基于云計算的TRILL大二層網(wǎng)絡技術(shù)研究

1、基于云計算的TRILL大二層網(wǎng)絡技術(shù)研究基于云計算的TRILL大二層網(wǎng)絡技術(shù)研究云計算是基于互聯(lián)網(wǎng)開展而來的一種增值效勞與交付形式。云計算主要提供的是虛擬化的資源，并且用戶的獲得這種效勞的途徑是通過互聯(lián)網(wǎng)實現(xiàn)的。目前，世界上著名的計算機業(yè)公司巨頭，如微軟、IB、亞馬遜等大型跨國公司均發(fā)布了各自的云方案戰(zhàn)略。例如，亞馬遜的ASAaznebServies，IB公司與谷歌公司結(jié)合推出的藍云Bluelud方案等，這些產(chǎn)品無不表達了云計算的商業(yè)價值。不僅如此，世界的科研機構(gòu)和高校的研究者們對云計算進展了廣泛而又深化的研究。例如我國的清華大學與谷歌和華盛頓大學合作進展云計算的學術(shù)合作方案，推動云計算的普及

2、，加緊加快對云計算的研究。美國卡耐基梅隆大學等提出對數(shù)據(jù)密集型的超級計算DIS：DataIntensiveSuperputing進展研究，本質(zhì)上也是對云計算相關技術(shù)展開研究。在云計算環(huán)境下，數(shù)據(jù)中心作為支持云計算的根底支撐機構(gòu)，一般采用分布式的方式對海量數(shù)據(jù)進展存儲、數(shù)據(jù)挖掘、關聯(lián)查詢、搜索等相關業(yè)務，效勞器之間的協(xié)同工作導致大量的數(shù)據(jù)在效勞器間傳輸。數(shù)據(jù)中心在為云計算的上層提供效勞的同時，一般采用虛擬化技術(shù)。數(shù)據(jù)的虛擬化更加使計算量大大提升，效勞器的吞吐量將會提升數(shù)倍，對效勞器的承載才能造成宏大的壓力。針對這種問題，為了增加數(shù)據(jù)中心業(yè)務的可靠性、降低云效勞商和客戶的本錢，開發(fā)了在數(shù)據(jù)中心內(nèi)動

3、態(tài)遷移的虛擬機技術(shù)。這些逐漸擴大規(guī)模的海量數(shù)據(jù)以及優(yōu)質(zhì)效勞的需求，促進了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡架構(gòu)的演進，大二層網(wǎng)絡架構(gòu)應運而生。1傳統(tǒng)網(wǎng)絡架構(gòu)的局限性傳統(tǒng)的云計算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡中，生成樹協(xié)議STPSpanningTreePrtl，是二層網(wǎng)絡中一種常見的、使用廣泛的協(xié)議。為了保證網(wǎng)絡的可靠性，通常會采用冗余設備和冗余鏈路的方法，這樣就有形成環(huán)路的風險。然而二層網(wǎng)絡處于同一個播送域下，播送報文在環(huán)路中會反復持續(xù)傳送，形成播送風暴，瞬間即可導致端口阻塞和設備癱瘓。因此，為了防止這種播送風暴的危險，同時又要防止環(huán)路的形成，只能將冗余的設備和鏈路轉(zhuǎn)變?yōu)閭浞莸脑O備和鏈路。詳細做法是，將冗余的設備端口在正常情況下阻塞

4、掉，不參與數(shù)據(jù)報文的轉(zhuǎn)發(fā)。當進展轉(zhuǎn)發(fā)報文的設備、端口以及鏈路出現(xiàn)故障的時候，這些冗余的設備端口和鏈路才會被翻開，將網(wǎng)絡恢復正常使用。上述這些對設備端口和鏈路的控制，是由生成樹協(xié)議完成的。生成樹協(xié)議具有收斂性，所以生成樹協(xié)議的網(wǎng)絡規(guī)模一般只有幾十臺交換機。另外，這種傳統(tǒng)的網(wǎng)絡架構(gòu)需要組建冗余的設備以及鏈路，造成的問題是網(wǎng)絡資源的帶寬利用率大大降低。因此，對數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡進展規(guī)劃時，要充分考慮帶寬、利用率以及可靠性等問題，會盡可能對生成樹協(xié)議的網(wǎng)絡架構(gòu)進展范圍的控制。2云計算中TRILL大二層網(wǎng)絡技術(shù)為理解決云計算數(shù)據(jù)中心的STP組網(wǎng)局限性的問題，TRILL便應運而生。TRILLTranspare

