浅析云计算在网络体系构建中的应用及发展

王雪

（大庆油田信息技术公司网络运行维护分公司，黑龙江 大庆 163000）

随着计算机技术的深度应用，我们逐渐进入信息化社会，就目前实际发展情况来说，信息领域还处于一个待转型阶段，从长久过程来看，云计算的出现会改变人们获取信息、分享内容、相互沟通的方式，这是一个阶段性的过程，云计算是这几年才逐渐提出并应用的，基于云计算强大的性能优势，它在网络体系构建中有着广泛的应用，也是信息领域的一个热点。

1 云计算的原理与特点

云计算的产生是基于现代化发展需求而定，有着一定的现实基础，云计算的出现极大地提高了企业的办事效率，在计算机行业的快速发展下，很多技术都被逐渐精细化，包括系统开发技术和运行维护技术，技术的分化使得系统运行更加稳定，同时也增加了工作量，再加上用户资源的有限性，很多时候公共计算无法正常满足用户的计算需求，所产生的需求矛盾越来越大，正是基于此前提，云计算应运而生，通过云计算的协调应用，使得分布式资源得到了充分的利用，使得资源共享、信息交互更加快速，能够更加量化处理，可以有效控制成本预算。

云计算有着多方面的应用优势，可以采用虚拟化的方式对不同计算机上面的同类资源进行封装处理，高效管理资源，以外包服务的方式提供资源。云计算有着较为明显的显性特点：内部资源池主要以对外的方式提供服务，整体服务围绕着数据为中心，呈一个分化式的方式进行运转，云计算最关键的就是“云”，“云”的体现是多方面的，基于“云”的可容纳量，“云”内部包含了大量的服务与软件，主要服务群体为企业用户，相对传统的计算机集群体系，云计算对数据的处理效率更高，数据的整体密集度更为紧密，有较强的稳定性。如果从技术层面的角度分析，我们不难看出，在相同的计算环境下，云计算的节点控制更定，节点与节点之间的连接可以相互交换，具有极强的包容性，可以为体系运行提供多个数据容错副本，对比其他计算机更加高效稳定，可靠性也更高。虚拟化技术是支持云计算运行的基础，虚拟化技术具有极强的综合性，它能够将存储的网络设备、服务器、客户机等底层硬件虚拟化，以虚拟化的方式将它们紧紧地连接到一起，从某种程度上来说，可以提高对管理平台资源的共享率和调度率，但又不影响各类资源之间的独立性，保证需求资源处于一个平衡状态。还有就是云计算有着极强的通用性，云计算在现代化企业中的应用比较广泛，在某种特定需求下，“云”可以实现自由伸缩，满足多样化的动态服务，构造出不同的环境服务，并且能够在同一时间内运行不同的“应用”，整体运转效率高。在云计算正式运行过程中，其内部服务池是保持一个稳定不变的状态，但为了资源的合理利用，我们需要对很多资源进行动态化调整，保证后期资源在使用的时候可以符合“应用”的需求，以全面动态化的方式对资源进行调度，提供软件、硬件服务。

2 云计算在网络体系构建中的应用和发展

2.1 网络拓扑结构

数据中心的网络拓扑结构主要是由同一种型号的可编程交换机组成，包含多个服务器，中间的服务器比较特别，主要以网格的方式将其分割为两个对称的Fat-Tree结构的特殊变体，这种变体具有延伸性，内部包含三个结构层次，分别是核心层、汇聚层、接入层，不同的层级结构有着不同的性能优势，以层次分化的方式有着良好的应用优势，可以保证每台服务器在使用的时候任意端口都可以同时接入网络硬件接口，允许最大宽带进行通信，在通信过程中可以排除任何限制通信的因素，具有极强的可靠性和实用性。

