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可重構網絡基礎設施架構

發布時間： 2022-11-08

可重構網絡基礎設施架構,可重構網絡基礎設施具備計算、存儲和網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度層三部分，如圖1所示。

圖1 可重構網絡基礎設施架構

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，FW）、位置服務（Location Based Service，LBS）和傳輸設備等。存儲設備包括網絡附加存儲（NAS）設備和存儲區域網絡（SAN）設備等。傳輸設備又可細分為軟件定義光網絡（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“資源服務與調度層”一道，對來自上層操作系統的各類資源訪問指令和數據進行“截獲”。指令和數據被截獲后進行“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。這種處理可以實現在上層操作系統無須感知的情況下，將分散在一個或多個物理設備上的資源進行統一虛擬化與池化。

虛擬資源層的實現實質上是通過在多道應用作業實例與底層的物理資源設備之間進行時分和空分的調度，從而讓每道作業實例都“感覺”到自己是在獨占相關資源，而實際上資源在多個作業實例之間的復雜、動態的復用調度機制完全被虛擬資源層屏蔽，技術實現的主要困難與挑戰在于，操作系統的管理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“無感知”，做到令上層操作系統可接受的性能開銷。

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，對內負責根據用戶請求調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據面的I/O讀寫操作進行“截獲”，建立從業務應用視角覆蓋不同廠家、不同版本的異構存儲資源的統一的API接口，進行統一的信息建模，使得上層應用可以采用規范一致的，與底層具體硬件內部實現細節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存儲資源的“小聚大”“大分小”。

（3）可編程交換

為實現徹底與底層硬件網絡進行解耦，并實現節點內資源及跨節點資源之間的網絡高效互聯，采用轉發與控制分離、可編程網絡技術實現網絡細粒度的管控和資源的自動化調配。

3.資源服務與調度層

通過提供標準化的API將計算、存儲、網絡作為基本的資源單位，通過統一的資源調用接口從而實現資源的加載、卸載、調整等操作。

（1）彈性計算資源調用API：計算資源包括CPU和內存，基于計算虛擬化技術已經將CPU和內存虛擬化和池化，系統提供資源的動態申請、釋放、故障檢測、隔離和自動切換功能，做到業務不感知。

（2）彈性存儲資源調用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）彈性通信網絡資源調用API：網絡資源API的基本功能包括資源的申請、釋放、監控、故障隔離和恢復等，需要考慮資源的統一化。

狀態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度層的資源狀態實時感知。通過狀態多維感知對網絡的流量、拓撲、業務、傳輸特性等分析和探測，對計算、存儲資源等資源狀態進行感知，在此基礎上，提供資源智能調度、態勢評估與態勢預測等功能，為網絡安全、網絡運維、網絡資源調度提供依據。

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