摘要：本文结合当前数据中心网络在不同技术基础上应用的新场景，并在之后提出了将数据运用于网络内部的一种高性能和高效率的利用方式，并更好地让其满足使用过程中的各种需求。而从分析中也可以看出，通过对数据中心网络中进行标准化建设，往往能够对技术创新提出更加积极的作用。
关键词：数据中心；网络云化；演进趋势；探析策略
经过国网信息化SG186和SG-ERP建设，目前已完成“横向集成、纵向贯通、二级部署、三级应用”的一体化企业级信息系统建设，已完成覆盖总部、三地数据中心、各省（市）公司的软硬件、公共数据、应用服务三大资源池建设，为公司IT基础进一步云化建设奠定了良好的基础。随着与云计算相关的理论不断地在发展，数据中心内部的技术都已经发展的越来越快。数据中心内部的三大核心资源正随着计算云化和存储云化的应用实现了按需动态分配，从而更好地提升了数据中心基础设施的利用效率。目前，众多的科研机构、高校和企业也正通过运用按需调用、动态分配和高效管理的方式来使得数据中心更好地向云化的方向发展。本文主要对数据中心网络云化的演进趋势进行有效地探析。
1.现有数据中心的网络分析
1.1网络拓扑现状和未来发展趋势
1.1.1网络拓扑现状
现有的数据中心网络主要采用接入层、汇聚层和核心层的老三层传统部署结构，其主要的结构如图1所示。
其中，核心层作为数据中心业务分区的互联区域，承担数据中心业务的高速转发，在整个结构内部占据重要的地位，主要可以通过使得汇聚层进行互联来使得数据中心和外部网络之间有效地实现信息交互；汇聚层作为各业务分区的业务网关，有效地实现接入层内部的相互连接；接入层实现业务资源池的接入[1]。数据中心采取VLAN模式实现业务的隔离和运维。
从这样一系列的结构可以看出，传统的网络拓扑结构能够满足传统数据中心对网络的需求。但是在使用的过程中也会表现出如下几种不足：第一，汇聚层和核心层交换机的内部非常容易形成网络传输的瓶颈；第二，一旦在使用的过程中发生单点故障之后，则会对服务器产生较大的影响。在未来，数据中心本身的规模会变得越来越大，也会对数据传输性能提出更高的要求。仅仅依靠传统的数据中心网络拓扑结构已经不能够很好地满足上述的要求。
1.1.2网络拓扑结构未来发展
随着时代的不断发展，各种新的网络拓扑结构被得以提出，网络结构也正从传统的树形结构进行不断地进化，从而向胖树形式的结构进行改变。目前比较流行的Fat-tree结构、Portland结构、VL2结构和Cellrfi结构都是目前新发展出来的一种结构。
1.2网络设备的现状和发展趋势
1.2.1网络设备的现状
虽然时代在不断地发展，但是数据中心只有在建设的过程中高度地依赖交换机才可能使得数据中心建设的质量变得更高。但是，这样很容易在建设的过程中出现运行成本高、扩展难度较大和其他一系列的问题。又因为网络设备之间和服务器之间都能够保持固定的联系[2]。只有在设备之间的物理连接完成操作之后才能够更好地进行配置。在实际操作的过程中，只能够按照相关的连接和配置进行数据传输，并不能够直接有效地调节网络流量的变化。
1.2.2网络发展趋势
所以网络云化是基于业务需求和技术创新并行驱动带来的网络架构深刻变革，使得云和网高度协同，互为支撑的一种模式。以云为核心，云计算业务的开展需要强大的网络能力的支撑；以网络为核心，网络资源的优化同样要借鉴云计算的理念，云和网双向的互相支撑。
另外，网络之间的结构本身也会向着SDN的方向演进。新建SDN网络与承载传统集中式业务的网络物理相对独立，但能实现互联互通，为后续的业务迁移和资源互通提供完善的网络通道，能够建立起一个更加高性能、高可靠和开放的网络。网络在之后也会更多地向着横向打通的方向发展。
2.目前数据中心网络云化过程中所存在的问题
虽然计算机的应用方式已经经历了主机、终端、C/S服务器、B/S浏览器和一整个发展过程，且目前正在朝着云计算发展的方向不断地转变。但是，传统的数据中心正逐步在运用的过程中更好地进行扩展。其发展和运行的过程中会出现很多方面的矛盾。主要可以从以下几个方面来分析：
2.1软件和硬件难以更好地得以整合
由于服务器内部业务功能都在不断地扩展，所以使得网上的业务单位都建立了属于自己的数据中心。数据中心内部的硬件和软件设备的数量也因此变得越来越多。因此，业务系统内部遵循的标准也会表现的非常不一致，最终也就不能够实现互联网内部的数据共享。
2.2资源会变得越来越紧张
数据中心内部的空间显得非常有限，所以也就限制了内部系统的应用和发展。不仅信息的需求量会增加，资源之间的效率也会因此产生很大的反差。许多数据中心内部的资源将会因此变得更加紧张。
