电信运营商云平台试点虚拟交换机项目

电信运营商云平台试点虚拟交换机目录1. 建设背景 (3)2. 建设需求 (3)2.1 业务需求 (3)2.2 建设目标 (4)3. 总体建设方案 (4)4. 本期工程需求 (5)5. 总体网络整合实施方案建议 (5)5.1 第一阶段 (5)5.2 第二阶段 (5)5.3 第三阶段 (5)5.4 第四阶段 (5)6. 思科数据中心部署和关键技术 (6)6.1 数据中心前端虚拟化 (10)6.2 数据中心后端虚拟化 (20)1.建设背景目前数据中心正在经历云计算、服务器虚拟化、光纤存储与IP交换设备整合的变革。

为此数据中心交换设备也正在发生巨大变革，传统的交换设备正在被速度更快、更灵活的数据中心交换机所取代。

以往的变革只是单一地依靠提高接口的吞吐能力，但现在我们还需要通过创造更低的延时、取消生成树以及支持新的存储协议这些改革构造更加灵活、更低成本的数据中心。

未来，网络将融合为统一的交换结构，数据、计算及存储“三网合一”将是数据中心的发展方向。

随着中国运营商全业务运营，各类业务快速发展，业务产品不断丰富，系统数量迅速增长，已经形成了基于业务平台的自用数据中心。

对于业务平台数据中心而言，平台数量众多、IT及IP设备规模庞大、网络组织复杂，迫切需要在网络层面实施改造，规范业务系统互联，优化组网结构，提升网络安全性，全网集中管理，统一策略QoS调度，提升设备投资经济效益。

在2010年现场试验基础上，集团公司启动2011年云计算技术综合现场试验，根据中国运营商自身业务特点，技术成熟度和可见的市场需求，进一步研究和验证云计算技术，为今后在集团内积极稳妥地引入云计算业务，规模建设云计算平台提供参考依据。

浙江公司为了承接集团公司关于云计算规模运营的试点要求，并提前做好技术储备，启动了云计算的研究与规划工作。

前期通过对云计算测试环境的搭建、运行、测试，基本摸索了云计算的核心技术（虚拟化技术、资源统一管理、资源调度、业务在线迁移等），逐步探索确定了符合我省实际情况的云计算发展道路。

同时，为加快云计算技术的落地运营，围绕集团公司规模运营、系统推进的要求，结合集团公司整体试点要求，浙江公司考虑市场和用户调研、产品和服务规划、IT支撑系统配套等因素，启动了浙江公司现场试验试点工程，通过试点工程，结合试点内容要求，完成浙江公司云计算技术在网内的布局，为今后云计算发展奠定基础。

2.建设需求2.1业务需求在传统的数据中心中，往往存在着两张网络：一张数据网，还有一张是存储网络(SAN)。

目前数据中心正在经历云计算、服务器虚拟化、光纤存储与IP交换设备整合的变革。

未来网络将融合为统一的交换结构，数据、计算及存储“三网合一”将是数据中心的发展方向。

IP与存储整合的的直接结果就是就是要求交换机低延时而且不丢包，要求核心设备具备更低的延时、更高的可靠性、更快的吞吐能力。

同时要求取消生成树以及支持FCoE和DCB等新的标准，所有这些改革将构造出更加灵活、更低成本的数据中心。

面对高负荷、大突发、流量模型复杂等数据中心应用场景特点，就需要交换机采用无阻塞交换架构，从而保证在任何流量特征的环境下，交换网提供“无损”交换。

当前的千兆接入、万兆骨干已经是普遍构建的网络架构，随着成本的持续下降，万兆技术也开始从网络的核心，推进到网络边缘，推进到服务器、存储设备上。

对于业务而言，随着业务产品的丰富、高带宽业务的开展、用户规模不断增加，千兆、万兆端口将成为业务平台接入的主流，从而对核心设备的千兆、万兆端口密度提出了更高的要求，而且还要能平滑支持40/100GB。

