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虚拟化数据中心的网络“指挥塔”

来源:机房360 作者:华为 子康 更新时间:2013-4-11 13:47:56

摘要:随着技术的成熟和应用的推动,很多企业的IT系统已经迈出了走向云计算的第一步,这一步就是虚拟机的应用。在一台物理服务器上虚拟出多个服务器,这种方式给IT带来了实实在在的效益:服务器的采购数量减少了;用虚拟机为原来没有HA的业务增加上了HA,减少了业务中断的投诉和抱怨;硬件不再只发挥出10%的能力,有了更强劲的用武之地,……

  随着技术的成熟和应用的推动,很多企业的IT系统已经迈出了走向云计算的第一步,这一步就是虚拟机的应用。在一台物理服务器上虚拟出多个服务器,这种方式给IT带来了实实在在的效益:服务器的采购数量减少了;用虚拟机为原来没有HA的业务增加上了HA,减少了业务中断的投诉和抱怨;硬件不再只发挥出10%的能力,有了更强劲的用武之地,……

  下图是IDC 2011年的报告,报告显示,2010年已经有51%的负荷是由虚拟机在承担;到2013年,将有69%的负荷将由虚拟机来承担。

  和虚拟机的应用与技术发展相比,网络对虚拟机感知的发展明显滞后了,这给虚拟机的应用带来了诸多困扰。服务器中需要有虚拟交换机来实现虚拟机间的通信;虚拟交换机的管理需要服务器管理员掌握网络知识,或者网络管理员将手伸到服务器领域;虚拟机网络故障的问题,是在虚拟交换机,还是在物理网络,故障的定位更加困难;随着虚拟机技术的发展,虚拟机迁移、资源池调度的应用越来越普及,在虚拟机迁移的目的地,网络需要提前就绪,包括配置、动态表项等。

  就像飞机起降前机场的准备就绪需要由机场指挥塔来调度一样,虚拟机起降前网络的准备就绪也需要网络“指挥塔”来调度解决。

  虚拟机的网络环境分析

  IEEE标准802.1Qbg[1]中对虚拟机接入网络的各种方案做了全面的总结。主要有以下三种:

  “软件实现的虚拟交换机”是最原始、最基本的方式,VMWare ESX、微软 Hyper-V等虚拟机平台都作为基本功能模块提供。“由智能网卡实现交换”是网卡厂商主导的硬件加速方案,虚拟机平台对这种方式也已经逐步支持起来。这两种方式在数据流量管控上都存在较大的困难,例如,要实现流量采集,需要在物理服务器中创建一个虚拟机,专门用来运行探针。“接入交换机环回转发”的方式性能最佳,流量管控能力最强,但需要接入交换机支持该功能,由于部分旧的交换机需要被更换,适合在新建数据中心部署。

  总之,无论哪种方式,网络“指挥塔”都需要能够很好的支持。

  “指挥塔”要纵观全局

  网络“指挥塔”要能够看到“虚拟交换机”,看到虚拟机和虚拟交换机的连接关系,看到“虚拟交换机”和物理交换机的连接关系,这是对虚拟机网络进行指挥调度的基础。

  本文以华为公司的相应产品为蓝本,介绍业界在虚拟机网络管理方面的技术应用。

  华为公司的虚拟机网络“指挥塔”nCenter(Network Center),和VM的管理器vCenter是兄弟。

  虚拟机网络管理一般包括虚拟资源管理和虚拟机迁移管理,其中虚拟资源管理是指物理和虚拟资源的信息采集和拓扑管理,物理和虚拟资源包含虚拟机、虚拟交换机、物理服务器、物理交换机。

  nCenter通过网管标准协议发现TOR,通过vCenter的开放接口从vCenter获取虚拟机信息(包括虚拟机和虚拟交换机的连接关系)。

  TOR通过LLDP、CDP等设备发现协议发现虚拟交换机,明确虚拟交换机和TOR的拓扑关系。

  综合上述信息,nCenter能够绘制出完整的物理、虚拟资源及拓扑。下图是nCenter上查看虚拟机网络拓扑的一个实例。

  图中38、40是TOR,下面的框分别是两台物理服务器,内部各有几台虚拟交换机和几个虚拟机。图中清晰简洁地呈现出了物理节点、虚拟节点,物理、虚拟的拓扑连接关系也清楚明了。故障定位有图可循,能够极大的提高管理维护效率,降低管理维护成本。

  拓扑管理还提供搜索功能,在大规模的网络中,也能方便快捷地搜索出虚拟机。

  虚拟机“起降”的指挥调度

  仅仅实现拓扑管理,还不能成为“指挥塔”。“指挥塔”还必须能够管理虚拟机的“起降”(迁移),在虚拟机“起降”时,网络必须能够按需配置、动态调整、及时就绪。

  每个虚拟机,根据其部署的具体业务,需要规划网络配置,包括:QoS、ACL等。在虚拟机部署前,需要先在nCenter上创建策略模版,策略模版被统一管理起来,虚拟机“起降”时,参数配置就可以从策略模版中获取。

  开放支持各种虚拟机“起降”

  IEEE的标准802.1Qbg有两种方案,一种是“带内管理”方案。如下图所示:

  其中VSI Manager是管理VSI(Virtual Station Interface)的配置信息,即上面说的虚拟机的策略模版。随路信令在802.1Qbg中定义了,包括:ECP(Edge Control Protocol)用于封装VDP协议;VDP(VSI Discovery and Configuration Protocol)用于VSI的发现与配置,基于ECP;和CDCP(S-Channel Discovery and Configuration Protocol)用于配置、创建和删除S-Channel(非必选)。

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