بخشی از مقاله
چکیده
در این مقاله ما به دنبال راه کاری برای طراحی دیتا سنترهای بزرگ برای سیستمهای ابری هستیم که بتوانیم بر خلاف معماری معمول و سنتی سه لایهای شبکه، با استفاده روشهای نوین طراحی شبکه راهکاری بهتر را برای طراحی دیتا سنتر شبکه ابر و شرکتهای ارایه دهنده خدمات CDN برای سرویسدهی به شبکه به همراه مقیاسپذیر پیدا نماییم تا مرکز دادهای با پایداری بیشتر در مقابل خرابیهای شبکه و سرورها داشته باشیم. به همین خاطر با معرفی سه معماری fat tree و DCELL ,CCUBE,BCUBE میپردازد و پیشنهاد استفاده از آنها را در دیتا سنترها میدهد.
واژگان کلیدی: CLOUD ,SDN ,FAT TREE,CDN
مقدمه
رایانش ابری نه یک تکنولوژی بلکه مدلی عملیاتی برای استفاده با شرایط تعیین شده از تکنولوژیهای مختلف محاسباتی به صورت یکپارچه و بر اساس نیاز است. ویژگی اساسی ذکر شده توسط NIST - خودسرویس و بنا به تقاضا، دسترسی فراگیر شبکه، اشتراک منابع، مقیاس پذیری و کشسانی سریع - است. که در سه مدل اصلی SaaS، PaaS و Iaas تعریف شدهاند.
- P. Mell and T. Grance, 2011 - دادهها و برنامههای کاربردی که در مراکز داده ابر به صورت یکپارچه متصل شدهاند و نگهداری میشوند، قابل توجه است. انتزاع مفهوم منابع ابر، به طوری که بدون توجه به مکان قرارگیری سرویس، دسترسی به آن با کارایی یکنواخت و با کیفیتی همراه باشد از وظایف شبکه است.
شبکه ابر
شبکه ابر را میتوان در سه بخش اصلی بستر اینترنت، شبکه بین مراکز داده و شبکه مرکز داده تقسیمبندی کرد. به غیر از شبکه اینترنت که معماری خاص خود را دارد، شبکه بین مراکز داده و شبکه مرکز داده از مواردی است که میتوان روی آن بررسی نمود. - G. Lin and M . Devine, 2010 -
شبکه بین مراکز داده
تأمینکنندگان ابر، نیاز به یک شبکه مسطح بین مراکز داده دارند، به طوری که هزینه و سربار جابجایی در آن حداقل باشد. به همین دلیل بهترین انتخاب یعنی اترنت را برگزیدهاند که یک شبکه لایه 2 است. مطابق شکل - 1 - لایه تجمیع از شبکه-فیزیکی یک مرکز داده با سایر مرکز داده در یک دامنه لایه 2 قرار میگیرند. در این صورت جابجایی عناصر آنها بین هم نیازی به تغییر مشخصات IP نخواهد داشت.شبکه مرکز داده یک شبکه اتصال با افزونگی زیاد و تأخیر کم بین دهها و صدها هزار از سرورها و محلهای دخیرهسازی واقع در آن مرکز داده به صورت امن و قابل اطمینان ایجاد میکند. علت اهمیت شبکه مرکز داده، گلوگاه بودن آن برای سرویس ابر از نظر هزینه، قابلیت اطمینان و کارایی است.
شبکه مراکز داده
معماری سه لایه سلسله مراتبی رایجترین توپولوژی استفاده شده در ساختار شبکههای مرکز داده است. این معماری از سه لایه اصلی تشکیل شده است به نامهای دسترسی، تجمیع و هسته که هر یک وظیفه جابجایی ترافیک لایه پایینتر و ارسال آنبه لایههای بالاتر را بر عهده دارد. این معماری دارای اشتراک بیش از حد1 میباشد که میتواند توسط طراح تعیین شود و بیانکننده میزان سهم پهنای باندی است که در اختیار هر سرور قرار میگیرد تا با سایر سرورها ارتباط برقرار کند. نسبت m:nدر اشتراک بیش از حد بدین معنی است که به ازای هر n منبع، m مصرفکننده وجود دارد، به طور مثال برای یک سوئیچ 24 پورت که 4 پورت Uplink دارد اشتراک بیش از حد برابر 20:4 یا 5:1 میباشد. مقدار رایج معرفی شده آن در بین 2. 5:1 تا8:1 میباشد که برای لینک 1Gbps برابر 400Mbps تا 125Mbps است. - G. Lin and M. Devine, - 2010
مجازی سازی در شبکه ابر
رویکرد شبکه در لایه مجازی ارائه خدماتی است که در بستر فیزیکی به راحتی امکانپذیر نیست. نیازهای کاربردهای روی ابر و محدودیتهایی که در شبکه فیزیکی مرکز داده وجود دارد، باعث توسعه وسیع راهکارها به صورت مجازی در ساختار ابر شده است. این نیازها شامل جداسازی، آدرسدهی مسطح، مدیریت شبکه، ارتباط بین سوییچها و استفاده از ساختار مجازی برای استفاده از ماشینهای مجازی و همچنین ایجاد راهکارهای امنیتی، میباشد. پروتکلهای معرفی شده روشهای مجازی، با استفاده از لایه مجازی ایجاد شده روی شبکه ابر، به عدم وابستگی به محل فیزیکی در ابر میانجامند. با داشتن این قابلیت، کل شبکه ابر به صورت یک شبکه محلی بزرگ به نظر میرسد که ماشینهای مجازی به راحتی و با استفاده از شناسه خود در آن جابجا میشوند.تحمل خرابی نیز از موارد مهم در بررسی شبکه مرکز داده است. آنچه که در تحمل خرابی میتوان مورد بررسی قرار بگیرد ادامه سرویسدهی شبکه با وجود خرابیهای سرورها سوییچها و لینکها باشد. - M. F. Bari, 2013 -
روش تحقیق
مشکلات طراحی دیتا سنتر مراکز ابر را میتوان مواردی مانند:
اندازه شبکه و رشد آن
برای ارائه سرویس رایانش ابری در یک مرکز داده، نیاز به شبکه زیرساختی است که به طور خلاصه ویژگیهای زیر را داشته باشد:
1.پهنای باند و گذردهی بالا
2.تأخیر کم
3.توانایی گستر و توسعه بالا
4.مقاوم در برابر خطا و خرابی
5.یکسان بودن شبکه از دید تمام سرورها
6. پشتیبانی کامل از مجازیسازی و مهاجرت ماشین مجازی
معماری طراحی مرکز داده در رایانش ابری را میتوان به دو قسمت معماری با توپولوژی ثابت و منعطف تقسیم نمود:
