基于云計(jì)算的TRILL大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究

1、基于云計(jì)算的TRILL大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究基于云計(jì)算的TRILL大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)研究云計(jì)算是基于互聯(lián)網(wǎng)開展而來(lái)的一種增值效勞與交付形式。云計(jì)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(guò)互聯(lián)網(wǎng)實(shí)現(xiàn)的。目前，世界上著名的計(jì)算機(jī)業(yè)公司巨頭，如微軟、IB、亞馬遜等大型跨國(guó)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(lán)云Bluelud方案等，這些產(chǎn)品無(wú)不表達(dá)了云計(jì)算的商業(yè)價(jià)值。不僅如此，世界的科研機(jī)構(gòu)和高校的研究者們對(duì)云計(jì)算進(jìn)展了廣泛而又深化的研究。例如我國(guó)的清華大學(xué)與谷歌和華盛頓大學(xué)合作進(jìn)展云計(jì)算的學(xué)術(shù)合作方案，推動(dòng)云計(jì)算的普及

2、，加緊加快對(duì)云計(jì)算的研究。美國(guó)卡耐基梅隆大學(xué)等提出對(duì)數(shù)據(jù)密集型的超級(jí)計(jì)算DIS：DataIntensiveSuperputing進(jìn)展研究，本質(zhì)上也是對(duì)云計(jì)算相關(guān)技術(shù)展開研究。在云計(jì)算環(huán)境下，數(shù)據(jù)中心作為支持云計(jì)算的根底支撐機(jī)構(gòu)，一般采用分布式的方式對(duì)海量數(shù)據(jù)進(jìn)展存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)挖掘、關(guān)聯(lián)查詢、搜索等相關(guān)業(yè)務(wù)，效勞器之間的協(xié)同工作導(dǎo)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(jì)算的上層提供效勞的同時(shí)，一般采用虛擬化技術(shù)。數(shù)據(jù)的虛擬化更加使計(jì)算量大大提升，效勞器的吞吐量將會(huì)提升數(shù)倍，對(duì)效勞器的承載才能造成宏大的壓力。針對(duì)這種問(wèn)題，為了增加數(shù)據(jù)中心業(yè)務(wù)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(dòng)

3、態(tài)遷移的虛擬機(jī)技術(shù)。這些逐漸擴(kuò)大規(guī)模的海量數(shù)據(jù)以及優(yōu)質(zhì)效勞的需求，促進(jìn)了數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的演進(jìn)，大二層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)應(yīng)運(yùn)而生。1傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的局限性傳統(tǒng)的云計(jì)算數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中，生成樹協(xié)議STPSpanningTreePrtl，是二層網(wǎng)絡(luò)中一種常見(jiàn)的、使用廣泛的協(xié)議。為了保證網(wǎng)絡(luò)的可靠性，通常會(huì)采用冗余設(shè)備和冗余鏈路的方法，這樣就有形成環(huán)路的風(fēng)險(xiǎn)。然而二層網(wǎng)絡(luò)處于同一個(gè)播送域下，播送報(bào)文在環(huán)路中會(huì)反復(fù)持續(xù)傳送，形成播送風(fēng)暴，瞬間即可導(dǎo)致端口阻塞和設(shè)備癱瘓。因此，為了防止這種播送風(fēng)暴的危險(xiǎn)，同時(shí)又要防止環(huán)路的形成，只能將冗余的設(shè)備和鏈路轉(zhuǎn)變?yōu)閭浞莸脑O(shè)備和鏈路。詳細(xì)做法是，將冗余的設(shè)備端口在正常情況下阻塞

4、掉，不參與數(shù)據(jù)報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)。當(dāng)進(jìn)展轉(zhuǎn)發(fā)報(bào)文的設(shè)備、端口以及鏈路出現(xiàn)故障的時(shí)候，這些冗余的設(shè)備端口和鏈路才會(huì)被翻開，將網(wǎng)絡(luò)恢復(fù)正常使用。上述這些對(duì)設(shè)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(luò)規(guī)模一般只有幾十臺(tái)交換機(jī)。另外，這種傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)需要組建冗余的設(shè)備以及鏈路，造成的問(wèn)題是網(wǎng)絡(luò)資源的帶寬利用率大大降低。因此，對(duì)數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)展規(guī)劃時(shí)，要充分考慮帶寬、利用率以及可靠性等問(wèn)題，會(huì)盡可能對(duì)生成樹協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)進(jìn)展范圍的控制。2云計(jì)算中TRILL大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為理解決云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的STP組網(wǎng)局限性的問(wèn)題，TRILL便應(yīng)運(yùn)而生。TRILLTranspare

