云計算介紹

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

一、云計算的特點及優(yōu)勢

1、資源池化；

2、網(wǎng)絡(luò)訪問；

3、自助式服務(wù)；

4、可衡量的服務(wù)量（彈性計算、按需計費）；

5、資源靈活調(diào)度

二、云計算的服務(wù)模式

1、SaaS 【software as a service】 軟件即服務(wù) – 用戶通過網(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】 平臺即服務(wù) – 指將軟件研發(fā)的平臺作為一種服務(wù)。（數(shù)據(jù)庫，開發(fā)工具，web服務(wù)器，軟件運行環(huán)境等）

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

三、云計算的類型

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：是為一個客戶單獨使用而構(gòu)建的，對數(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安全的主機托管場所，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。出于安全考慮，企業(yè)更愿意將數(shù)據(jù)存放在私有云中，但是同時又希望可以獲得公有云的計算資源，，混合云達(dá)到了既省錢又安全的目的。

SDN介紹

SDN是一種新型網(wǎng)絡(luò)創(chuàng)新架構(gòu)，通過將網(wǎng)絡(luò)設(shè)備控制面與數(shù)據(jù)面分離開來，從而實現(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最重要的三個概念是：可編程（開放的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中很重要的兩個實體是Switch跟Controller。

Controller知道網(wǎng)絡(luò)中所有的消息，對整個網(wǎng)絡(luò)進行管理和控制，可以給交換機下發(fā)流表，對所有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備運行狀態(tài)進行監(jiān)控。

Switch就是一個實現(xiàn)Controller指令的實體，只不過跟傳統(tǒng)的交換機不一樣，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)包進入switch之后，尋找對應(yīng)的流表進行匹配，并執(zhí)行相應(yīng)的action，如果沒有匹配的數(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、條件字段和動作字段三部分：

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

2、條件字段包括輸入端口號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)包類型dl_type、網(wǎng)絡(luò)層協(xié)議類型nw_proto等，可以為這些字段的任意組合

3、動作字段包括正常轉(zhuǎn)發(fā)normal、定向到某交換機端口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)則可有多個動作，動作執(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逐跳部署，其效率低下，人力成本很高。SDN通過集中控制的方式，網(wǎng)絡(luò)管理員可以通過控制器的API來編寫程序，從而實現(xiàn)自動化的業(yè)務(wù)部署，大大縮短業(yè)務(wù)部署周期，同時也實現(xiàn)隨需動態(tài)調(diào)整?；赟DN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以更容易地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。

二、SDN技術(shù)的優(yōu)點

（1）提供網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的統(tǒng)一視圖：對整個網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)實現(xiàn)統(tǒng)一的查看，從而簡化配置、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)點故障都能實現(xiàn)快速修復(fù)。而且系統(tǒng)能夠快速的聚合網(wǎng)絡(luò)資源，實現(xiàn)平均分配，并且對于一些網(wǎng)絡(luò)行為可進行預(yù)測。

（4）平滑升級：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的同時保證沒有數(shù)據(jù)丟包或者性能衰減。

（5）彈性計算：大規(guī)模的計算、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，是指通過虛擬化技術(shù)將一臺計算機虛擬為多臺邏輯計算機。在一臺計算機上同時運行多個邏輯計算機，每個邏輯計算機可運行不同的操作系統(tǒng)，并且應(yīng)用程序都可以在相互獨立的空間內(nèi)運行而互不影響，從而顯著提高計算機的工作效率。

虛擬化使用軟件的方法重新定義劃分IT資源，可以實現(xiàn)IT資源的動態(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

全虛擬化、半虛擬化、平臺虛擬化、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、存儲虛擬化、網(wǎng)絡(luò)虛擬化

二、虛擬化的優(yōu)勢

虛擬化可以虛擬出不同的虛擬操作系統(tǒng)。

虛擬機之間是相互獨立互不影響的。

支持異構(gòu)。

支持快照、克隆、還原等操作

三、云計算與虛擬化的區(qū)別與聯(lián)系

虛擬化是一種技術(shù)，云計算是一種使用模式。

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

云計算的基礎(chǔ)是虛擬化，但虛擬化只是云計算的一部分，云計算其實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應(yīng)云計算的。

云計算、SDN、虛擬化三者關(guān)系

云計算是一種按需分配、按使用量收費的使用模式，提供了一個可配置的資源共享池，用戶可以通過網(wǎng)絡(luò)訪問，獲取存儲空間、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。通過使用x86等通用性硬件以及虛擬化技術(shù)，來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^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，實現(xiàn)新業(yè)務(wù)的快速開發(fā)和部署，并基于實際業(yè)務(wù)需求進行自動部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等。

所以說云計算其實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。云計算、虛擬化都需要集中化控制，而SDN最重要的三個概念是：可編程（開放的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。基于SDN的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)可以更容易地實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。

云計算平臺本身的基礎(chǔ)架構(gòu)中，所用到的網(wǎng)絡(luò)功能相對簡單，就是普通的橋接技術(shù)，但是一般都會有用來集成第三方程序的接口，第三方的網(wǎng)絡(luò)虛擬化平臺一旦集成到云計算平臺中，就可以大大增強云計算平臺網(wǎng)絡(luò)自動化部署的能力。當(dāng)云計算平臺部署網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的時候，先通過插件向這些網(wǎng)絡(luò)虛擬化平臺內(nèi)置的Controller發(fā)送配置消息，然后Controller通過跟虛擬交換機或者硬件交換機之間的南向接口，比如 OpenFlow或者OF-Config、NetConf或者別的接口，去配置交換機。（比如要在兩個Hypervisor（管理程序）之間創(chuàng)建Tunnel，并將一 些VM綁定到這個Tunnel上去，以及配置一些網(wǎng)絡(luò)安全策略或者QoS策略等）

Overlay是通過在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)上疊加一個虛擬的邏輯網(wǎng)絡(luò)，讓原有網(wǎng)絡(luò)盡量不做改造，通過定義的邏輯網(wǎng)絡(luò)來實現(xiàn)業(yè)務(wù)邏輯，解決原有數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)問題。實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/四層報文中進行傳遞，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 擴展成了 24 bit。從實現(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。在實際部署中，有使用虛擬交換機來做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做Tunnel Overlay網(wǎng)絡(luò)終結(jié)的方案。

1、（OpenStack+） OVS 的純軟件方案，會遭受嚴(yán)重的性能問題，因為一臺服務(wù)器里面虛擬機一多，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硬件交換機代替了OVS純軟件方案，將Tunnel加解封裝，安全過濾，基于VM的 QoS策略等網(wǎng)絡(luò)功能放到了硬件交換機中，性能得到大幅度提升。