云计算背景下数据中心网络架构设计

李雨泰，王 洋，陈紫儿，柳瑞春，来风刚

(国家电网有限公司信息通信分公司，北京 100000)

0 引言

互联网在社会中的普及，给众多用户提供了专业的数据服务。数据中心网络架构设计在云计算环境下可以得到有效革新，通过数据中心的业务接入设计、数据中心的核心汇聚设计、数据中心的互联网接入设计和数据中心的运营管理设计，展现数据中心服务优越性。

1 数据中心网络架构设计原则

1.1 扩展性原则

数据中心是网络环境中进行数据交互和数据存储的关键。在数据中心的网络架构设计中，需要遵从扩展性原则。扩展性是现代信息技术飞速发展对数据中心建设所提出的重要要求，通过良好的拓展设计，可以提高数据中心网络架构的整体升级能力。当数据信息技术有了新的创新发展时，无须重新搭建网络中心的架构，只需要在原有基础上，通过可扩展的设备端口等，就可以实现对新技术的有效兼容，实现网络升级拓展目标[1]。在数据中心的扩展性原则落实中，需要弥补原有数据网络架构在数据存储容量和数据交换速度等方面的不足。这就需要在架构设计中，全面考虑未来的数据中心使用需求，在设计方案中通过模块和层次来预留出可扩展的空间，为后续的数据中心网络发展提供积极的助力。

1.2 可控性原则

数据中心网络架构设计的初衷是服务于各种信息数据的高效处理工作。数据中心需要在人们的需求方式中实现各类执行目标，这就需要网络架构具备良好的可控性，提高数据中心的管理能力。在数据中心的运行中，需要完成大量数据处理工作，任何环节都要保证在高度可控下准确有效地完成。这就要求在网络架构设计中通过先进的信息技术手段以及数据中心的运行监控和保障等措施，使数据中心管理者可以根据任务要求进行数据的管控，避免数据在处理环节出现无序状态，给数据中心的整体服务带来不利影响[2]。在数据中心网络架构的设计过程中，需要对硬件和软件都采取有效的可控设计，在云计算技术支撑下，将各种数据模块和程序执行层等统一集中管理，这也是数据中心完善和优化的必然要求。

1.3 标准化原则

数据中心网络架构的长远发展需要遵守标准化原则。标准化原则可以更好地指导和约束数据中心网络架构设计过程。数据中心的设计需要遵守国家制定的相关信息技术准则，通过在标准范围内进行开发和设计，能够更好地提高数据中心的运行能力，保证各种数据的有效对接和兼容。在数据中心的标准化进程中，根据标准设定局域网、广域网等相关的参数，可以在数据中心使用过程中，将不同生产商所开发的软件和硬件等纳入到统一的数据中心架构当中，也可以通过标准化设计来为更多的对象进行数据服务[3]。标准化原则并不是限制数据中心的个性化服务发展，而是在国家统一标准的基础上，为数据中心用户提供设计和修改的功能，这样能够更好地发挥数据中心的数据处理优势。

2 数据中心网络架构设计方法

2.1 数据中心的业务接入设计

数据中心的业务层是网络架构设计中的基础内容。业务层需要执行各种数据接入数据中心的任务。在设计环节中需要对业务接入过程进行有效的判断，如数据是否安全、数据接入是否稳定等，这些都需要依托于对网络层的有效控制[4]。在云计算背景下，数据处理量非常大，这就需要数据中心面对更加复杂的数据交互过程。通过业务接入设计中的安全构建，不仅可以为数据交互提供稳定的模块基础，也能够提供重要的安全策略，对接入数据中心的各个数据端口进行准确的判断。目前数据中心的网络架构中，主要通过防火墙来保证数据接入的安全性。

2.2 数据中心的核心汇聚设计

数据中心网络架构中的核心汇聚层，主要是连接外部的网络设备，如路由器等。在数据核心层的设计中，需要考虑到数据中心网络环境的质量，因此需要通过稳定性设计来发挥数据中心功能。在数据中心的核心汇聚层中，可以利用大容量的交换机来辅助网络信号的接收。一般在与路由器等外部设备相关联时，就需要实现技术指标的统一[5]。这样可以保证连接线路在执行数据中心的各种运行指令时的速度等性能一致，实现二者捆绑的逻辑程序功能目标。

2.3 数据中心的互联网接入设计

互联网接入层是数据中心网络架构的重要基础层，只有通过网络接入层，才能够确保数据中心与互联网进行数据交互。互联网接入设计中，需要对网络协议等进行分析和掌握，保证数据中心的网络接口与互联网环境能够在满足相关数据协议的基础上实现各种业务服务。互联网接入层中，需要对端口的IP地址进行设计，保证IP地址具备合法性和可识别性。在互联网接入层设计中，还要重视数据传输的效率。对于数据中心而言，需要具有良好的网络交互能力，就必须在互联网接入时做好高效的基础保障。数据中心的互联网接入过程中，可以应用高效路由转换装置，实现网络冗余接入目的[6-7]。在互联网的接入设计中，还应当根据数据中心的云计算能力，在互联网接入层的每个数据节点上，应用有效的程序设计和高端配置来保证其有足够的数据计算和处理负载性能。在设计中对于数据中心同时需要处理大规模数据的情况，也要加以考虑，针对这些情况可以将互联网节点设计成并行方式，即数据压力较大时可以采用两个节点共同处理某个数据，以此来保证数据处理速度和能力。

3 数据中心网络架构在云计算支持下的发展

3.1 数据网络服务虚拟化发展

数据中心在提供网络服务过程中，可以依据云计算技术，对服务器等进行虚拟化构建。传统的物理服务器，在对数据中心进行网络支持时，一般只能够满足一项数据处理业务要求，在数据中心大规模的处理活动中，单台服务器很难满足需求，很多数据中心都搭载了多台服务器，这就从成本等方面增加了用户的压力。云计算具有较好的数据应用优势，在云服务基础上可以建立虚拟服务器，即仅通过一台物理服务器，可以根据数据处理需求衍生出多台虚拟服务器。虚拟服务器是通过网络架构搭建的，只需要虚拟网络空间就可以执行物理服务器功能的模块。通过虚拟服务器，能够极大地提升服务器的数据处理能力和效率。这种虚拟服务器也无须更多的成本投入，只需要在网络架构设计中，在网络接入层进行改进和优化，增加模块功能即可实现。

3.2 数据网络服务多用户支持

云计算技术可以对大量的网络数据进行自由的复制和迁移，为数据中心的多用户支持提供了重要条件。传统数据中心往往仅能够为某个独立的用户提供网络服务，这就限制了数据中心的服务范围。在云计算基础上，通过加强网络配置的数据联通性能，利用网络拓扑架构设计在不同用户的硬件和软件设备之间构建联系，使数据中心可以同时带动多个用户的数据处理请求，实现多用户服务支持。

4 结语

云计算背景下的数据中心网络架构设计，是对传统数据中心业务能力的一种改进和增强，通过科学的设计方式和有效的设计原则，能够在网络架构功能方面得到极大的完善，不仅可以为数据中心高效、安全、稳定地处理数据业务奠定基础，也可以更好地发挥云计算的优势，为推进数据中心发展提供重要的驱动力。