5、ntInternnetinfltsflinks，多鏈路透明互聯(lián)是IETF為實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心大二層擴(kuò)展制定的個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。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(lái)，用新的隧道封裝加載原來(lái)的L2報(bào)文之上，并且轉(zhuǎn)到新的地址進(jìn)展報(bào)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(shí)現(xiàn)本文由論文聯(lián)盟搜集整理兩點(diǎn)間多條途徑同時(shí)轉(zhuǎn)發(fā)流量EPEqualstultiPathing，類似IP網(wǎng)絡(luò)的平滑擴(kuò)展，快速收斂，防止播送風(fēng)暴，保持原有二層網(wǎng)絡(luò)配置的簡(jiǎn)潔性的優(yōu)勢(shì)，從而克制了傳統(tǒng)的STP等技術(shù)的缺乏，可以實(shí)現(xiàn)安康的大規(guī)模二層組網(wǎng)。下面分別從幾個(gè)方面分析云計(jì)算中組建TRILL大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。1數(shù)

6、據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。TRILL大二層網(wǎng)絡(luò)中，每臺(tái)設(shè)備均以自身的節(jié)點(diǎn)作為源節(jié)點(diǎn)，通過(guò)路由途徑計(jì)算，計(jì)算自己到其他所有節(jié)點(diǎn)的最短途徑。假設(shè)尋找最短途徑的結(jié)果存在多條等價(jià)鏈路，那么可以對(duì)單播路由表項(xiàng)進(jìn)展平衡負(fù)載，多條等價(jià)鏈路將負(fù)載平均分配到各自的鏈路上，減輕了每條鏈路的負(fù)載壓力。因此，當(dāng)數(shù)據(jù)中心進(jìn)展胖樹組網(wǎng)及多途徑轉(zhuǎn)發(fā)時(shí)，有效利用網(wǎng)絡(luò)帶寬。由于TRILL轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文時(shí)，可以實(shí)現(xiàn)EP和最短途徑，因此，TRILL大二層網(wǎng)絡(luò)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(luò)中，可以進(jìn)展自動(dòng)的分發(fā)樹樹根的選舉。每個(gè)RBridge簡(jiǎn)稱RB節(jié)點(diǎn)以分發(fā)樹樹根為源節(jié)點(diǎn)，計(jì)算到達(dá)所

7、有其他RB節(jié)點(diǎn)的最短途徑。因此，可以自動(dòng)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(gè)網(wǎng)絡(luò)將所有節(jié)點(diǎn)連接起來(lái)，以此來(lái)承載大二層網(wǎng)絡(luò)中未知單播、播送或組播數(shù)據(jù)報(bào)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(jìn)一步減輕臨時(shí)環(huán)路對(duì)網(wǎng)絡(luò)的影響，從而可以進(jìn)一步抑制環(huán)路風(fēng)暴的形成。防止環(huán)路的形成是TRILL支持大二層網(wǎng)絡(luò)的原因之一。3收斂行為。在傳統(tǒng)的二層網(wǎng)絡(luò)中，ETH頭部沒(méi)有TTL字段。在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)渥兓那闆r下，STP收斂速度很慢，有時(shí)甚至需要消耗幾十秒才可以到達(dá)收斂狀態(tài)，這樣便無(wú)法滿足云計(jì)算數(shù)據(jù)中心的高可靠性要求。而TRILL大二層網(wǎng)絡(luò)中，采用路由協(xié)議生成轉(zhuǎn)發(fā)表項(xiàng)，并且

8、TRILL頭部的Hp-unt字段可以允許形成短暫的臨時(shí)環(huán)路，因此，在網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)節(jié)點(diǎn)和鏈路故障的情況下，可以進(jìn)展快速的收斂。4部署方式。TRILL進(jìn)展網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化部署才能很強(qiáng)，其原因在于TRILL協(xié)議配置非常簡(jiǎn)單，許多配置參數(shù)可以自動(dòng)形成，很多TRILL協(xié)議進(jìn)展默認(rèn)設(shè)置；TRILL協(xié)議中，對(duì)單播、組播進(jìn)展統(tǒng)一控制，因此用戶只需維護(hù)一套協(xié)議即可，可維護(hù)性增強(qiáng)；因此，TRILL在大二層網(wǎng)絡(luò)中使用具備傳統(tǒng)二層網(wǎng)絡(luò)即插即用、方便易用的特點(diǎn)。3TRILL大二層網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用如圖1所示，描繪的是一個(gè)簡(jiǎn)單的TRILL園區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。該應(yīng)用中用五個(gè)RBRBridge構(gòu)成了整個(gè)TRILL園區(qū)的網(wǎng)絡(luò)。其工作原理是：數(shù)據(jù)從左側(cè)的IngressRBridge進(jìn)入TRILL園區(qū)的邊緣RBridge。這時(shí)，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(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)過(guò)程中，不會(huì)改變?cè)訑?shù)據(jù)的內(nèi)容。在Trillapus中進(jìn)展假設(shè)干步的轉(zhuǎn)發(fā)后，到達(dá)Trill網(wǎng)絡(luò)的邊緣，即目的RBridge，該RBridge上連著原始二層幀希望到達(dá)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)