2017年12月4日 星期一

機房建置網絡虛擬化技術演進過程

機房建置網絡虛擬化技術已經成爲這幾年在網絡領域炒的最火的技術之一,虛擬化已經成爲數據中心建設所必須要考慮的重要方面。
 機房建置
其實,網絡虛擬化技術可不是這幾年纔出來的,也不是隻有SDN這一種,甚至在網絡出現之初,就有虛擬化的技術了,只是那時候的虛擬化技術僅僅側重於網絡設備的管理上,數據轉發層面還沒有轉控分離。
數據中心之所以要引入和發展虛擬化技術,本質是爲了提升網絡管理水平,提高網絡運維效率。
隨着數據中心的網絡規模越來越大,需要管理的網絡設備越來越多,提高網絡運維水平勢在必行。
一個數據中心增加一百臺網絡設備時,運維的人員若可以做到不增加或者少增加,這就是提升運維效率的最直接體現。
下面,我們就來詳細說一說在SDN到來之前,網絡虛擬化經歷了哪些技術演進過程。
LLDP技術
LLDP(Link Layer Discovery Protocol)叫鏈路層發現協議,在2005年就成爲了IEEE802.1AB標準,它是一種鄰近發現協議。
LLDP協議使得接入網絡的每臺設備將其主要能力、管理地址、設備標識,接口標識等信息發送給接入同一個局域網絡的其它設備。
當一個設備從網絡中接收到其它設備的這些LLDP信息時,它就將這些信息以MIB形式存儲起來,這些MIB信息可用於發現設備的物理拓撲結構以及管理配置信息。
LLDP在數據中心網絡中應用很廣,即便是現在也使用頗多,最好用的地方在於網絡設備都有很多端口,這些端口連接着不同的設備,有個地方設備級聯了好多層,這些端口都連的什麼設備,通過LLDP協議獲取後一目瞭然,簡直就是網絡互連的電子標籤,這個要是靠人到設備旁看線上的互連標識效率太低,很多數據中心都是遠程管理,也不可能到現場機房去查看,所以LLDP成爲運維的人員日常使用率最高的技術。
集羣技術
LLDP協議僅能進行信息通告,它被用於通告一個設備的信息並可以獲得其它設備的信息,進而獲得整個網絡的設備互連情況,但LLDP無法對遠端設備進行配置更改,它只提供了關於網絡拓撲以及管理配置的信息。
這使得LLDP無法完全滿足數據中心網絡運維的需求,於是集羣技術出現了。
網絡集羣技術因爲要對網絡設備進行管理和配置,所以多是私有協議。
比如:華爲的HGMP(Huawei Group Management Protocol),思科的CMS(Cluster Management Suite)。
集羣技術可以解決大量設備配置維護量大、IP資源浪費嚴重的問題。
它只需要在管理設備上配置一個公網IP地址,就可以實現對多個網絡設備進行配置和管理,不需要登錄到每個成員設備的配置口上進行配置。
集羣技術減少了網絡部署初期的人工配置量,實現網絡設備的即插即用,提升了網絡部署效率。
不過,集羣技術都是私有技術,這限制了它的未來發展空間,尤其是現在可替代的技術很多,集羣技術已經少有人用了。
再有這種可以任意修改其它網絡設備的配置,有時並不是好事,會因爲誤配置而導致業務中斷,這些都使得集羣技術使用的越來越少,在現在的數據中心網絡中已經難尋到它的蹤影了。
設備虛擬化技術
集羣技術已經無法滿足數據中心對網絡的管理和控制了,於是出現了設備級的虛擬化技術。
設備虛擬化是指通過軟件技術將相同的或者相似的兩臺或多臺網絡設備虛擬化爲一臺設備進行管理,如此可以提升設備的管理效率,還可以將虛擬化的設備再分割成幾個小的虛擬網絡設備,便於使用。
虛擬化技術最早是由思科設計提出的,在思科的盒式交換機上最早實現,將幾臺盒式設備虛擬化爲一臺設備,這樣便於管理,同時虛擬化的設備的端口密度和轉發能力都得到了提升。
設備虛擬化內部跑的都是私有協議,所以不同廠商的設備之間是無法虛擬化的,若數據中心想要部署虛擬化,則必須要採購一個廠商的相同型號的多臺設備,無形中增加了數據中心的投入成本,但虛擬化技術能夠帶來的好處也是顯而易見的,所以在數據中心裏,虛擬化的設備很多,即使在現在的數據中心機房裏,虛擬化的設備也是到處可見。
不過,虛擬化技術也有限制,虛擬化到一起的設備給升級軟件版本帶來很大難度,很多時候都要中斷業務升級,虛擬化也增加了單臺設備的CPU處理負擔,要支持虛擬化技術需要設備具備較強的CPU和內存。
1BR技術
設備虛擬化技術對進行虛擬化的設備要求較高,型號要類似,還是私有實現,無法實現不同廠商的設備之間虛擬化,這大大降低了數據中心使用設備虛擬化技術的熱情。
數據中心是不可能只採購一家網絡廠商的設備,至少要兩家或者三家,這樣在幾家之間做平衡,避免將雞蛋放在一個籃子裏,降低風險。
要打通不同廠家的網絡設備,形成一個虛擬化的網絡,1BR技術出現了。
1BR是2011年發佈的國際標準,全面設計了網絡設備虛擬化的實現,最重要的一點是它打破了廠商壁壘,是一套公有協議,允許所有的網絡廠商設備之間進行虛擬化。
1BR理論上可以將所有的網絡設備都級聯起來,虛擬化成爲一臺超級大的網絡設備,對設備數量沒有限制,這要比設備虛擬化技術使用規模要大得多。
1BR也實現了所有網絡設備之間鬆耦合,只要設備之間的端口UP起來,端口上使用了1BR協議,就可以完成虛擬化,端口DOWN了,設備之間虛擬化自動分拆,使用起來非常靈活,所以1BR獲得了一些數據中心用戶的青睞。
不過,1BR是2011年才提出的標準,到現在也才6年,時間還不算長,技術本身也存在一些未解決的問題,這限制了1BR技術的發展。
以上這些虛擬化技術都爲數據中心的網絡管理帶來了便利,有些技術現在數據中心裏還有廣泛使用,SDN的到來不可能將這些虛擬化技術全部代替。
在以後的日子裏,必將長期共同存在。

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