基于sdn實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，其中包括云服務(wù)管理平臺(tái)，用以對(duì)任務(wù)和虛擬化資源進(jìn)行云端管理；數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)，用以在數(shù)據(jù)中心物理網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行虛擬網(wǎng)絡(luò)功能和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)，用以通過分布式的SDN控制器分別與所述的云服務(wù)管理平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行交互和管理。采用該種結(jié)構(gòu)的基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，提供一種簡(jiǎn)潔而優(yōu)雅的方式將物理網(wǎng)絡(luò)虛擬化并與虛擬環(huán)境對(duì)接，簡(jiǎn)化低層服務(wù)的開通，減少網(wǎng)絡(luò)配置的時(shí)間、代價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)；能通過簡(jiǎn)單的配置開通和管理網(wǎng)絡(luò)和安全服務(wù)，并建立服務(wù)鏈，大大增強(qiáng)用戶部署和使用網(wǎng)絡(luò)資源的效率和敏捷性，具有更廣泛的應(yīng)用范圍。
【專利說明】
基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及數(shù)據(jù)中心技術(shù)領(lǐng)域，具體是指一種基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前的數(shù)據(jù)中心正面臨著成本，速度，整合，安全，能源管理等一系列挑戰(zhàn)，并正在經(jīng)歷著巨大的轉(zhuǎn)變。大部分的數(shù)據(jù)中心的能力提升高度依賴硬件設(shè)備，受限于持續(xù)增長(zhǎng)的設(shè)備采購(gòu)和維護(hù)成本，以及場(chǎng)地，空間，電力，冷卻等方面的制約，另一方面，頻繁的網(wǎng)絡(luò)配置不利于業(yè)務(wù)的快速開通，而且也提高了維護(hù)成本，同時(shí)，VLAN的數(shù)目受到限制，復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)導(dǎo)致云計(jì)算的智能及靈活性無法充分體現(xiàn)，資產(chǎn)隔離產(chǎn)生的可用性降低，導(dǎo)致資源浪費(fèi)等等，也是傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心面臨的問題和挑戰(zhàn)。
[0003]而網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的引入，則可以為數(shù)據(jù)中心的部署和維護(hù)帶來很多的好處:
[0004](I)完全獨(dú)立于硬件；
[0005](2)靈活的進(jìn)行創(chuàng)建，刪除，擴(kuò)展，以及收縮；
[0006](3)應(yīng)用是透明的；
[0007](4)擴(kuò)展性強(qiáng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的是克服了上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種能夠?qū)崿F(xiàn)將物理網(wǎng)絡(luò)虛擬化與虛擬環(huán)境對(duì)接、簡(jiǎn)化低層服務(wù)的開通、減少網(wǎng)絡(luò)配置的時(shí)間、代價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)、具有更廣泛應(yīng)用范圍的基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)。
[0009]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具有如下構(gòu)成:
[0010]該基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，其主要特點(diǎn)是，所述的系統(tǒng)包括:
[0011 ]云服務(wù)管理平臺(tái)，用以對(duì)任務(wù)和虛擬化資源進(jìn)行云端管理；
[0012]數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)，用以在數(shù)據(jù)中心物理網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行虛擬網(wǎng)絡(luò)功能和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；
[0013]數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)，用以通過分布式的SDN控制器分別與所述的云服務(wù)管理平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行交互和管理。
[0014]較佳地，所述的數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)通過REST協(xié)議從所述的云服務(wù)管理平臺(tái)獲取任務(wù)配置信息。
[0015]較佳地，所述的數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)通過Xmpp/Openfl ow協(xié)議控制所述的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)的虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
[0016]較佳地，所述的云服務(wù)管理平臺(tái)基于OpenStack對(duì)任務(wù)及虛擬化資源進(jìn)行云端管理。
[0017]較佳地，所述的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)基于overlay技術(shù)在數(shù)據(jù)中心物理網(wǎng)絡(luò)上虛擬出虛擬網(wǎng)絡(luò)，以及利用overlay通道進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0018]較佳地，所述的數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)包括:
