服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湔撐姆段?/h1>
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服務(wù)器通過(guò)一種虛擬的二層以太網(wǎng)連接起來(lái)，由此就使得對(duì)于云計(jì)算的任何上層服務(wù)來(lái)說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)中所有的服務(wù)器對(duì)其而言都是可參與分配的，即所有的服務(wù)器都位于同一個(gè)服務(wù)器共享池中，從而消除了資源分片問(wèn)題。VL2的結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中，第一層為服務(wù)器群，通過(guò)ToR(TopofRack)交換機(jī)接入第二層網(wǎng)絡(luò)。VL2的第二層則通過(guò)使用聚合層交換機(jī)和中間層交換機(jī)的交叉連接而形成一個(gè)平面的、巨大的網(wǎng)絡(luò)。具體地，VL2使用了CLOS拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)互連交換結(jié)構(gòu)，增加了通信路徑的多樣化，同時(shí)又采用VLB技術(shù)為每一個(gè)服務(wù)器獨(dú)立、隨機(jī)地選取發(fā)送路徑來(lái)完成服務(wù)器間的通信，從而真正實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡、服務(wù)流量隔離。但隨著數(shù)據(jù)中心規(guī)模的擴(kuò)大，VL2的集中式管理卻較易出現(xiàn)單點(diǎn)故障與性能瓶頸。
2以服務(wù)器為中心的拓?fù)?/p>
在以服務(wù)器為中心的方案設(shè)計(jì)中，多采用迭代方式構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?/a>，其中的服務(wù)器不僅是計(jì)算單元，而且也充當(dāng)路由節(jié)點(diǎn)，并且會(huì)主動(dòng)參與分組轉(zhuǎn)發(fā)和負(fù)載均衡。這類方案通過(guò)迭代設(shè)計(jì)避免了位于核心層交換機(jī)的瓶頸，服務(wù)器之間隨之而擁有了多條可用的不相交路徑。這一類的典型設(shè)計(jì)方案包括DCell［4］、BCube［5］、FiConn［6］、雪花結(jié)構(gòu)［7］等。下面將對(duì)前面三類方案進(jìn)行分析和詳述。
2．1DCellGuoetal等提出一種基于層次化全連接的DCell拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。DCell使用遞歸方式定義，也就是高層的DCell網(wǎng)絡(luò)由多個(gè)低層DCell網(wǎng)絡(luò)組成，此時(shí)即可將低層DCell網(wǎng)絡(luò)看做高層網(wǎng)絡(luò)的一個(gè)虛擬節(jié)點(diǎn)，則同一層的所有節(jié)點(diǎn)之間實(shí)現(xiàn)了全連接結(jié)構(gòu)。DCell網(wǎng)絡(luò)最底層(DCell0)由n個(gè)服務(wù)器與一個(gè)n口普通交換機(jī)連接構(gòu)成，n+1個(gè)DCell0網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成DCell1網(wǎng)絡(luò)，依次類推，若DCellk中有m個(gè)服務(wù)器，則DCellk+1就是一個(gè)由m+1個(gè)DCellk互連形成的完全復(fù)合圖。DCell1(n=4)的結(jié)構(gòu)如圖3所示。DCell具有高度可擴(kuò)展性，但其互聯(lián)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因而需要大量的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)，復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)連接方式將難以在大規(guī)模的真實(shí)網(wǎng)絡(luò)中獲得實(shí)現(xiàn)。而且DCell網(wǎng)絡(luò)中不同層的網(wǎng)絡(luò)間所承載的數(shù)據(jù)量也存在很大差別，這也相當(dāng)嚴(yán)重地影響了吞吐量。另外，由于DCell使用服務(wù)器執(zhí)行路由，又增大了網(wǎng)絡(luò)延遲，更有甚者其路由協(xié)議也不適于在鏈路故障時(shí)最短路徑的搜尋和發(fā)現(xiàn)，其綜合網(wǎng)絡(luò)延遲通常較大。
