赵渝淏

摘 要：大数据时代的到来以及移动智能终端的普及，使得互联网用户数量呈现爆发式增长，网络服务与应用也就日益多样化。基于TCP/IP体系结构的传统架构已经很难满足当前网络的发展需求，而软件定义网络（SDN，Software Defined Networking）与云计算技术作为目前解决网络僵化问题的重要手段，在一定程度上可以缓解当前网络发展的困境。因此，基于SDN网络架构的集中控制、数据层和控制层分离以及可编程的三大特性，结合云平台，对传统网络架构的缺陷进行弥补，实现一个可提供给用户的随时随地即插即用的私有网络，从而达到降低厂商成本、提高效益，减少网络延迟，提升用户体验，提高网络负载平衡等目的。

关键词：SDN;虚拟化;云计算技术;网络

1引言

本文主要研究如何搭建完整的云计算平台以及SDN网络架构在云计算平台虚拟实现，以便在云系统中能够使用SDN控制器进行网络部署，充分发挥SDN网络架构的集中控制、数据层和控制层分离以及可编程的特性优势。实现一个可提供给用户的随时随地即插即用的私有网络。

2基础环境部署

目前我们共有22台各种不同型号的服务器，通过虚拟化技术，将所有服务器的存储，网络，计算资源等都做成一个资源池，并由控制管理机来动态控制。并从该资源池中提取相应资源虚拟出支持SDN架构的虚拟交换机，通过电信服务商提供的相应接口，接入到互联网骨干网中。这些服务器将用来进行云计算平台的部署。

单元服务器：

4路Intel Xeon E5-2620处理器;64GB RAM;4TB物理存储1000Mbps×4接入。

NAS：8TB。

用户可以通过其计算机，使用浏览器，登录网站，选择相应虚拟交换设备结点，并加入该结点中，即可体验无碍的异地网络办公，文件分享，或是享受前所未有的网络体验。

同时为增加系统的可靠性，采取了双冗余的连接方式;将两套相同，相对独立配置的设计连接组成系统，以此来提高系统的容错能力，当系统出现故障时冗余配置的部件介入并承担故障部件的工作，由此来减少系统故障的时间，保证用户的体验和数据安全。并且根据虚拟化的特性，可以在已有的服务器硬件基础上，虚拟出10倍甚至20倍的服务器资源，这样既可以减少成本又可以为更多用户提供服务。

3 基于云计算技术的SDN网络架构的搭建

3.1平台部署

本文选取了开源控制器OpenDaylight和开源云计算平台OpenStack作为研究对象，使用Open vSwitch作为SDN的交换机，并将OpenStack网络相关组件与OpenDaylight控制器的融合，并对虚拟系统设计相关网络配置，将其整合在一起来搭建基于SDN的网络虚拟系统。

3.2技术路线

本项目是对基于云计算技术的SDN网络架构研究与应用，因此涉及到多种技术的交叉融合，在整体网络架构上就需要多方面考虑，并基于预先假设的所有问题提前给出切实可行的解决方案。同时，在项目研究的每个阶段都面临着多样化的需求和问题，所以技术路线在层次上可分为准备阶段、基础设施、云管理调度、服务自动化、用户接入、网络接入等，我们在不同的层次上做出了不同的分析研究。技术路线图如下所示：

在项目设计阶段，综合考虑到了在可用性、负载均衡、容量规划、自动化 服务、资源管理、灾备能力以及备份恢复等多方面的问题，预先研究设计出系统的设计方案。

3.3 基础设施

该系统本质上是将数据包通过流表的方式在网络中传输，其不仅只包含网络服务，还包含网络服务、存储服务、安全服务等等，所以搭建平台时不能只有网络设备，还需要有存储、网络、安全等设备。而在技术上，也不仅仅只有网络技术，还包括虚拟化、存储、安全等技术。

实现系统的搭建，需要对现有资源进行整合。首先通过收集当前的服务器的配置信息以及性能利用率数据;分析采集的数据并进行虚拟化服务器的整合评估为虚拟化的规划和设计提供量化标准。然后将服务器建立集群，开启HA及DSR功能。启用HA功能可以确保任何一台物理机出现问题，其业务都不会受到长时间的影响，而启用DSR功能，可以确保每台物理机的负载相对均衡。