[0019]分析節(jié)點(diǎn)，用以獲取數(shù)據(jù)中心物理網(wǎng)絡(luò)和虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息和相關(guān)狀態(tài)，并將分析結(jié)果發(fā)送至所述的云服務(wù)管理平臺(tái)；
[0020]配置節(jié)點(diǎn)，用以接收所述的云服務(wù)管理平臺(tái)發(fā)送的任務(wù)配置信息并發(fā)送至所述的控制節(jié)點(diǎn)；
[0021]控制節(jié)點(diǎn)，用以根據(jù)所述的任務(wù)配置信息對(duì)所述的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)的虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理。
[0022]更佳地，所述的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)的虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括計(jì)算節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、物理服務(wù)節(jié)點(diǎn)和NFV服務(wù)節(jié)點(diǎn)。
[0023]采用了該發(fā)明中的基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，具有如下有益效果:
[0024](I)提供一種簡(jiǎn)潔而優(yōu)雅的方式將物理網(wǎng)絡(luò)虛擬化并與虛擬環(huán)境對(duì)接，簡(jiǎn)化低層服務(wù)的開通，減少網(wǎng)絡(luò)配置的時(shí)間、代價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)；
[0025](2)能通過簡(jiǎn)單的配置開通和管理網(wǎng)絡(luò)和安全服務(wù)，并建立服務(wù)鏈，大大增強(qiáng)用戶部署和使用網(wǎng)絡(luò)資源的效率和敏捷性；
[0026](3)幫助用戶快速的進(jìn)行故障定位和診斷，讓用戶能更智能和有效的管理網(wǎng)絡(luò)；
[0027](4)與多廠商的交換機(jī)和路由器集成，提供了用戶在不影響底層物理網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和投資的情況下迀移到SDN的快速通道。
【附圖說明】
[0028]圖1為本發(fā)明的基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]圖2為本發(fā)明的基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)各個(gè)部分之間交互的示意圖。
[0030]圖3為本發(fā)明的云服務(wù)管理平臺(tái)、數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0031]圖4為本發(fā)明的數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)的工作過程的示意圖。
[0032]圖5為本發(fā)明的基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化主要功能分層示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了能夠更清楚地描述本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容，下面結(jié)合具體實(shí)施例來進(jìn)行進(jìn)一步的描述。
[0034]本發(fā)明提供了一個(gè)基于SDN(Software Defined Network，軟件定義網(wǎng)絡(luò))的數(shù)據(jù)中心虛擬化平臺(tái)。該方案架構(gòu)由三部分組成:云服務(wù)管理平面，數(shù)據(jù)中心控制平面，以及數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平面，其中:
[0035]云服務(wù)管理平臺(tái)，用以對(duì)任務(wù)和虛擬化資源進(jìn)行云端管理；
[0036]數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)，用以在數(shù)據(jù)中心物理網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行虛擬網(wǎng)絡(luò)功能和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；
[0037]數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)，用以通過分布式的SDN控制器分別與所述的云服務(wù)管理平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行交互和管理。
[0038]在一種較佳的實(shí)施方式中，所述的數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)通過REST協(xié)議從所述的云服務(wù)管理平臺(tái)獲取任務(wù)配置信息。所述的數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)通過Xmpp/Openflow協(xié)議控制所述的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)的虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。
[0039]在一種較佳的實(shí)施方式中，所述的云服務(wù)管理平臺(tái)基于OpenStack對(duì)任務(wù)及虛擬化資源進(jìn)行云端管理。
[0040]在一種較佳的實(shí)施方式中，所述的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)基于overlay技術(shù)在數(shù)據(jù)中心物理網(wǎng)絡(luò)上虛擬出虛擬網(wǎng)絡(luò)，以及利用overlay Tunnel(覆蓋通道)進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0041 ]在一種較佳的實(shí)施方式中，所述的數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)包括:
