云計(jì)算介紹

云計(jì)算是一種按需分配、按量收費(fèi)的使用模式，提供了一個(gè)可配置的資源共享池，用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，獲取服務(wù)器、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)、應(yīng)用軟件等等服務(wù)。

一、云計(jì)算的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

1、資源池化；

2、網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)；

3、自助式服務(wù)；

4、可衡量的服務(wù)量（彈性計(jì)算、按需計(jì)費(fèi)）；

5、資源靈活調(diào)度

二、云計(jì)算的服務(wù)模式

1、SaaS 【software as a service】 軟件即服務(wù) – 用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)租用基于Web的軟件使用。（虛擬桌面，在線游戲等）

2、PaaS 【platform as a service】 平臺(tái)即服務(wù) – 指將軟件研發(fā)的平臺(tái)作為一種服務(wù)。（數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)發(fā)工具，web服務(wù)器，軟件運(yùn)行環(huán)境等）

3、IaaS 【infrastructure as a service】 基礎(chǔ)架構(gòu)即服務(wù) – 用戶通過(guò)網(wǎng)絡(luò)直接訪問(wèn)底層的計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)資源。（虛擬機(jī)，服務(wù)器，存儲(chǔ)空間，網(wǎng)絡(luò)帶寬等）

三、云計(jì)算的類(lèi)型

A、公有云：通常指第三方提供商為用戶提供的能夠使用的云，公有云的核心屬性是共享資源服務(wù)。例如：阿里云、騰訊云、百度云等等。

B、私有云：是為一個(gè)客戶單獨(dú)使用而構(gòu)建的，對(duì)數(shù)據(jù)、安全性和服務(wù)質(zhì)量提供最有效控制。私有云可部署在企業(yè)數(shù)據(jù)中心的防火墻內(nèi)，也可以將它們部署在一個(gè)安全的主機(jī)托管場(chǎng)所，私有云的核心屬性是專有資源。

C、混合云：融合了公有云和私有云的優(yōu)點(diǎn)。出于安全考慮，企業(yè)更愿意將數(shù)據(jù)存放在私有云中，但是同時(shí)又希望可以獲得公有云的計(jì)算資源，，混合云達(dá)到了既省錢(qián)又安全的目的。

SDN介紹

SDN是一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，通過(guò)將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開(kāi)來(lái)，從而實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的靈活控制，讓網(wǎng)絡(luò)成為一種可靈活調(diào)配的資源。SDN最重要的三個(gè)概念是：可編程（開(kāi)放的API）、控制平面與數(shù)據(jù)平面分離，以及集中式控制模型。

在SDN中很重要的兩個(gè)實(shí)體是Switch跟Controller。

Controller知道網(wǎng)絡(luò)中所有的消息，對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行管理和控制，可以給交換機(jī)下發(fā)流表，對(duì)所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控。

Switch就是一個(gè)實(shí)現(xiàn)Controller指令的實(shí)體，只不過(guò)跟傳統(tǒng)的交換機(jī)不一樣，它的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則由流表指定。

Switch由兩部分組成：

1、Secure Channel，是與控制器通信的模塊，通過(guò)socket連接。

2、Flow table，里面存放這數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則。當(dāng)數(shù)據(jù)包進(jìn)入switch之后，尋找對(duì)應(yīng)的流表進(jìn)行匹配，并執(zhí)行相應(yīng)的action，如果沒(méi)有匹配的數(shù)據(jù)包則將其封裝在packet_in中發(fā)給控制器進(jìn)行處理（丟棄、泛洪等）

每條流規(guī)則分為基本字段、條件字段和動(dòng)作字段三部分：

1、基本字段包括生效時(shí)間duration_sec、所屬表項(xiàng)table_id、優(yōu)先級(jí)priority、處理的數(shù)據(jù)包數(shù)n_packets，空閑超時(shí)時(shí)間idle_timeout等，

2、條件字段包括輸入端口號(hào)in_port、源目的mac地址dl_src/dl_dst、源目的ip地址nw_src/nw_dst、數(shù)據(jù)包類(lèi)型dl_type、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議類(lèi)型nw_proto等，可以為這些字段的任意組合

3、動(dòng)作字段包括正常轉(zhuǎn)發(fā)normal、定向到某交換機(jī)端口output：port、丟棄drop、更改源目的mac地址mod_dl_src/mod_dl_dst等，一條流規(guī)則可有多個(gè)動(dòng)作，動(dòng)作執(zhí)行按指定的先后順序依次完成。

