服务器虚拟化技术通过对物理服务器虚拟化（数据中心为什么需要大二层网络）

本文目录

• 数据中心为什么需要大二层网络
• 什么是服务器虚拟化技术
• 虚拟化技术应用在物联网哪些方面

数据中心为什么需要大二层网络

数据中心为什么需要大二层网络？

在开始之前，首先要明确一点，大二层网络基本上都是针对数据中心场景的，因为它实际上就是为了解决数据中心的服务器虚拟化之后的虚拟机动态迁移这一特定需求而出现的。对于普通的园区网之类网络而言，大二层网络并没有特殊的价值和意义（除了某些特殊场景，例如WIFI漫游等等）。

所以，我们现在所说的大二层网络，一般都是指数据中心的大二层网络。

1 传统数据中心网络架构

我们看到，这种网络架构其实和园区网等网络的架构是一样的，这种架构相当于零售行业的“加盟店”形式，而与之相对应的“三层到边缘”架构，以及我们下面要谈到的“大二层”架构，就相当于“直营店”了。

之所以采用这种网络架构，是因为这种架构非常成熟，相关的二三层网络技术（二层VLAN+xSTP、三层路由）都是成熟的技术，可以很容易的进行部署，也符合数据中心分区分模块的业务特点。

但是这种网络架构对于数据中心来说，其实是隐藏着一个弱点的，是什么呢？

2 服务器虚拟化趋势

由于传统的数据中心服务器利用率太低，平均只有10% 15%，浪费了大量的电力能源和机房资源。所以出现了服务器虚拟化技术。

服务器虚拟化技术是把一台物理服务器虚拟化成多台逻辑服务器，这种逻辑服务器被称为虚拟机（VM），每个VM都可以独立运行，有自己的OS、APP，当前也有自己独立的MAC地址和IP地址，它们通过服务器内部的虚拟交换机（vSwitch）与外部实体网络连接。

通过服务器虚拟化，可以有效地提高服务器的利用率，降低能源消耗，降低客户的运维成本，所以虚拟化技术目前得到了广泛的应用。（至于为啥有这些好处，我就懒得去说了，有兴趣的话可以自己问一下度娘，总之服务器虚拟化就是个好东东啦）

PS：VMware是服务器虚拟化领域的市场领先产品和创新品牌，提供一整套VM解决方案的软件。除了VMware之外，业界还有微软Hyper-V和Xen等服务器虚拟化软件。

3 虚拟机动态迁移

我们继续回到数据中心网络上来。

本来，服务器虚拟化对于数据中心网络来说，也没啥特别大的影响，无非就是接入的主机规模变大一些而已（原来一台物理服务器算一个主机，现在每个VM算一个主机），还是可以用二三层网络架构来连接的，规模变大了，多划分一些二层域就行。

但是服务器虚拟化之后，带来了一项伴生的技术，那就是虚拟机动态迁移，这就给传统的数据中心网络带来了很大的麻烦。当然在讲麻烦之前，我们先得搞清楚虚拟机动态迁移是怎么回事。

所谓虚拟机动态迁移，就是在保证虚拟机上服务正常运行的同时，将一个虚拟机系统从一个物理服务器移动到另一个物理服务器的过程。该过程对于最终用户来说是无感知的，从而使得管理员能够在不影响用户正常使用的情况下，灵活调配服务器资源，或者对物理服务器进行维修和升级。

说白了，动态迁移就是让虚拟机搬家，但是要求搬家的时候，虚拟机上运行的业务还不会中断，外面的用户察觉不到。

搞清楚虚拟机动态迁移是怎么回事之后，我们来看到底这个技术给网络带来了什么麻烦。

4 虚拟机动态迁移对网络的影响

对于数据中心来说，二三层网络架构是有一个弱点的，那是什么弱点呢？这个弱点就是服务器的位置不能随便在不同二层域之间移动。

因为一旦服务器迁移到其他二层域，就需要变更IP地址，TCP连接等运行状态也会中断，那么原来这台服务器所承载的业务就会中断，而且牵一发动全身，其他相关的服务器（比如WEB-APP-DB服务器之间都是相互关联的）也要变更相应的配置，影响巨大。