2．2BCubeBcube中有兩種類型的設(shè)備:具有多個(gè)端口的服務(wù)器和連接固定數(shù)量服務(wù)器的交換機(jī)。BCube主要是采用了遞歸的構(gòu)建方法，BCube0是將n個(gè)服務(wù)器連接到一個(gè)具有n端口的交換機(jī)上，BCube1是n個(gè)BCube0連接到n個(gè)設(shè)有n端口的交換機(jī)上。圖4即為BCube1(n=4)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)示意圖。由圖4可見(jiàn)，這是由4個(gè)BCube0和4個(gè)4端換機(jī)聯(lián)合構(gòu)成。更一般的情況是，BCubek(k＞1)是由n個(gè)BCubek－1和nk個(gè)帶有n個(gè)端口的交換機(jī)構(gòu)成，一個(gè)BCubek上的每個(gè)服務(wù)器有k+1個(gè)端口，標(biāo)記為level0到levelk。因此，一個(gè)BCubek有N=nk+1個(gè)服務(wù)器和k+1層交換機(jī)，也就是每一層均有nk個(gè)具有n個(gè)端口的交換機(jī)。BCube方案提供多路徑，并且實(shí)現(xiàn)了負(fù)載均衡，因而不會(huì)出現(xiàn)明顯的瓶頸鏈路，并增加了可靠性。當(dāng)服務(wù)器或者交換機(jī)發(fā)生失效時(shí)，BCube可以做到性能的緩和下降，從而維持了服務(wù)的可用性。但是由于在BCube中使用了普通商業(yè)交換機(jī)來(lái)連接大量的服務(wù)器，這就使得其對(duì)交換機(jī)和鏈路的需求增加，同時(shí)也將增加有關(guān)布線的難度和出錯(cuò)的概率。還有，BCube要求每個(gè)服務(wù)器都需配有k+1個(gè)端口，這也使得目前的很多現(xiàn)有服務(wù)器難以符合其要求，而必須進(jìn)行升級(jí)改造。
2．3FiConn微軟亞洲研究院的李丹等人基于備用端口進(jìn)行服務(wù)器互聯(lián)的想法，從而設(shè)計(jì)了FiConn。每個(gè)FiConn中的服務(wù)器均使用兩個(gè)網(wǎng)卡端口，一個(gè)連接到交換機(jī)，另一個(gè)則連接到其他的FiConn服務(wù)器。FiConn同樣采用了遞歸定義的結(jié)構(gòu)。FiConn0是基本的構(gòu)建單元，由n個(gè)服務(wù)器和一個(gè)n端換機(jī)連接，每個(gè)FiConn中的服務(wù)器有1個(gè)端口連接到FiConn0，稱其為0層端口，連接到0層端口和交換機(jī)的鏈路則稱為0層鏈路。如果服務(wù)器的備用端口沒(méi)有連接到其他服務(wù)器，則可稱其為可用備用端口。每個(gè)高級(jí)FiConn均由多個(gè)低級(jí)FiConn構(gòu)造，當(dāng)構(gòu)造一個(gè)較高層FiConn時(shí)，較低一層的FiConn使用空閑的后備端口中的一半互聯(lián)而形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。依照此法，若FiConn中服務(wù)器數(shù)為N，隨著FiConn層級(jí)的提高，其端口數(shù)必將呈現(xiàn)雙指數(shù)增長(zhǎng)。FiConn在一定程度上提高了服務(wù)器間的聯(lián)通度，增加了服務(wù)器間的通信帶寬。但FiConn的容錯(cuò)性卻較弱，且其路徑長(zhǎng)度較大，路由效率也不高。
3結(jié)束語(yǔ)
本文分別綜述了以交換機(jī)為中心和以服務(wù)器為中心的方案，并簡(jiǎn)要分析了各個(gè)方案的優(yōu)缺點(diǎn)，而且從網(wǎng)絡(luò)規(guī)模、擴(kuò)展性、布線復(fù)雜性等方面對(duì)各類代表性的方案進(jìn)行了綜合對(duì)比，對(duì)比結(jié)果則如表1所示。
作者：張嬋馮國(guó)軍肖云波單位：湘潭職業(yè)技術(shù)學(xué)院