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可重構網(wǎng)絡基礎設施架構

發(fā)布時間： 2022-11-08

可重構網(wǎng)絡基礎設施架構,可重構網(wǎng)絡基礎設施具備計算、存儲和網(wǎng)絡等多資源一體化融合能力，整體架構可劃分為物理資源層、虛擬資源層和資源服務與調(diào)度層三部分，如圖1所示。


圖1 可重構網(wǎng)絡基礎設施架構

1.物理資源層

物理資源包括計算資源、存儲資源、交換資源和傳輸資源，設備形式包括服務器、存儲設備、交換機、防火墻（FireWall，F(xiàn)W）、位置服務（Location Based Service，LBS）和傳輸設備等。存儲設備包括網(wǎng)絡附加存儲（NAS）設備和存儲區(qū)域網(wǎng)絡（SAN）設備等。傳輸設備又可細分為軟件定義光網(wǎng)絡（SDON）和軟件定義無線電（SDR）等。

2.虛擬資源層

虛擬資源層在可重構基礎設施中處于核心位置，該層與“資源服務與調(diào)度層”一道，對來自上層操作系統(tǒng)的各類資源訪問指令和數(shù)據(jù)進行“截獲”。指令和數(shù)據(jù)被截獲后進行“小聚大”的分布式資源聚合處理，“大分小”的虛擬化隔離處理，以及必要的異構資源適配處理。這種處理可以實現(xiàn)在上層操作系統(tǒng)無須感知的情況下，將分散在一個或多個物理設備上的資源進行統(tǒng)一虛擬化與池化。

虛擬資源層的實現(xiàn)實質(zhì)上是通過在多道應用作業(yè)實例與底層的物理資源設備之間進行時分和空分的調(diào)度，從而讓每道作業(yè)實例都“感覺”到自己是在獨占相關資源，而實際上資源在多個作業(yè)實例之間的復雜、動態(tài)的復用調(diào)度機制完全被虛擬資源層屏蔽，技術實現(xiàn)的主要困難與挑戰(zhàn)在于，操作系統(tǒng)的管理API是應用程序感知的，而虛擬資源層則必須做到上層操作系統(tǒng)“無感知”，做到令上層操作系統(tǒng)可接受的性能開銷。

資源層包括三部分，具體如下：

（1）軟件定義計算

計算資源的虛擬化通過彈性計算資源管理軟件及虛擬化軟件協(xié)同完成，彈性計算資源管理軟件對外負責提供彈性計算資源服務管理API，對內(nèi)負責根據(jù)用戶請求調(diào)度分配具體的物理計算資源；虛擬化軟件（Hypervisor）對所有的X86指令進行截獲，并執(zhí)行不為上層軟件所知的并行“仿真操作”，使得從應用角度，其仍然獨占底層的CPU、內(nèi)存及I/O資源。

（2）軟件定義存儲

通過對所有來自融合應用層的存儲數(shù)據(jù)面的I/O讀寫操作進行“截獲”，建立從業(yè)務應用視角覆蓋不同廠家、不同版本的異構存儲資源的統(tǒng)一的API接口，進行統(tǒng)一的信息建模，使得上層應用可以采用規(guī)范一致的，與底層具體硬件內(nèi)部實現(xiàn)細節(jié)解耦的方式訪問底層存儲資源。而且可以通過存儲虛擬化實現(xiàn)存儲資源的“小聚大”“大分小”。

（3）可編程交換

為實現(xiàn)徹底與底層硬件網(wǎng)絡進行解耦，并實現(xiàn)節(jié)點內(nèi)資源及跨節(jié)點資源之間的網(wǎng)絡高效互聯(lián)，采用轉發(fā)與控制分離、可編程網(wǎng)絡技術實現(xiàn)網(wǎng)絡細粒度的管控和資源的自動化調(diào)配。

3.資源服務與調(diào)度層

通過提供標準化的API將計算、存儲、網(wǎng)絡作為基本的資源單位，通過統(tǒng)一的資源調(diào)用接口從而實現(xiàn)資源的加載、卸載、調(diào)整等操作。

（1）彈性計算資源調(diào)用API：計算資源包括CPU和內(nèi)存，基于計算虛擬化技術已經(jīng)將CPU和內(nèi)存虛擬化和池化，系統(tǒng)提供資源的動態(tài)申請、釋放、故障檢測、隔離和自動切換功能，做到業(yè)務不感知。

（2）彈性存儲資源調(diào)用API：存儲資源API提供文件或者卷接口，除提供常見的資源申請、釋放、分配等功能外，還涉及異構資源的池化、存儲資源的分層分級存儲等關鍵技術。

（3）彈性通信網(wǎng)絡資源調(diào)用API：網(wǎng)絡資源API的基本功能包括資源的申請、釋放、監(jiān)控、故障隔離和恢復等，需要考慮資源的統(tǒng)一化。

狀態(tài)多維感知主要完成物理資源層、虛擬資源層及資源服務與調(diào)度層的資源狀態(tài)實時感知。通過狀態(tài)多維感知對網(wǎng)絡的流量、拓撲、業(yè)務、傳輸特性等分析和探測，對計算、存儲資源等資源狀態(tài)進行感知，在此基礎上，提供資源智能調(diào)度、態(tài)勢評估與態(tài)勢預測等功能，為網(wǎng)絡安全、網(wǎng)絡運維、網(wǎng)絡資源調(diào)度提供依據(jù)。

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