[0042]分析節(jié)點(diǎn)，用以獲取數(shù)據(jù)中心物理網(wǎng)絡(luò)和虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息和相關(guān)狀態(tài)，并將分析結(jié)果發(fā)送至所述的云服務(wù)管理平臺(tái)；
[0043]配置節(jié)點(diǎn)，用以接收所述的云服務(wù)管理平臺(tái)發(fā)送的任務(wù)配置信息并發(fā)送至所述的控制節(jié)點(diǎn)；
[0044]控制節(jié)點(diǎn)，用以根據(jù)所述的任務(wù)配置信息對(duì)所述的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)的虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，所述的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)的虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括計(jì)算節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、物理服務(wù)節(jié)點(diǎn)和NFV服務(wù)節(jié)點(diǎn)。
[0045]其中，如圖1所示，云服務(wù)管理平面作為虛擬化管理平臺(tái)，利用OpenStack(—個(gè)由NASA(美國(guó)國(guó)家航空航天局)和Rackspace合作研發(fā)并發(fā)起的，以Apache許可證授權(quán)的自由軟件和開放源代碼項(xiàng)目)對(duì)任務(wù)及虛擬化資源進(jìn)行云端管理;數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平面則利用虛擬化功能在數(shù)據(jù)中心物理網(wǎng)絡(luò)上實(shí)現(xiàn)虛擬交換機(jī)、虛擬路由器、以及其他一些虛擬網(wǎng)絡(luò)功能，并根據(jù)控制平面的要求，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。而數(shù)據(jù)中心控制平面則是通過分布式的SDN控制器，分別與虛擬化管理平臺(tái)以及虛擬網(wǎng)絡(luò)功能進(jìn)行交互和管理。
[0046]該方案可以實(shí)現(xiàn)與數(shù)據(jù)中心服務(wù)商自有的控制平面和數(shù)據(jù)平面對(duì)接。
[0047]通過這套方案，可以實(shí)現(xiàn):
[0048]邏輯網(wǎng)絡(luò)跨越服務(wù)器、機(jī)架、集群和數(shù)據(jù)中心；
[0049]虛擬機(jī)能在網(wǎng)絡(luò)中迀移而無需修改安全策略、負(fù)載均衡等；
[0050]新的工作負(fù)荷或網(wǎng)絡(luò)無需重新規(guī)劃物理網(wǎng)絡(luò)；
[0051 ]物理網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)失效不會(huì)影響工作負(fù)荷；
[0052]租戶的MAC地址和IP地址完全私有；
[0053]租戶的配置錯(cuò)誤不會(huì)影響其他租戶或應(yīng)用；
[0054]虛擬層的任何錯(cuò)誤不會(huì)傳播到物理層。
[0055]其中，如圖2所示，數(shù)據(jù)中心控制平面由分布式的SDN控制器構(gòu)成，數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平面采用overlay(覆蓋)技術(shù)在物理網(wǎng)絡(luò)上虛擬出一個(gè)層疊的虛擬網(wǎng)絡(luò)。SDN控制器通過REST協(xié)議從管理平面獲取任務(wù)配置信息，并通過Xmpp/Openflow協(xié)議控制數(shù)據(jù)平面的虛擬化節(jié)點(diǎn)，利用Overlay Tunnel(覆蓋通道)，進(jìn)行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，包括虛擬路由器之間的轉(zhuǎn)發(fā)以及虛擬路由器與DC PE之間的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。
[0056]在本系統(tǒng)中，SDN控制器通過REST API與管理平面交互，通過Xmpp/Openflow與數(shù)據(jù)平面交互。
[0057]虛擬路由器上擁有本地VM(Virtual Machine，虛擬機(jī))所屬VPC(Virtual PathConnect 1n，虛擬路徑連接)的所有路由信息，可獨(dú)立決定報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)路徑，或轉(zhuǎn)發(fā)到其他虛擬路由器，或轉(zhuǎn)發(fā)到數(shù)據(jù)中心網(wǎng)關(guān)，而不需要packet-1n到控制器；
[0058]控制器僅負(fù)責(zé)從vRouter、其他控制器及數(shù)據(jù)中心PE學(xué)習(xí)收斂路由信息，并分發(fā)到對(duì)應(yīng)的vRouter;
[0059]既可以釋放控制器處理壓力，增強(qiáng)控制器的vRouter管理能力，又可以規(guī)避控制器成為數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流量處理瓶頸，提高SDN網(wǎng)絡(luò)性能。
[0060 ] 該系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖3所示，SDN控制器中，控制節(jié)點(diǎn)通過XMPP、Openf I ow等協(xié)議，與數(shù)據(jù)平面的計(jì)算節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)和NFV(Network Funct1ns Virtualizat1n，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化)服務(wù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行交互;而通過REST API與管理平面進(jìn)行交互。