5、ntInternnetinfltsflinks，多鏈路透明互聯(lián)是IETF為實現(xiàn)數(shù)據(jù)中心大二層擴展制定的個標準。TRILL協(xié)議的主要內(nèi)容是，將傳統(tǒng)的三層路由控制算法引入二層交換中來，用新的隧道封裝加載原來的L2報文之上，并且轉(zhuǎn)到新的地址進展報文轉(zhuǎn)發(fā)。新的地址具有與IP類似的路由屬性，即擁有可以實現(xiàn)本文由論文聯(lián)盟搜集整理兩點間多條途徑同時轉(zhuǎn)發(fā)流量EPEqualstultiPathing，類似IP網(wǎng)絡的平滑擴展，快速收斂，防止播送風暴，保持原有二層網(wǎng)絡配置的簡潔性的優(yōu)勢，從而克制了傳統(tǒng)的STP等技術(shù)的缺乏，可以實現(xiàn)安康的大規(guī)模二層組網(wǎng)。下面分別從幾個方面分析云計算中組建TRILL大二層網(wǎng)絡技術(shù)。1數(shù)

6、據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。TRILL大二層網(wǎng)絡中，每臺設備均以自身的節(jié)點作為源節(jié)點，通過路由途徑計算，計算自己到其他所有節(jié)點的最短途徑。假設尋找最短途徑的結(jié)果存在多條等價鏈路，那么可以對單播路由表項進展平衡負載，多條等價鏈路將負載平均分配到各自的鏈路上，減輕了每條鏈路的負載壓力。因此，當數(shù)據(jù)中心進展胖樹組網(wǎng)及多途徑轉(zhuǎn)發(fā)時，有效利用網(wǎng)絡帶寬。由于TRILL轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報文時，可以實現(xiàn)EP和最短途徑，因此，TRILL大二層網(wǎng)絡中可以有著高效的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)效率，可以有效的提升數(shù)據(jù)中心的吞吐量。2抑制環(huán)路形成。TRILL大二層網(wǎng)絡中，可以進展自動的分發(fā)樹樹根的選舉。每個RBridge簡稱RB節(jié)點以分發(fā)樹樹根為源節(jié)點，計算到達所

7、有其他RB節(jié)點的最短途徑。因此，可以自動構(gòu)建成為整網(wǎng)共享的組播分發(fā)樹，基于該共享的分發(fā)樹，整個網(wǎng)絡將所有節(jié)點連接起來，以此來承載大二層網(wǎng)絡中未知單播、播送或組播數(shù)據(jù)報文，防止環(huán)路的形成。另外，TRILL協(xié)議的頭部有Hpunt字段，這樣可以進一步減輕臨時環(huán)路對網(wǎng)絡的影響，從而可以進一步抑制環(huán)路風暴的形成。防止環(huán)路的形成是TRILL支持大二層網(wǎng)絡的原因之一。3收斂行為。在傳統(tǒng)的二層網(wǎng)絡中，ETH頭部沒有TTL字段。在網(wǎng)絡拓撲變化的情況下，STP收斂速度很慢，有時甚至需要消耗幾十秒才可以到達收斂狀態(tài)，這樣便無法滿足云計算數(shù)據(jù)中心的高可靠性要求。而TRILL大二層網(wǎng)絡中，采用路由協(xié)議生成轉(zhuǎn)發(fā)表項，并且

8、TRILL頭部的Hp-unt字段可以允許形成短暫的臨時環(huán)路，因此，在網(wǎng)絡出現(xiàn)節(jié)點和鏈路故障的情況下，可以進展快速的收斂。4部署方式。TRILL進展網(wǎng)絡自動化部署才能很強，其原因在于TRILL協(xié)議配置非常簡單，許多配置參數(shù)可以自動形成，很多TRILL協(xié)議進展默認設置；TRILL協(xié)議中，對單播、組播進展統(tǒng)一控制，因此用戶只需維護一套協(xié)議即可，可維護性增強；因此，TRILL在大二層網(wǎng)絡中使用具備傳統(tǒng)二層網(wǎng)絡即插即用、方便易用的特點。3TRILL大二層網(wǎng)絡的應用如圖1所示，描繪的是一個簡單的TRILL園區(qū)的網(wǎng)絡。該應用中用五個RBRBridge構(gòu)成了整個TRILL園區(qū)的網(wǎng)絡。其工作原理是：數(shù)據(jù)從左側(cè)的IngressRBridge進入TRILL園區(qū)的邊緣RBridge。這時，二層數(shù)據(jù)幀被封裝為Trill數(shù)據(jù)幀，在TRILL園區(qū)網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)發(fā)過程中，不會改變原二層數(shù)據(jù)的內(nèi)容。在Trillapus中進展假設干步的轉(zhuǎn)發(fā)后，到達Trill網(wǎng)絡的邊緣，即目的RBridge，該RBridge上連著原始二層幀希望到達的目的終端，稱該RBridge為EgressRBridge。在EgressRBridge上從TRILL幀中解析出原始二層數(shù)