（这和园区网不一样，园区网里面接入的办公PC等，换一个办公区，换一个二层域，重新获取一下IP地址，对于业务来说，几乎没什么影响）。

幸好在传统的数据中心中，物理服务器位置的跨二层域迁移的场景是非常少见的，而且即使发生迁移，也都是物理层面的，业务肯定都已经中断了，更换IP地址所以这个隐患并不明显。

但是在服务器虚拟化之后，虚拟机的动态迁移会成为一种经常出现的场景。为了保证迁移时业务不中断，就要求在迁移时，不仅虚拟机的IP地址不变，而且虚拟机的运行状态也必须保持原状（例如TCP会话状态），所以虚拟机的动态迁移只能在同一个二层域中进行，而不能跨二层域迁移。

而传统的二三层网络架构限制了虚拟机的动态迁移只能在一个较小的局部范围内进行，应用受到了极大的限制。

所以，为了打破这种限制，实现虚拟机的大范围甚至跨地域的动态迁移，就要求把VM迁移可能涉及的所有服务器都纳入同一个二层网络域，这样才能实现VM的大范围无障碍迁移。

就好比你原来住在南京，现在迁移到苏州了，原来各城市的社保系统是独立的（小二层网络），所以你要办理社保关系迁移（IP地址变更），办过的人都知道这有多痛苦。

而据说从2015年开始整个江苏省的社保系统现在纳入统一管理了（大二层网络），那么从南京迁移到苏州，人过去就行了，社保关系不需要任何变更（IP地址不变，业务不中断）。

这就是大二层网络！一个真正意义的大二层网络至少要能容纳1万以上的主机，才能叫做大二层网络。

什么是服务器虚拟化技术

1、降低总体拥有成本（TCO）、提高投资回报率（ROI）
通过服务器整合，控制和减少物理服务器的数量，明显提高每个物理服务器及其CPU的资源利用率，从而降低硬件成本。
降低运营和维护成本，包括数据中心空间、机柜、网线，耗电量，冷气空调和人力成本等。
2、提高运营效率
加快新服务器和应用的部署，大大降低服务器重建和应用加载时间。
主动地提前规划资源增长，这样对客户和应用的需求响应快速，不需要象以前那样，需要长时间的采购流程，然后进行尝试。
不需要象以前那样，硬件维护需要数天/周的变更管理准备和1 - 3小时维护窗口，现在可以进行快速的硬件维护和升级。
3、系统安全性
由于采用了虚拟化技术的高级功能，使业务系统脱离了单台物理硬件的束缚，可以实现更高级别的业务连续性要求，提升了系统安全性、可靠性。
通过虚拟化技术，降低了物理硬件的故障影响力，减少了硬件的安全隐患。
通过虚拟化整合，减少了设备的接入数量，安全防范的范围能够得到更有效地控制。
4、提高服务水平
帮助您建立业务和IT资源之间的关系，使IT和业务优先级对应。
将所有服务器作为统一资源池进行管理，并按需进行资源调配，快速响应业务部门提出的系统资源需求。
5、陈旧硬件和操作系统的投资保护
虚拟化平台具有更广泛的操作系统（OS）兼容性，不再担心旧系统的无法使用，并且通过自动更新功能实现维护和升级等一系列问题。
6、云计算基础环境准备

