云計(jì)算的基礎(chǔ)架構(gòu)主要包含計(jì)算(服務(wù)器)、網(wǎng)絡(luò)和存儲。對于網(wǎng)絡(luò)，從云計(jì)算整個生態(tài)環(huán)境上來說，可以分為3個層面，數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、跨數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)以及泛在的云接入網(wǎng)絡(luò)。
其中數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)包括連接計(jì)算主機(jī)、存儲和4到7層服務(wù)器(如防火墻、負(fù)載均衡、應(yīng)用服務(wù)器、ids/ips等)的數(shù)據(jù)中心局域網(wǎng)，以及邊緣虛擬網(wǎng)絡(luò)，即主機(jī)虛擬化之后，虛擬機(jī)之間的多虛擬網(wǎng)絡(luò)交換網(wǎng)絡(luò)，包括分布式虛擬交換機(jī)、虛擬橋接和i/o虛擬化等;跨數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)主要解決數(shù)據(jù)中心間的網(wǎng)絡(luò)連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心間的數(shù)據(jù)備份、數(shù)據(jù)遷移、多數(shù)據(jù)中心間的資源優(yōu)化以及多數(shù)據(jù)中心混合業(yè)務(wù)提供等;泛在的云接入網(wǎng)絡(luò)用于數(shù)據(jù)中心與終端用戶互聯(lián)，為公眾用戶或企業(yè)用戶提供云服務(wù)。
在此，主要探討使用虛擬化網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)架構(gòu)及其訪問應(yīng)用方式。因?yàn)?，?shù)據(jù)中心大量的虛擬機(jī)通過虛擬化網(wǎng)絡(luò)訪問計(jì)算資源的安全可控問題，是解決云計(jì)算虛擬化網(wǎng)絡(luò)安全問題的關(guān)鍵。數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)包括核心層交換機(jī)、接入層交換機(jī)和虛擬交換機(jī)。在使用云計(jì)算后，數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)需要解決數(shù)據(jù)中心內(nèi)部的數(shù)據(jù)同步傳送的大流量、備份大流量、虛擬機(jī)遷移大流量問題，因此要求核心層網(wǎng)絡(luò)具備超大規(guī)模的數(shù)據(jù)交換能力以及足夠的萬兆接入能力。接入層交換機(jī)要求能夠支持各種靈活的部署方式和新的以太網(wǎng)技術(shù)，包括無損以太網(wǎng)技術(shù)等。
虛擬交換機(jī)是在物理服務(wù)器內(nèi)部通過虛擬機(jī)管理器(hypervisor)層虛擬出相應(yīng)的交換機(jī)和網(wǎng)卡功能并實(shí)施管理，提供了服務(wù)器內(nèi)多個虛擬主機(jī)虛擬網(wǎng)卡(vnic)的互聯(lián)以及為不同的虛擬網(wǎng)卡流量設(shè)定不同的vlan標(biāo)簽功能，使得服務(wù)器內(nèi)部如同存在一臺交換機(jī)，可以方便地將不同的網(wǎng)卡連接到不同的端口。hypervisor為每個vm(虛擬主機(jī))創(chuàng)建一個或者多個vnics，聯(lián)接hypervisor中的虛擬交換機(jī)，從而支持vm間的通信。hypervisor還允許虛擬交換機(jī)和物理網(wǎng)絡(luò)接口的通信，以及和外部網(wǎng)絡(luò)的高效通信，典型的虛擬交換機(jī)如開源的openvswitch。
以目前應(yīng)用較成熟的ctrix基于xen的虛擬化系統(tǒng)為研究對象(與其他vmwareesx、kvm、hyper-v等有所不同，可參考思路)，分析用戶聯(lián)接虛擬化用戶終端，并進(jìn)一步訪問數(shù)據(jù)中心計(jì)算資源的典型框架如圖2所示。
首先遠(yuǎn)程用戶基于瘦客戶端，基于ica等遠(yuǎn)程桌面協(xié)議(vmware用pcoip)訪問數(shù)據(jù)中心服務(wù)器上的用戶虛擬終端。ica協(xié)議是基于xen的ctrix虛擬化系統(tǒng)的專有協(xié)議，將顯示器、鍵盤、鼠標(biāo)操作信息與服務(wù)器端管理域交互，可以在hypervisor上創(chuàng)建、中止相應(yīng)的虛擬化終端系統(tǒng)，獲得與本地化計(jì)算機(jī)終端操作相同的使用體驗(yàn)。同時(shí)，管理域os上還運(yùn)行了所有外設(shè)的實(shí)際驅(qū)動程序，通過后端驅(qū)動模塊與系列客戶終端虛擬機(jī)os上運(yùn)行的前端驅(qū)動模塊進(jìn)行交互，實(shí)現(xiàn)對各客戶終端虛擬機(jī)設(shè)備驅(qū)動的支持。
其次，用戶虛擬終端機(jī)之間通過虛擬網(wǎng)卡、虛擬化交換機(jī)(包括跨物理服務(wù)器的分布式虛擬化交換機(jī))，實(shí)現(xiàn)虛擬終端之間以及用戶虛擬終端與虛擬應(yīng)用服務(wù)器之間的高速網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交互，實(shí)現(xiàn)基于虛擬化的數(shù)據(jù)集中應(yīng)用，并訪問各種應(yīng)用服務(wù)器，或進(jìn)行用戶虛擬機(jī)的遷移等。其中分布式虛擬交換機(jī)采用使底層服務(wù)器架構(gòu)更透明的方法，支持不同物理服務(wù)器上虛擬交換機(jī)的跨服務(wù)器橋接，使一個服務(wù)器中的虛擬交換機(jī)能夠透明地和其他服務(wù)器中的虛擬交換機(jī)連接，使服務(wù)器間(以及它們的虛擬接口)的vm遷移更簡單。