2.3运行维护和管理的难度较大
随着数据中心内部的软件和硬件设备的数量变得越来越多和越来越复杂。软件和硬件之间的资源将不能够很好地被整合在一起，从而也很难向回答与高性能和低成本等一系列的问题。另外，在很多数据中心内部，由于冷却的电力超过了计算所要使用的电力，所以使得数据中心内部的成本压力也因此变得更大。不仅间接增加了采购的成本，同时也使得电力成本和运维的成本得以增加。
3.数据中心网络云化过程中被要求的新需求
3.1网络体系架构将会更好地适应大规模部署的要求
随着云计算的不断发展，目前的政府、企业和科研机构都会更好地将业务部署到云端，数据中心的规模也会因此变得越来越大。因此，在未来建设网络架构体系的过程中，需要同时考虑到内部可扩展性、网络带宽和点对点等内在的因素。这些内部的挑战因素将会促进数据中心网络体系架构更好地向前发展。例如，在以交换机为基础在转发中心内部进行设计的过程中。先需要以转发中心为基础来对网络架构进行有效地划分，并在之后都取得了很好的研究成果。
3.2对高性能的网络提出更高的需求
随着云计算和大数据技术会在未来不断地进行发展，数据的量也会变得越来越多。传统网络在建设的过程中，其系统的内部会产生各种各样的问题。而如何在未来数据中心内部的东西流量快速增长的基础上，让更多的数据在网络内部更快和更好地进行传输，这已经成为了很多专业人士需要考察的问题。因此，尤其需要在建设的过程中提高数据中心内部的性能，并更好地提高在网络上的传输效率。
数据中心需要通过提高网络带宽性能的方式来更好地解决问题。例如，在实际操作的过程中，可以从流量控制、分组转发和路由器选择等多个方面进行有效地创新和改进，才能够使得网络内部的转发速度有效地实现自动调节，从而更好地通过降低时延和减少丢包[3]。目前，包括百度、京东、华为和电信在内的网络都在网络云化的基础上研发有关无损以太网络的技术，并取得了一定的成果。
4.数据中心云网络的看法
数据中心网络云化的演进路线符合国网对企业云建设路线上对网络的基本诉求，目前云网络采用基于SDN的创新网络架构进行建设。SDN网络的数据转发基于VXLAN技术实现，网络设备采用支持VXLAN技术的SDN交换机，逐步实现传统应用架构向分布式架构的演进。
一体化“国网云”平台网络是基于网络虚拟化组件实现，网络虚拟化组件实现对网络的虚拟化和资源管理的能力，对基础的网络资源进行抽象和封装，为云操作系统提供统一的虚拟网络。而网络虚拟化组件的由网络虚拟化平台和网络交换机组成。网络虚拟化组件需要与云操作系统实现对接，在一体化云平台IaaS层架构中处于承上启下的关键地位，是计算虚拟化和存储虚拟化与云操作系统通信的纽带，实现计算和存储资源的承载与发放。
而云平台虚拟网络架构主要包括网络基础架构层、SDN控制层和运维管理层三个层面，为云化业务按需提供基础网络设施资源管理与编排，提供高I/0的弹性的网络资源，实现网络资源一键部署、弹性伸缩和监控调度，实现软硬件网络资源的融合管理与控制，支撑网络业务快速部署和高效运行服务。
5.结束语
综上所述，相信在未来，数据中心的云网络将会朝着统一化、虚拟化、自动化、安全化和绿色化的方向发展，在不久的将来，这种网络架构的创新，将充分的发挥企业云的资源运营和资源协同的能力，有效降低网络资源运维和管理的成本，进一步优化企业云提供的对外服务；同时利用网络控制器解决多地网络架构和资源协同问题，实现网络资源的统一管理和策略统一下发，支撑灵活的业务需求和应用需求。
同时，为建设运营好“两网”，充分应用移动互联、人工智能等现代信息技术和先进通信技术，实现电力系统各个环节万物互联、人机交互，打造状态全面感知、信息高效处理、应用便捷灵活的泛在电力物联网，加快推进世界一流能源互联网企业建设打下坚实的基础。
参考文献：
[1] 李璐颖，张云勇．云计算在网络中的应用［Ｄ］．电信技术，2016（3）：129-133
[2] 王培国，郑军．云计算在数据中心设计中的应用探讨［Ｄ］．通信战士，2015（3）：69-73
[3] 尹晓慧．云计算技术在生活中的应用前景［Ｄ］．数字技术与应用，2016（3）：29-33
论文作者:方晓蓉
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第04期
论文发表时间:2019/7/15
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