离。VPN技术是网络虚拟化的三层技术,VPN对网络连接的概念进行了抽象,允许远程用户访问组织的内部玩过,就像物理上连接到该网络一样。除了VPN和VLAN,还有QINQ、隧道技术、MPLS等等都属于网络虚拟化技术,通过这些技术可以轻松实现网络隔离,忽略物理硬件的位置和差异。显然这些网络虚拟化技术在数据中心已经有非常广泛的应用,没有这些技术数据中心网络也就无从谈起,它们是构成数据中心网络的必要元素。随着数据中心的发展,需求更加多样化,这些传统的虚拟化技术已经逐渐无法满足,因而后面陆续出现了一些新的虚拟化技术。

网络设备虚拟化(Network Device Virualization),是指将物理上独立的多台设备整合成一台单一逻辑上的虚拟设备,或者将一台设备虚拟化成多台逻辑上独立的虚拟设备,前者是多虚一技术,后者是一虚多技术。通过将多台设备虚拟化成单台网络设备,可以使设备可用的端口数量、转发能力、性能规格都倍增。同时实现了网络设备的简易管理,提高了运营效率,数据中心运维人员只需要登录虚拟化设备,就可以直接管理虚拟化为一体的所有设备,真正简化了网络管理。当部署一虚多技术时,可以将设备的网络功能物理上分离为几个独立的单元,供不同的用户使用,这些用户的业务虽然都由这一台设备完成,但是网络之间是完全隔离,业务完全不能互访,保证了用户数据的安全。和虚拟化技术一样,网络设备虚拟化技术在数据中心已经得到越来越多的认可,逐渐成为数据中心网络的标准配置,替代了传统网络中主备两个设备的备份业务设计,大大提升了设备的利用率,虚拟化的设备同时运行,可以最大限度地提供网络服务,同时提高了网络运行的可靠性。

网络功能虚拟化(Network Function Virtualization),是指通过基于行业标准的服务器、存储和网络设备,来取代私有专用的网元设备。网络功能虚拟化是由欧洲电信标准组织从网络运营商的角度出发提出的一种软件和硬件分离的架构,其目的是通过采用标准设备,降低投资成本,同时提供开放的应用借口,获得灵活的网络能力。

其代表技术有:

一、叠加组网技术,其中典型技术包括虚拟可扩展局域网技术VXLAN,通用路由封装网络虚拟化技术NVGRE,无状态传输隧道技术STT,这里NVGRE无法基于GRE键值实现负载均衡,所以技术上有天生的缺陷,STT和VXLAN技术类似,不过建立的隧道是不可靠的,如果发生丢包不会重传,鉴于此VXLAN技术获得的认可最广泛;

二、虚拟化资源调度技术,其中典型技术包括虚拟化流量调度技术,业务链调度技术。流量调度侧重IP路由,业务链调度侧重L4层以上的技术优化;

三、虚拟化集群技术,其中典型技术包括同构虚拟集群技术,异构虚拟集群技术,同构集群是指实现相同类型设备的整合,而异构是通过分布式技术实现不同类型设备的整合。

以上这些新技术在数据中心中已经开始在逐渐推广应用,尤其是叠加组网的技术进展最快,在一些数据中心已经开始部署,比如腾讯公司的深圳数据中心已经部署了VXLAN技术。相信会有越来越多的网络功能虚拟化技术得到应用。从网络功能虚拟化的介绍不难看到,其实现的技术与软件定义的网络很类似。的确,网络功能虚拟化可以说是软件定义网络的发展初级阶段。软件定义网络的名气虽大,但是离现实却很遥远,实际还只是一个理论上的技术。而网络功能虚拟化技术则不同,更加的实用,其是基于大量数据中心内的现有技术基础上而提出的,更加地接地气。当然数据中心网络进化的终极目标一定是软件定义网络,而网络功能虚拟化却是这个发展过程中不可缺少的一环,其正是这个发展过渡期里的必然产物。

从网络虚拟化、网络设备虚拟化到网络功能虚拟化,再到软件定义网络,数据中心从来都没有离开过虚拟化。随着虚拟化技术的进步,虚拟化对数据中心网络的影响也愈来愈大。早期的虚拟化技术已经无法适应云计算、大数据等新技术部署的要求,新的虚拟化技术正在不断的优化与进步。如今的数据中心依然是网络虚拟化和网络设备虚拟化技术的天下,未来功能虚拟化和软件定义网络必将给数据中心网络带来变革,然而老的虚拟化技术并不会完全淘汰,VLAN、VPN、Tunnel等这些耳熟能详的技术依然会在相当长的时间内存在,未来是多种虚拟化技术的融合,共同影响着数据中心网络技术的发展。

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