网络具有极强的包容性，内部服务器数量比较多，但也受多方面因素的影响，交换机的端口数会在一定程度上对网络体系造成波动，如果使用交换机的端口数为k，那么网络中的服务器可以被分为k组，每组之间存在一定的连接关系，每组包含（k/2）2台服务器，网络服务器总共被划分为两层，自上而下两个部分，每个部分的接入层和汇聚层都有对应数量的交换机，每组对接的交换机一般有k/2台交换机，交换机内部又分别连接了k/2台服务器，端口部门连接着上层的交换机，交换机之间的连接呈一个互联关系，核心层包含多台交换机，交换机之间的连接呈一个递进关系，交换机的第i个网络端口一般连接到第i组汇聚层的某台交换机，一般情况下，交换机都是独立存在的，汇聚层的交换机保留了链路和核心层体系，只需要使用几个网络端口就可以容纳多台服务器，这种结构适用于任意端口数量的交换机，不仅可以保证交换机连接的稳定性，还能有效提高网络体系的运行效率。比如，企业中使用的48口交换机，如果根据上述方法逐步搭建的数据中心网络可以容纳多个服务器，有着强大的运行能力，可以有效支撑企业私有云平台的运行。

基于此方法构建的网络拓扑结构主要有四个方面的应用优势：相较传统的树形结构，这种网络拓扑结构使用的交换机数量更多，虽然交换机数量比较多，但是，对于性能方面的要求就降低了很多，在核心层和汇聚层之间一般会采用高性能的交换机，通过数量的叠加，可以适当降低交换机的性能要求，可以在一定程度上降低整体构建成本，从网络体系的运行情况来看，网络拓扑结构中任意两台服务器之间都是可以存着多条等长度的路径可以被选择，还有就是充分利用了服务器的网络端口，使得每个网络端口都能够发挥自身作用优势，有效提高了网络吞吐量，网络之间的连接更加稳定，网络拓扑结构规避了传统树形结构中所存在的单点故障，容错率更高，操作运行更加可靠稳定。

2.2 对虚拟机迁移的支持体系

就虚拟机迁移运行而言，主要是借鉴Internet骨干网络交换机上的网络虚拟化技术，通过与主机的连接，参与代理与编程，以交换机控制系统实时控制交换网络的运行参数，使得网络运行参数处于一个相对平衡的状态，对网络运行参数的调整，主要是基于调整动态虚拟网络宽度，实现多级资源控制和分配的目的，对控制管理参数进行多级优化，保证在不同工作机制下不同的虚拟网络可以运行不同的网络层路由协议，在这个过程中，需要控制网络节点的连接，保证参数的准确性，控制好每个系数的变化情况，使参数满足不同虚拟网络上应用服务对于QoS的个性化需求。

2.5层具有一个非常重要的作用，直观地体现在能够实现虚拟机的迅速迁移，在对2.5层代理进行规划的时候，侧重于对映射功能的实现，设计好2.5层带来的映射功能，将虚拟地址和实际地址进行一次性映射，在保证地址映射的同时将其一一隔离，然后将上层应用所涉及的网络地址与底层网络所使用的物理地址进行一个有效的交互，让两个地址之间建立起联系，在这个映射连接的过程中，我们需要注意一些细节方面的问题，不同映射地址的对应信息不同，需要根据实际网络结构进行合理的规划，主要映射的是服务地址和位置信息地址，对每台主机进行全面的监测，每台主机上驻留的代理是每个虚拟网络创建一个映射表，映射表的作用在于记录相关数据信息，比如，网络内部中涉及虚拟机IP地址与物理主机MAC地址的详细信息，将这些信息记录完成后，会把这些信息放在虚拟网路中进行广播，这样就带来了所映射的表格内容都将被重置更新，相当于创建了一个新的映射表，代理之间的通信可以通过路由器进行实现，通信效率比较高，主要原理参考路由分布式通信机制，在通信的时候，网络结构会发生变化，服务器上虚拟主机与硬件网络地址的对应关系会改变，需要进行合理调整。

3 结语

在云计算强大的计算运行能力下，将“主机”与“显示器”进行了有效的联合，实现了电线变网络的高效转化，通过云计算在网络体系构建中的应用，将“主机”转化为云服务提供商的服务器集群，用户的观念也发生了一些变化，已经不再是局限于单纯地购买产品，更多的是考虑购买服务，云计算使得用户不再直接面对复杂的硬件和软件，用户所需的是最终的服务，这是云计算带给用户最直观的体验。在云计算的服务共享模式中，很好地体现出了以人为本的发展理念，对各项资源进行了充分的整合和利用，使得信息技术能够更好地服务于人民的生活中，为人们的生产生活提供了全新的选择。