計(jì)算機(jī)論文校園網(wǎng)IP虛擬化設(shè)計(jì)方案

　　本計(jì)算機(jī)論文設(shè)計(jì)了IRF技術(shù)實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)IP虛擬交換機(jī)系統(tǒng)方案，對(duì)其包含MAC地址容量、端口突發(fā)緩存容量及轉(zhuǎn)發(fā)能力、N∶1虛擬化等系統(tǒng)性能進(jìn)行了測試分析，其結(jié)果表明IRF能夠滿足各項(xiàng)要求，同時(shí)保持較好的系統(tǒng)性能，能夠很好地實(shí)現(xiàn)P虛擬化。通過智能彈性框架IRF技術(shù)，是對(duì)傳統(tǒng)校園網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一場變革，它比原有堆疊技術(shù)能更好地兼容已經(jīng)非常成熟的網(wǎng)絡(luò)特性，能夠更穩(wěn)定、快速、高效地解決現(xiàn)今校園網(wǎng)出現(xiàn)的問題�！�信息化研究》(雙月刊)創(chuàng)刊于1975年，由江蘇省電子學(xué)會(huì)主辦。本刊以前瞻性、權(quán)威性、實(shí)用性為主特色，跟蹤電子信息技術(shù)的最新發(fā)展動(dòng)態(tài)，報(bào)道最新的實(shí)用電子技術(shù)和新產(chǎn)品，是電子信息技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)具有權(quán)威性和影響力的綜合性技術(shù)刊物。

　　摘要：針對(duì)目前校園網(wǎng)IP存在的問題，文章提出了校園網(wǎng)IP虛擬化設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)研究了IRF技術(shù)方案，最后對(duì)其包含MAC地址容量、端口突發(fā)緩存容量及轉(zhuǎn)發(fā)能力、N∶1虛擬化等系統(tǒng)性能進(jìn)行了測試分析。結(jié)果表明IRF能夠滿足各項(xiàng)要求，同時(shí)保持較好的系統(tǒng)性能，能夠很好地實(shí)現(xiàn)校園網(wǎng)IP虛擬化。這為之后的校園網(wǎng)IP虛擬化技術(shù)的應(yīng)用奠定了科學(xué)理論基礎(chǔ)。

　　關(guān)鍵詞：校園網(wǎng)IP;虛擬化技術(shù);IRF技術(shù)

　　隨著“數(shù)字化校園”網(wǎng)絡(luò)的建立和應(yīng)用，計(jì)算機(jī)、移動(dòng)接入端的不斷增加，涉及教學(xué)、科研、服務(wù)各個(gè)方面，校園網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大對(duì)信息化的依賴也逐步增加，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)依附校園信息化的快速發(fā)展也逐漸復(fù)雜化。學(xué)校數(shù)據(jù)中心的規(guī)模也隨著數(shù)據(jù)大集中持續(xù)發(fā)展而逐步擴(kuò)大，對(duì)二層網(wǎng)絡(luò)的區(qū)域范圍要求逐步擴(kuò)大。校園網(wǎng)IP隨著信息化數(shù)字化的迅速發(fā)展逐步暴露出流量倍增、IPv4地址枯竭及缺乏安全等問題，另外還擁有系統(tǒng)性能差及缺乏足夠端口等缺點(diǎn)[1-2]，因此亟待運(yùn)用新方法處理其各種難題。虛擬交換機(jī)技術(shù)擁有相當(dāng)可觀的轉(zhuǎn)發(fā)能力及端口容量，同時(shí)還擁有相對(duì)較高的可靠性，將其運(yùn)用到IP校園網(wǎng)，能夠在很大程度上處理其面臨的各種難題[3-4]。因此本文研究了IP城域網(wǎng)虛擬化設(shè)計(jì)方案及其系統(tǒng)性能。

　　1理論依據(jù)

　　智能彈性架構(gòu)(IntelligentResilientFramework，IRF)是H3C公司融合高端交換機(jī)的技術(shù)，在中低端交換機(jī)上推出的創(chuàng)新性建設(shè)網(wǎng)絡(luò)核心的新技術(shù)。IRF是一種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)虛擬化技術(shù)，可以將多臺(tái)物理設(shè)備(一般指交換機(jī))互連形成一個(gè)聯(lián)合矩陣。無論在管理還是在應(yīng)用層面上，將被視為一個(gè)整體。它不但可以解決兩臺(tái)或多臺(tái)設(shè)備上端口管理、編號(hào)的問題，簡化業(yè)務(wù)和管理工作，還可以解決物理設(shè)備上的文件同步、傳統(tǒng)二層冗余技術(shù)與路由技術(shù)協(xié)同的問題。其具備高可靠性、高擴(kuò)展性、易用性、可管理性，實(shí)用性等特點(diǎn)。