虚拟化技术应用在物联网哪些方面

时代虚拟化技术特点
　　时代虚拟化技术是将底层物理设备与上层操作系统、软件分离的一种“去耦合”技术，利用该可以将计算、存储、网络等IT基础资源整合起来，形成共享的虚拟资源池，把逻辑资源按实际需求同时提供给各个应用。当前，时代虚拟化技术主要包含以下三类：
　　1.服务器虚拟化
　　通过服务器虚拟化技术，在一台物理服务器上建立多个虚拟服务器，在每个虚拟服务器中安装单独的业务系统，来实现服务器的优化整合。即通过在软件级别上的虚拟化技术将多台独立的物理服务器以虚拟服务器方式整合到一台或几台高端服务器上。服务器虚拟化不是简单的把一台物理机分成几个虚拟机，而是还要在多台物理机上提供与保证服务器的高可用性相关的服务，包括配置、管理高可用群集，对群集及节点状态进行监控，并在发现问题时进行自动的服务器切换、服务接管等。因此，在使用虚拟化之后，还可以在不增加任何第三方软件和硬件的情况下，实现对虚拟机中的业务系统的不中断连续性保护。
　　2.存储虚拟化
　　通过在存储区域网络里部署虚拟化网关来实现整个存储系统的统一出入口，为了保障存储网络链路的安全性，虚拟化网关通常部署2台或成偶数数量的多台。虚拟化网关通过管理应用服务器与存储系统之间的I/O数据流，可以管理异构存储阵列，支持异构应用服务器环境，实现异构环境下的信息整合。
　　通过整合企业的存储系统，能够有效提高存储容量的利用率，可以根据性能差别对存储资源进行区分和利用。对用户屏蔽存储设备的物理差异，实现了数据在网络共享的一致性，并简化管理，降低存储成本。
　　3.网络虚拟化
　　通过交换机的虚拟化功能，将多个网络交换机融合在一起，构成一个整体的虚拟交换机，在网络设计时，按照结构化、模块化、扁平化的设计原则，实现高可用、易扩展、易管理的目标。在数据中心的网络核心交换机上实现虚拟化，在服务器接入区的交换机也通过虚拟化技术将两台交换机合并。
　　在数据中心的网络设计中，我们把整体网络拓扑采用扁平化两层组网架构，从数据中心核心区直接到服务器接入，省去了中间的汇聚层。
　　时代企业虚拟化技术优势
　　1、灵活易用
　　通过我们对企业数据中心业务的理解，在整体设计方案上充分考虑了新老业务系统上线、测试、部署的灵活性，并对后期虚拟机的使用和管理提供了解决方案。
　　2、思路清晰
　　根据我们对此企业用户业务的普遍要求，我们在整体设计上本着管理域和功能域清晰划分的设计思路，使得整个网络管理上更加简便，使故障排查更清晰，结合各管理区域和安全区域划分的一目了然，实现故障的准确定位，以便快速解决故障，保证了网络高可靠性和安全性。
　　3、结构简单、易于管理
　　基于项目网络拓扑结构和具体应用需求，由于整体拓扑分区明确，边界接入区域也明确，内部各个区域之间连通经策略路由来实现。
　　4、虚拟资源库功能分区明确
　　在方案中为实现快速部署新业务系统，采用了虚拟化设计并明确划分各区的业务功能，使得物理设备的计算资源得到充分发挥，并由负载均衡设备实现计算资源的合理分配。负载均衡设备通过设置多虚拟服务器，达到负载均衡设备的资源共享。存储设备通过虚拟化后的SAN,和NAS功能，实现存储资源的共享。避免重复的投资。
　　5、资源的共享性、经济性和可扩展性
　　充分发挥负载均衡与虚拟化软件的配合能力，实现计算资源的动态扩展和虚拟机灵活动态扩展。网络设计按照业务分区进行，发生单个分区的网络资源需要增加或需增加分区的个数时，能够轻易实现扩展。安全设备的部署紧随着网络资源，可随时在网络中增加和扩展。存储的方式为虚拟化存储区域网的方式，容量的增加可以很平滑的实现。
　　6、网络可靠性、可用性和数据安全性
　　坚持五个九的设计原则，保证整体系统的可靠性。通过冗余的链路，冗余的部件，HA,DRS等技术，实现系统的高可用性。同时充分利用安全设备的自身特点，从病毒防护，到安全审计等，确保数据和应用系统的安全。