数据中心多站点互联.doc

数据中心多站点互联 一、 云计算和虚拟化 在信息技术飞速发展的今天，新技术新理念层出不穷，而在IT界近几年最热的一个词无疑是“云计算”。那么什么是云计算呢？云计算的核心是计算虚拟化，从用户的角度来看，云计算是将计算资源，包括服务器、网络、存储，虚拟化为一片云，使得用户不需要关心资源是如何部署的，同时实现资源的按需分配和灵活扩容。云计算在某种程度上可以理解为一种租用服务的延伸。以前用户租用运营商的物理服务器，现在租用虚拟机、软件平台甚至是应用程序。 虚拟化技术又分为“多虚一”和“一虚多”两类。 早期的分布式计算是典型的多虚一，使用分布在不同地理位置的多台性能一般的服务器的剩余计算资源共同完成一个庞大的计算任务。当前应用广泛的互联网有哪些信誉好的足球投注网站业务，其后台就是通过多虚一技术完成的。还有我们熟悉的高可用性集群、负载均衡集群等集群技术，也是多虚一的代表，如图1所示。 图1：虚拟化之多虚一 一虚多技术很好理解，就是将一台物理服务器虚拟化成多台虚拟机。典型的技术实现方式如图2所示，厂商提供的虚拟化软件能够在底层操作系统之上部署一层Hypervisor层，Hypervisor可以看做是一套精简版的操作系统，用于直接调用底层硬件资源再分配给上层的虚拟操作系统。一虚多带来的好处也显而易见，即能够充分利用服务器的硬件资源，减少硬件成本和管理成本。一虚多技术因为其更加贴近普通用户的应用模式，且得到许多知名厂家的大力推广，目前的使用场景也十分广泛。 图2：虚拟化之一虚多 虚拟机的产生使得资源的调配更加灵活。虚拟机以文件的形式存在于物理服务器上，可以通过简单的拷贝文件的动作完成虚拟机位置的迁移，而不必移动物理服务器。典型的虚拟机迁移的应用场景例如：当物理服务器需要关机维护时，可以先将虚拟操作系统关机，然后将该虚拟机对应的文件拷贝到另外一台物理服务器上继续运行。但虚拟机文件通常非常大，这个拷贝的过程可能会长达数个小时。为了减少业务中断，一种称为VMotion的资源管理技术就产生了。管理员可以通过软件的一键操作实现虚拟机的迁移，VMotion的实现方式如图3所示：两台物理服务器使用共享存储来保存虚拟机文件，虚拟机迁移的实质是在两台物理服务器之间传递当前的服务状态信息而非文件拷贝，且同步过程中原虚拟机可以继续提供服务。当状态同步完成后，原物理服务器上的虚拟机会关闭，而新服务器上的虚拟机激活。使用VMotion能够将业务中断时间缩短到秒级。 图3：虚拟机迁移 二、 数据中心多站点 部署数据中心多站点的作用主要有两点，一是扩容，二是灾备。“云”的主要理念之一便是规模不受限制。随着服务器规模的不断增加，建设数据中心多站点成为扩容的必由之路。传统的多站点之间通过运营商网络三层互联（也称为前端网络），同时通过传输技术连接存储网络（也称为后端网络）实现站点间存储数据复制。站点间的前端网络有三种连接方式，如图4所示，分别是裸光纤、MPLS以及普通的IP互联。 图4：多站点互联 三、 跨站点二层网络 虚拟化技术的应用对数据中心网络提出了许多新的需求，体现在多站点环境中便是要求站点间除了传统的前端网络和后端网络之外，还需要存在二层网络互联。其主要原因有以下几点： （1）虚拟机迁移后，如果位于不同的三层网络中，则必须修改服务器的IP地址。但很多服务器应用并不允许随意修改IP地址。那么最直接的解决方案便是使得服务器VMotion之后仍然位于同一个二层网络中，即站点间存在二层网络互联。 （2）集群技术通常要求成员服务器之间通过二层网络互联，当集群规模扩展或考虑到高可靠性，可能将集群的成员服务器跨站点部署，这样就要求站点间存在二层网络互联。 （3）在数据中心扩容和搬迁过程中，给定时间内可能只能将一部分成员服务器搬迁至新数据中心，要求在过渡期内服务器不能修改IP地址，或者要求和老数据中心的成员服务器组成跨站点集群，即站点间必须存在二层网络互联。 四、 传统的跨站点二层互联方案 第二节介绍了站点间的三种连接方式。采用何种技术构建跨站点的二层网络实际上主要取决于站点间的连接方式。对应不同的站点间连接方式，传统的跨站点二层互联方案主要有三种，如表1所示： 站点间互联方式 跨站点二层互联方案 裸光纤 RPR或RRPP MPLS MPLS VPLS IP MPLS VPLS Over GRE 表1：跨站点二层互联方案 1. RPR/RRPP 站点间互联方式为裸光纤时，以站点为单位，为了避免星形拓扑中的中心站点单点故障，通常将站点连成环形，同时采用某种二层防环路技术。STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）由于其收敛时间长、部署和维护复杂，通常不被考虑。而裸光纤组成的环网中使用最多也最成熟的是RPR（Resilient Packet Ring，弹性分组环）或者RRPP（R