[0061]控制器模塊和協(xié)議如圖4所示，在SDN控制器中，分為分析節(jié)點(diǎn)、配置節(jié)點(diǎn)、以及控制節(jié)點(diǎn)。分析節(jié)點(diǎn)獲取數(shù)據(jù)中心物理網(wǎng)絡(luò)以及虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息及相關(guān)狀態(tài)，并將分析結(jié)果上傳至云服務(wù)管理平臺(tái)。而云服務(wù)管理平臺(tái)進(jìn)行云編排，并通過OpenStack協(xié)議，將任務(wù)的配置信息發(fā)送至配置節(jié)點(diǎn)，配置節(jié)點(diǎn)根據(jù)配置信息，指揮控制節(jié)點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)平臺(tái)的計(jì)算節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、物理服務(wù)節(jié)點(diǎn)、以及NFV服務(wù)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理，控制數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)。
[0062]在系統(tǒng)中，其網(wǎng)絡(luò)虛擬化主要功能分層如圖5所示。
[0063]采用了該發(fā)明中的基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，具有如下有益效果:
[0064](I)提供一種簡(jiǎn)潔而優(yōu)雅的方式將物理網(wǎng)絡(luò)虛擬化并與虛擬環(huán)境對(duì)接，簡(jiǎn)化低層服務(wù)的開通，減少網(wǎng)絡(luò)配置的時(shí)間、代價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)；
[0065](2)能通過簡(jiǎn)單的配置開通和管理網(wǎng)絡(luò)和安全服務(wù)，并建立服務(wù)鏈，大大增強(qiáng)用戶部署和使用網(wǎng)絡(luò)資源的效率和敏捷性；
[0066](3)幫助用戶快速的進(jìn)行故障定位和診斷，讓用戶能更智能和有效的管理網(wǎng)絡(luò)；
[0067](4)與多廠商的交換機(jī)和路由器集成，提供了用戶在不影響底層物理網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)和投資的情況下迀移到SDN的快速通道。
[0068]在此說明書中，本發(fā)明已參照其特定的實(shí)施例作了描述。但是，很顯然仍可以作出各種修改和變換而不背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，說明書和附圖應(yīng)被認(rèn)為是說明性的而非限制性的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，其特征在于，所述的系統(tǒng)包括: 云服務(wù)管理平臺(tái)，用以對(duì)任務(wù)和虛擬化資源進(jìn)行云端管理； 數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)，用以在數(shù)據(jù)中心物理網(wǎng)絡(luò)上執(zhí)行虛擬網(wǎng)絡(luò)功能和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)； 數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)，用以通過分布式的SDN控制器分別與所述的云服務(wù)管理平臺(tái)和數(shù)據(jù)中心服務(wù)平臺(tái)進(jìn)行交互和管理。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)通過REST協(xié)議從所述的云服務(wù)管理平臺(tái)獲取任務(wù)配置信息。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)通過Xmpp/Openf low協(xié)議控制所述的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)的虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，其特征在于，所述的云服務(wù)管理平臺(tái)基于OpenStack對(duì)任務(wù)及虛擬化資源進(jìn)行云端管理。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)基于overlay技術(shù)在數(shù)據(jù)中心物理網(wǎng)絡(luò)上虛擬出虛擬網(wǎng)絡(luò)，以及利用over lay通道進(jìn)行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)中心控制平臺(tái)包括: 分析節(jié)點(diǎn)，用以獲取數(shù)據(jù)中心物理網(wǎng)絡(luò)和虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的信息和相關(guān)狀態(tài)，并將分析結(jié)果發(fā)送至所述的云服務(wù)管理平臺(tái)； 配置節(jié)點(diǎn)，用以接收所述的云服務(wù)管理平臺(tái)發(fā)送的任務(wù)配置信息并發(fā)送至所述的控制節(jié)點(diǎn)； 控制節(jié)點(diǎn)，用以根據(jù)所述的任務(wù)配置信息對(duì)所述的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)的虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)進(jìn)行管理。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于SDN實(shí)現(xiàn)虛擬化數(shù)據(jù)中心的系統(tǒng)，其特征在于，所述的數(shù)據(jù)中心數(shù)據(jù)平臺(tái)的虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)包括計(jì)算節(jié)點(diǎn)、網(wǎng)關(guān)節(jié)點(diǎn)、物理服務(wù)節(jié)點(diǎn)和NFV服務(wù)節(jié)點(diǎn)。
【文檔編號(hào)】H04L29/08GK106027626SQ201610315621
【公開日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年5月12日
【發(fā)明人】尹菲, 逯利軍, 錢培專, 李克民
【申請(qǐng)人】賽特斯信息科技股份有限公司