浅谈云网络的发展历史
IT1682019-01-03 15:11
从技术视角来看，云网络包含两部分：
云设备：
●支撑海量信息处理的服务器
●数据保存的存储设备
●设备通信的交换机设备
云服务：
●物理资源虚拟化调度管理的云平台软件
●向用户提供服务的应用平台软件
从部署模式上来分类：
●公共云：由第三方(供应商)提供的云服务。它们在公司防火墙之外，由云提供商完全承载和管理。
●私有云：是在企业内提供的云服务，使用者和运营者是一体。
●混合云：基础设施是由两种或更多的云组成的，但对外呈现的是一个完整的实体。企业正常运营时的重要数据，保存在自己的私有云里面，把不重要的信息放到公有云里。
云网络的发展
云网络的技术发展趋势主要是：
●海量的低成本服务器代替专有大型机、小型机、高端服务器
●分布式软件代替传统单机操作系统
●自动管控软件替代传统集中管理
云计算模式是应对爆炸式的信息增长和满足动态灵活架构的迫切需求。云网络就是建设信息电厂，提供IT服务，通过互联网提供软件、硬件与服务，并由网络浏览器或轻量级中的软件来获取和使用服务。服务从局域网向Internet迁移，终端计算和存储向云端迁移。
随着云计算的发展，越来越多的业务承载在数据中心的虚拟机上。业务数据的流动从南北向转变成东西向，对于数据中心网络的需求和冲击提出了很大的挑战。并行计算业务(如：搜索)需要服务器集群协同运算，产生大量横向交互流量。虚拟机的自由部署和动态迁移，虚拟机之间需要实时同步大量的数据。这促进了大二层网络虚拟交换技术的发展。
企业存储一般采用专用的存储设备，成本高。而分布式存储系统是用便宜IDE或SATA硬盘的服务器本地存储构建存储资源池，既降低了服务器的成本，也降低了存储成本。通过分布式存储和多副本备份来解决海量信息的存储和系统可靠性。
网络架构的演进
用户对网络的稳定性可用性低，延迟高，转发率要求越来越高。网络管理的难度越来越大，网络运维人员对网络的管理需求是简单易操作、容灾、自动化运维、安全可靠。
早期的网络架构是一个比较简单的三层网络架构(如下图所示)，这个网络架构最大的特点是简单，所有的ip地址都是事先规划好的，并且静态绑定到交换机上。这个架构最大的问题就是内网ip只能在一个交换机下可用。如果将主机迁移到另外一个交换机下，主机原有的ip就不能用了。而且ip地址需要事先规划，这会引入另外一个问题：地址规划的多，用不完就会造成ip地址浪费。如果规划的少，主机的虚拟比就会受限于ip地址数目，所以三层网络不太适合在公有云机房里采用。
为了解决ip地址跨交换机迁移的问题，后来采用了大二层网络。这个网络架构下交换机主要依赖MAC地址和端口的映射关系来转发包。当这个映射关系缺失时，交换机会给包进行广播。这可能会发生有一些软件一旦出现bug，或者是用户伪造那个地址行为，造成交换机所维护的映射关系错乱，从而造成大量广播引发网络洪灾，严重的话可能会导致整个网络中断。
另外因为交换机的MAC表项规模有上限，对于主机虚拟化来说，同样会约束虚拟比。出于对大二层网络稳定性的疑虑，结合大二层和三层网络设计，采用Overlay网络来实现虚拟网络的弹性。Overlay的核心是分布在所有宿主机上面的虚拟交换机。它是通过一个内核模块的方式实现的。宿主机上面运行的所有虚拟机都位于虚拟交换机下的虚拟网络里面。虚拟机之间的通信，必须要通过各自宿主机上面的虚拟交换机来完成。简单的说就是二层通信，隧道封装和解封装。
设计的Overlay网络，主要解决的是ip地址跨交换机迁移的问题。然后基于Overlay网络在演进为VPC网络。
这个演进核心是引入了两个能力：
●名字空间，用来隔离不同的VPC网络，每个VPC网络都有一个唯一标准ID。每个ID都有自己的独立地址空间，从而做到不同VPC之间的地址是可以重叠的。在自己的地址空间范围里，用户还可以随意划分子网。在VPC网络里面子网只是一个逻辑的抽象。
●子网路由功能，这个功能核心是虚拟交换机对Overlay包的下一跳地址进行寻址。有两种类型的路由：
local路由，负责VPC内部两台主机之间点对点通信的路由(系统默认不能修改的路由配置)。
自定义路由，将特定流量路由到指定网关设备上使用。
云网络行业形势及解决方案
云计算设备商指的是提供搭建云计算环境所需的软硬件的设备厂商，如服务器存储设备、交换机、云虚拟化平台等。互联网服务商是云计算的先行者，先进技术及创新商业模式领导者。传统IT巨头被迫转型，网络供应商利用技术革新也纷纷进入云计算领域。制造商与服务商边界模糊。制造商进入服务领域，而大型的网络服务商自己开发设备提供服务，因此说云网络技术处于战国时代。
以下是案例分析及解决方案：
●业务波峰过高：例如电商行业的双十一等促销活动。此类用户的核心痛点在于用户流量爆炸式增长，只持续短暂的数小时。解决方案: 使用负载均衡配合监控，可以有效的应对峰值流量，结合弹性伸缩，实现资源的弹性调控。
●数据中心故障风险：大型网站如视频直播类、电商类，需要从稳定性、可靠性等寻求从单中心向多中心化发展。此类用户的核心痛点为：
多地容灾，提高基础设施可靠性。
快速部署，减少基础设施建设周期。
存量数据中心利旧，降低运行成本。
●金融行业在监管要求下的混合云部署。业务倾向于将系统的web层、业务行情、企业OA等放在公有云快速部署。交易、流水等核心问题放在合规机房内(私有云)。如下图所示：
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