2.2建设目标解决业务网络数据核心网存在的问题，提升网络承载能力，保障系统安全性。

响应集团积极跟进云计算技术要求，从网络层面整合入手实现“大二层、无阻塞、高安全、易管理”。

整个网络应具备以下特点：✓高性能：适应云计算，满足业务大容量、高扩展、全线速转发，支持较高密度10GE端口，未来可以平滑升级支持40G/100G接口。

✓高安全：通过安全域划分、集中部署策略，提供网络安全管理、业务安全互访、接入安全控制等。

✓高可靠：保障业务数据、管理控制、虚拟机迁移和存储数据四类数据传输通道可靠性和安全性。

提供设备和链路冗余、故障检测。

✓高可用：网络设计和设备配置均按照双备份要求进行，在网络连接上消除单点故障，提供关键设备的故障切换。

关键网络设备之间的物理链路采用双路冗余连接，按照负载均衡方式或active-active方式工作。

关键主机可采用双路网卡来增加可靠性。

全冗余的方式使系统达到99.999%的运营商级可靠性。

✓高保障：全网集中管理，统一策略QoS调度，业务优先级分类，高优先级资源预留及优先转发。

✓高响应：缩短今后网络层面工程建设响应时间，提升设备投资经济效益。

3.总体建设方案整个业务平台主要集中于杭州和绍兴，目标是形成四个节点、一个平不同的机房，能够支持不同节点之间虚拟机的迁移和服务器集群。

业务平台组织结构如下所示：每个节点设置核心交换机和安全控制设备，分别通过独立出口至163、CN2（C网和软交换网）和DCN核心节点。

交换机实现核心生产区业务的接入和汇聚，同时具备同一平面跨节点的内部互联和出口流量的外部互联。

为各区域之间提供了高速无阻塞交换。

4.本期工程需求本期工程根据近期业务发展的需要，计划在数据中心核心层部署4台核心交换机作为试点实施网络整合。

5.总体网络整合实施方案建议5.1第一阶段：先搭建网络系统，每个数据中心部署两台Nexus 7000核心交换机作为双核心，连入原数据中心核心路由器，保持原有系统和新系统共存并在新网络系统上接入新平台。

可以采用VDC技术用一个VDC与核心路由器互联，另外一个VDC作为与不同地点的数据中心互联。

5.2第二阶段新系统单点和网络测试结束后可把原有系统中的无防护的平台接入新系统。

5.3第三阶段逐步迁移原有系统中有防护设备的平台，逐步启用新系统。

5.4第四阶段统一采用安全策略安全加固部署，原有平台的防火墙取消，进一步整合优化平台。

6.思科数据中心部署和关键技术数据中心的发展正在经历从整合，虚拟化到自动化的演变，基于云计算的数据中心是未来的更远的目标。

整合是基础，虚拟化技术为自动化、云计算数据中心的实现提供支持。

数据中心的虚拟化有很多的技术优点：可以通过整合或者共享物理资产来提高资源利用率，调查公司的结果显示，全球多数的数据中心的资源利用率在15%～20%之间，通过整合、虚拟化技术可以实现50%～60%的利用率;通过虚拟化技术可以实现节能高效的绿色数据中心，如可以减少物理设备、电缆，空间、电力、制冷等的需求;可以实现对资源的快速部署以及重部署以满足业务发展需求。

数据中心虚拟化的简单示意图。

数据中心的资源，包括服务器资源、I/O资源、存储资源组成一个资源池，通过上层的管理、调度系统在智能的虚拟化的网络结构上实现将资源池中的资源根据应用的需求分配到不同的应用处理系统。