一、SDN與網(wǎng)絡(luò)虛擬化

網(wǎng)絡(luò)虛擬化是一種網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，可以在物理拓?fù)渖蟿?chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)虛擬化部署需要手動(dòng)逐跳部署，其效率低下，人力成本很高。SDN通過(guò)集中控制的方式，網(wǎng)絡(luò)管理員可以通過(guò)控制器的API來(lái)編寫(xiě)程序，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的業(yè)務(wù)部署，大大縮短業(yè)務(wù)部署周期，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)隨需動(dòng)態(tài)調(diào)整?；赟DN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以更容易地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。

二、SDN技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）提供網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一視圖：對(duì)整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實(shí)現(xiàn)統(tǒng)一的查看，從而簡(jiǎn)化配置、管理和優(yōu)化。

（2）高利用率：集中化的流量工程使得我們能夠有效地調(diào)整端到端的流量路徑，從而達(dá)到網(wǎng)絡(luò)資源的高效利用。

（3）快速故障修復(fù)：鏈路、節(jié)點(diǎn)故障都能實(shí)現(xiàn)快速修復(fù)。而且系統(tǒng)能夠快速的聚合網(wǎng)絡(luò)資源，實(shí)現(xiàn)平均分配，并且對(duì)于一些網(wǎng)絡(luò)行為可進(jìn)行預(yù)測(cè)。

（4）平滑升級(jí)：控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)/數(shù)據(jù)平面的分離可以做到軟件平滑升級(jí)的同時(shí)保證沒(méi)有數(shù)據(jù)丟包或者性能衰減。

（5）彈性計(jì)算：大規(guī)模的計(jì)算、路徑分析都被集成在子控制器中，由最新代的服務(wù)器 完成。

虛擬化介紹

虛擬化，是指通過(guò)虛擬化技術(shù)將一臺(tái)計(jì)算機(jī)虛擬為多臺(tái)邏輯計(jì)算機(jī)。在一臺(tái)計(jì)算機(jī)上同時(shí)運(yùn)行多個(gè)邏輯計(jì)算機(jī)，每個(gè)邏輯計(jì)算機(jī)可運(yùn)行不同的操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨(dú)立的空間內(nèi)運(yùn)行而互不影響，從而顯著提高計(jì)算機(jī)的工作效率。

虛擬化使用軟件的方法重新定義劃分IT資源，可以實(shí)現(xiàn)IT資源的動(dòng)態(tài)分配、靈活調(diào)度、跨域共享，提高IT資源利用率，使IT資源能夠真正成為社會(huì)基礎(chǔ)設(shè)施，服務(wù)于各行各業(yè)中靈活多變的應(yīng)用需求。

一、虛擬化的分類(lèi)

全虛擬化、半虛擬化、平臺(tái)虛擬化、硬件虛擬化（Inter vt-x/EPT） （AMD AMD-v /RVI）、軟件虛擬化、桌面虛擬化、應(yīng)用虛擬化、存儲(chǔ)虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化

二、虛擬化的優(yōu)勢(shì)

虛擬化可以虛擬出不同的虛擬操作系統(tǒng)。

虛擬機(jī)之間是相互獨(dú)立互不影響的。

支持異構(gòu)。

支持快照、克隆、還原等操作

三、云計(jì)算與虛擬化的區(qū)別與聯(lián)系

虛擬化是一種技術(shù)，云計(jì)算是一種使用模式。

虛擬化是指將物理的實(shí)體，通過(guò)軟件模式，形成若干虛擬存在的系統(tǒng)，其實(shí)真是運(yùn)作還是在實(shí)體上，只是劃分了若干區(qū)域或者時(shí)域劃分

云計(jì)算的基礎(chǔ)是虛擬化，但虛擬化只是云計(jì)算的一部分，云計(jì)算其實(shí)就是在虛擬化出若干資源池以后的應(yīng)用，但虛擬化并不是只對(duì)應(yīng)云計(jì)算的。

云計(jì)算、SDN、虛擬化三者關(guān)系

云計(jì)算是一種按需分配、按使用量收費(fèi)的使用模式，提供了一個(gè)可配置的資源共享池，用戶可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)，獲取存儲(chǔ)空間、網(wǎng)絡(luò)帶寬、服務(wù)器、應(yīng)用軟件等等服務(wù)。