　　2虛擬化設(shè)計(jì)方案

　　在數(shù)據(jù)量的持續(xù)升高的狀況下，引入功能強(qiáng)大的IRF虛擬技術(shù)[5]，能夠直接應(yīng)用在某特定場景，其拓?fù)浼軜?gòu)如圖1所示。IRF堆疊把若干盒式設(shè)備經(jīng)過堆疊口完成連接構(gòu)成一臺(tái)虛擬設(shè)備，這在很大程度上縮小了管理工作量及維護(hù)成本，同時(shí)還擁有相對(duì)很好的擴(kuò)展及安全性，其線纜連接順序如圖2所示。IRF的連接形式如表1所示。通常情況下系統(tǒng)中擁有很多設(shè)備，致使IRF會(huì)出現(xiàn)系統(tǒng)分裂而導(dǎo)致多臺(tái)配置一致的設(shè)備持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，若不解決將導(dǎo)致網(wǎng)絡(luò)沖突現(xiàn)象出現(xiàn)。虛擬交換機(jī)對(duì)外運(yùn)用橋MAC，以至于如果出現(xiàn)分裂將致使其他非Master儀器維持原始橋MAC從新?lián)袢∨eMaster以完成MAC學(xué)習(xí)。IRF運(yùn)用橋MAC處理形式致使其組網(wǎng)更加簡便，其形式包含：(1)MAC依Master去掉后立即改變;(2)保留6min后改變;(3)始終不變。IRF堆疊分裂后為防止配置一致的儀器出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)沖突，其完成多活性檢測(Multi-ActiveDectection，MAD)、鏈路匯聚控制協(xié)議(LinkAggregationControlProrocol，LACP)及雙向轉(zhuǎn)發(fā)檢測(BidirectionalForwardingDectection，BFD)[6]等協(xié)議以完成監(jiān)測及沖突處理，其配置如表3所示。在LACP協(xié)議中，IRF經(jīng)過添加MasterD完成擴(kuò)展，IRF分裂后，LACP及BFD都能夠經(jīng)過MasterD完成對(duì)儀器的處理。如果檢測到若干具有配置一致的儀器時(shí)，相對(duì)小的MasterD將持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，而大的MasterD其狀態(tài)會(huì)由Active改變至Recovery即關(guān)掉全部非保留物理端口。運(yùn)用日志完成提示修復(fù)發(fā)生故障的鏈路，恢復(fù)IRF以確保每個(gè)端口重新正常運(yùn)轉(zhuǎn)。

　　3性能測試分析

　　3.1基本性能測試

　　測試MAC地址表最大容量及GE端口突發(fā)緩存容量，其單端口MAC地址要不能低于64K及各端口緩存能力大于100ms，其測試結(jié)果如圖3—4所示。端口轉(zhuǎn)發(fā)能力測試完成PairtoPair吞吐量、時(shí)延及其抖動(dòng)，報(bào)文長度覆蓋及時(shí)長分別是64/128/256/512/1024/1518字節(jié)及120s，其測試結(jié)果如圖5所示。根據(jù)圖3能夠獲知，源MAC及目的MAC地址計(jì)數(shù)均是128000，表明IRF單端口MAC地址容量是128K。根據(jù)圖4能夠獲知，IRF對(duì)相異大小的流量緩存容量分別是：64字節(jié)：T64=1765549/1488095=1.186s;256字節(jié)：T256=1763607/452899=3.894s。根據(jù)圖5能夠獲知，IRF各種包長度的報(bào)文都可完成線速轉(zhuǎn)發(fā)，且其時(shí)延結(jié)果正常。

　　3.2虛擬化性能測試

　　測試N∶1虛擬化技術(shù)，其拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如圖6所示。DUT-1及DUT-2經(jīng)過兩條鏈路構(gòu)建堆疊，將其虛擬為一臺(tái)儀器，完成兩臺(tái)DUT的端口配置，于測試儀接口及B之間組建100000條流量，同時(shí)進(jìn)行雙向線速流量完成其接口接收?qǐng)?bào)文統(tǒng)計(jì)。通過插拔虛擬化設(shè)備主控板以完成丟包統(tǒng)計(jì)及其流量丟包數(shù)運(yùn)算，其測試結(jié)果如圖7所示。根據(jù)圖7能夠獲知，其能夠確保流量無丟失，同時(shí)很好地完成流量負(fù)載分擔(dān)。

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