虚拟化数据中心可以实现根据应用的需求让数据中心的物理IT资源流动起来，更好的为应用提供资源调配与部署。

数据中心虚拟化发展的第一个阶段是通过整合实现服务器和应用的虚拟化服务，这阶段的数据中心也是很多公司已经做的或正要做的。

在这一阶段，数据中心虚拟化实现的是区域内的虚拟化，表现为数据中心的服务如网络服务、安全服务、逻辑服务还是与物理服务器的部署相关联;虚拟机上的VLAN与网络交换层上的VLAN对应;存储LUN以类似映射到物理服务器的方式映射到虚拟机。

如下图。

数据中心虚拟化发展的第二个阶段是通过虚拟主机迁移技术(VM's Mobility)实现跨物理服务器的虚拟化服务。

如下图。

在这个阶段，实现了数据中心内的跨区域虚拟化，虚拟机可以在不同的物理服务器之间切换，但是，为满足虚拟机的应用环境和应用需求，需要网络为应用提供智能服务，同时还需要为虚拟化提供灵活的部署和服务。

思科在下一代的数据中心设计中采用统一交换的以太网架构，思科数据中心统一交换架构的愿景图如下。

改进之前的数据中心物理上存在几个不同的网络系统，如局域网架构、SAN网络架构、高层的计算网络架构、管理控制网络架构，各个网络上采用的技术不同，如局域网主要采用以太网技术，SAN网络主要采用Fiber Channel技术。

而在思科的下一代统一交换架构数据中心中，数据中心的服务器资源、存储资源、网络服务等都通过统一的交换架构连接在一起，数据中心只有一个物理网络架构，可以实现动态的资源调配，提升效率和简化操作。

统一交换架构下数据中心的虚拟化如下图。

统一交换架构下数据中心虚拟化简化了数据中心的管理和运维，实现了真正的任意IT资源之间的灵活连接，实现了统一的I/O，在统一的I/O上可以实现最新的万兆网、无丢失(FCoE)、低延时的数据中心以太网技术。

统一交换架构下数据中心虚拟化为未来的进一步的虚拟化和基于云计算的数据中心提供了平台。

数据中心虚拟化架构包括数据中心前端虚拟化、服务器虚拟化、数据中心后端虚拟化。

如下图。

思科设计数据中心时采用分层、分区的设计方式，层次设计包括核心层、汇聚层、接入层，接入层的不同功能的服务器位于不同的区域，服务器经过每个区域的汇聚层连接到核心层。

数据中心前端虚拟化是指对服务器网络接口之前的数据中心基于以太网的网络架构的虚拟化。

服务器虚拟化指在一台物理服务器上为多个应用需求实现多个虚拟机，并且实现区域内资源的动态调配、迁移，服务器虚拟化技术的实现需要网络的支持配合。

数据中心后端虚拟化指通过虚拟化技术将服务器和存储资源更好的调配使用起来。

6.1数据中心前端虚拟化下面按数据中心层次化设计中的核心层、汇聚层、接入层依次介绍思科在前端虚拟化上的最新的一些技术实现。

思科数据中心核心层虚拟化技术。

思科为数据中心级和园区骨干网级网络提供了Nexus交换机网络技术和Nexus系列产品。

Nexus系列产品中采用了VDC(Virtual Device Content)技术，可以将一台物理交换机逻辑上模拟成多台虚拟交换机，如下图模拟出的两个虚拟交换机VDC1和VDC2。

VDC技术可以实现每个模拟出的VDC都拥有它自身的软件进程、专用硬件资源(接口)和独立的管理环境，可以实现独立的安全管理界限划分和故障隔离域。

VDC技术有助于将分立网络整合为一个通用基础设施，保留物理上独立的网络的管理界限划分和故障隔离特性，并提供单一基础设施所拥有的多种运营成本优势。

VDC可以实现故障域隔离，如下图。

一个VDC为所有的运行在它上面的进程建立故障隔离域，如图中VDC B中的“DEF”进程发生故障后不会影响到VDC A中的“DEF”进程。

VDC的端口分配如下图。

端口分配到各VDC后不能在VDC之间共享，一旦某一端口分配到一个VDC，就只能在那个VDC中对该端口进行配置。