NFV，即網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化，Network Function Virtualization。通過(guò)使用x86等通用性硬件以及虛擬化技術(shù)，來(lái)承載很多功能的軟件處理。從而降低網(wǎng)絡(luò)昂貴的設(shè)備成本?？梢酝ㄟ^(guò)軟硬件解耦及功能抽象，使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備功能不再依賴于專用硬件，資源可以充分靈活共享，實(shí)現(xiàn)新業(yè)務(wù)的快速開(kāi)發(fā)和部署，并基于實(shí)際業(yè)務(wù)需求進(jìn)行自動(dòng)部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等。

所以說(shuō)云計(jì)算其實(shí)就是虛擬化出資源池以后的應(yīng)用，是以虛擬化技術(shù)為基礎(chǔ)的。云計(jì)算、虛擬化都需要集中化控制，而SDN最重要的三個(gè)概念是：可編程（開(kāi)放的API接口）、控制平面與數(shù)據(jù)平面分離，以及集中式控制模型?；赟DN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以更容易地實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。

云計(jì)算平臺(tái)本身的基礎(chǔ)架構(gòu)中，所用到的網(wǎng)絡(luò)功能相對(duì)簡(jiǎn)單，就是普通的橋接技術(shù)，但是一般都會(huì)有用來(lái)集成第三方程序的接口，第三方的網(wǎng)絡(luò)虛擬化平臺(tái)一旦集成到云計(jì)算平臺(tái)中，就可以大大增強(qiáng)云計(jì)算平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化部署的能力。當(dāng)云計(jì)算平臺(tái)部署網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的時(shí)候，先通過(guò)插件向這些網(wǎng)絡(luò)虛擬化平臺(tái)內(nèi)置的Controller發(fā)送配置消息，然后Controller通過(guò)跟虛擬交換機(jī)或者硬件交換機(jī)之間的南向接口，比如 OpenFlow或者OF-Config、NetConf或者別的接口，去配置交換機(jī)。（比如要在兩個(gè)Hypervisor（管理程序）之間創(chuàng)建Tunnel，并將一 些VM綁定到這個(gè)Tunnel上去，以及配置一些網(wǎng)絡(luò)安全策略或者QoS策略等）

Overlay是通過(guò)在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上疊加一個(gè)虛擬的邏輯網(wǎng)絡(luò)，讓原有網(wǎng)絡(luò)盡量不做改造，通過(guò)定義的邏輯網(wǎng)絡(luò)來(lái)實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，解決原有數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)問(wèn)題。實(shí)際上就是一種隧道封裝技術(shù)，將二層網(wǎng)絡(luò)封裝在三層/四層報(bào)文中進(jìn)行傳遞，提供了一種解決數(shù)據(jù)平面轉(zhuǎn)發(fā)和多租戶隔離的技術(shù)手段，VXLAN（Virtual eXtensible LAN）是當(dāng)前最為主流的Overlay標(biāo)準(zhǔn)。從數(shù)量上講，它把 12 bit 的 VLAN tag 擴(kuò)展成了 24 bit。從實(shí)現(xiàn)上講，它是 MAC in UDP的封裝方式，可以跨 L3 邊界，很巧妙地解決了 GRE tunnel 和 VLAN 存在的不足，讓組網(wǎng)變得更加靈活，有很好的擴(kuò)展性。

網(wǎng)絡(luò)虛擬化主要用在提供云服務(wù)的網(wǎng)絡(luò)中。在實(shí)際部署中，有使用虛擬交換機(jī)來(lái)做Tunnel Overlay網(wǎng)絡(luò)終結(jié)的方案，也有出于性能考慮使用硬件交換機(jī)做Tunnel Overlay網(wǎng)絡(luò)終結(jié)的方案。

1、（OpenStack+） OVS 的純軟件方案，會(huì)遭受?chē)?yán)重的性能問(wèn)題，因?yàn)橐慌_(tái)服務(wù)器里面虛擬機(jī)一多，隨著網(wǎng)絡(luò)流量的增大，網(wǎng)絡(luò)交換部分帶給CPU的壓力就太大了。

2、（OpenStack+） SDN+硬件網(wǎng)絡(luò)虛擬化的方案。用SDN硬件交換機(jī)代替了OVS純軟件方案，將Tunnel加解封裝，安全過(guò)濾，基于VM的 QoS策略等網(wǎng)絡(luò)功能放到了硬件交換機(jī)中，性能得到大幅度提升。