建立资源池后，平台根据管理调度系统，抽取相应的资源建立支持SDN架构的虚拟交换设备。并通过电信服务商提供的接口，接入到互联网骨干网中。

3.4 管理调度

管理与调度主要是在基础设施层之上对设备进行池化管理，根据基础设施层提供的各种接口或者服务封装服务并根据用户需求进行资源调。

用户可以根据业务需要定义相应的优化策略监控主机的健康状况并进行持续不断的优化。当主机的CPU利用率超过阈值的时，这个主机上的虚拟交换机会被在线迁移到别的CPU 利用率小于阈值的主机上，从而保证该主机始终处于健康的状态，并且平衡了集群中主机的计算资源。

3.5服务自动化

本层主要是资源供给之后对资源进行运维管理，也就是我们常说的IT服务管理，包括：监控服务自动化、运维操作服务自动化、流程服务自动化等。本层次可再细分为两层：技术实现层及业务管理层。

技术实现层指的是底层使用的是自动化实现技术，技术实现层由于标准化程度较高，在通用性上也较强，而在操作自动化方面，采用开源软件或者国内厂商软件。业务管理层指的是用户使用的界面和流程。由于不同的企业其管理思想和流程是不同的，所以，需求也千差万别。所以在这一层次，需要自主研发或者要求厂商做本地化定制。在这一层，还会遇到一个问题，就是工具之间的整合，所以，如果要把采购的工具完美的构建成一个体系，就需要研究出一套完整的解决方案。

3.6用户接入

系统界面主要采用html5技术编写，部分页面采用php等技术方式编写，满足不同的场景需求，同时对接SQLServer进行数据库管理。在整个系统架构中，从逻辑上将系统分为多层来进行控制，分为界面上的流程控制和业务上的流程控制。

在前台界面上的流程控制上，本网络架构集成了Struts来作为页面跳转的流程引擎，采用它来控制页面与页面之间的流转和控制。在業务组件的流程控制上，利用了Spring容器来保证组件与组件之间的松耦合性，利用Spring的依赖注入机制来保证组件之间的完全解耦。由于Spring对原有的代码的无侵入性，能够最大程度上保护原有的开发工作，同时Spring能有效地降低系统的开发量，提高业务类的可重用性，更加有效的保证系统能按时按质的完成开发工作。

针对系统的优化模式，预先设计整个流程，即用户在进入系统后，创建的产品订单经过前台脚本删选信息交由后台处理，后台系统将用户配置信息提供给后台控制管理机，后台控制管理机根据这些信息，生成的虚拟交换设备中开放部分权限给用户，用户通过前端界面，进行网络结点的选择与加入。

4 结论

基于云计算技术的SDN网络架构，利用SDN将控制层与数据转发层彻底分离这一特性，使网络的转发效率进一步提升，组网部署更加灵活;并从云计算的主流技术OpenStack出发，选取开源控制器OpenDaylight，使用Open vSwitch作为SDN的交换机，并将OpenStack网络相关组件与OpenDaylight控制器的融合，然后对系统设计相关网络配置，将其整合在一起来搭建基于SDN的网络虚拟系统。而在虚拟化的网络平台建设中，基于云计算的网络扩容不仅实现了网络资源对于客户需求的有效适配。

综上所述，在互联网云计算的发展过程中，可以满足用户的一切需求，打破传统网络结构的束缚，解决更多的实际问题，SDN、云计算、网络虚拟化等技术对未来社会网络构建起到了至关重要的作用，已经成为一种发展趋势，能够为各大运营商及网络企业获得更多的基础支持，为其发展奠定基础。

参考文献：

[1]李建新.基于SDN的云计算网络[J].中小企业管理与科技（中旬刊），2019（09）：165-166.

[2]刘旭，李侠宇，朱浩.5G中的SDN/NFV和云计算[J].电信网技术，2015（05）：1-5.