分布式数据中心网络互联技术实现

原标题：分布式数据中心网络互联技术实现

通过虚拟机动态迁移技术（如VMware的vMotion）可实现数据中心间的计算资源动态调配，通过服务器高可用集群技术可实现数据中心间应用级容灾，这两种应用场景统称为“分布式数据中心（Distributed Data Center）部署方式”，其特点是一个应用系统在IP地址不变的情况下可以在不同数据中心对外提供服务，但同一时段此应用只出现在一个数据中心，数据中心的访问用户不感知这种变化。本文针对这一特点，阐述分布式数据中心的三种互联方案——数据中心间存储网络互联方案、数据中心服务器接入层二层网络互联方案、数据中心间三层网络互联方案各自的技术实现要求。

一、 虚拟机跨中心动态迁移

最常见的分布式数据中心应用场景是基于“动态虚拟机迁移技术”的跨中心计算资源调配，如Vmware ESXi产品的vMotion技术可以在不中断虚机运行状态的情况下，将虚机从一个物理服务器迁移到另一个物理服务器。vMotion的核心技术是虚拟机内存及CPU运行状态在不同物理机之间的拷贝，而迁移前后的两台物理机需要通过“共享存储（Shared Storage）方式”或“双活存储（Active-Active）方式”共享相同的虚机映像文件。

对于采用NAS技术实现的共享存储，两台物理机必须能访问到相同盘阵上的目标文件；对于采用SAN扩展技术实现的共享存储，两台物理机需要访问具有相同LUN ID的存储设备。共享存储方式的数据中心存储网络互联方案如图1左侧拓扑，存储设备只部署在A中心，NAS或SAN跨A、B中心部署，当虚机从A中心迁至B中心时，B中心的物理服务器仍然可以访问位于A中心的存储设备。

挑战1：解决存储对延时敏感

跨中心做虚机迁移的第一个技术挑战是存储对延时敏感，B中心对存储的访问延时较大，随着两中心间的距离增大，迁至B中心的虚机I/O性能随之下降。采用双活（Active/Active）方式的存储技术（如EMC VELEX Metro）可以较好的解决共享存储方案的访问延迟问题。如图1右侧拓扑，在A、B中心都同时部署物理存储设备，并且通过SAN互联，由位于A、B中心的存储控制器在A、B中心间虚拟出一个逻辑存储设备，两中心的物理服务器访问具有相同LUN ID的逻辑存储设备，存储控制器实现读I/O请求的就近访问以及写I/O的双侧同步。

因此，当A中心的虚机迁至B中心时，B中心的服务器通过本地的存储控制器访问本地的存储设备，因此该方案的I/O延迟比共享存储方式小。FC SAN互联通常借助传输技术（DWDM、SDH等）实现，也有基于IP技术的FCIP互联方案，但FCIP在实际部署中不多见。iSCSI SAN互联及NAS网络互联都基于TCP/IP技术实现。

通过虚拟机动态迁移技术（如VMware的vMotion）可实现数据中心间的计算资源动态调配，通过服务器高可用集群技术可实现数据中心间应用级容灾，这两种应用场景统称为“分布式数据中心（Distributed Data Center）部署方式”，其特点是一个应用系统在IP地址不变的情况下可以在不同数据中心对外提供服务，但同一时段此应用只出现在一个数据中心，数据中心的访问用户不感知这种变化。本文针对这一特点，阐述分布式数据中心的三种互联方案——数据中心间存储网络互联方案、数据中心服务器接入层二层网络互联方案、数据中心间三层网络互联方案各自的技术实现要求。

一、 虚拟机跨中心动态迁移

最常见的分布式数据中心应用场景是基于“动态虚拟机迁移技术”的跨中心计算资源调配，如Vmware ESXi产品的vMotion技术可以在不中断虚机运行状态的情况下，将虚机从一个物理服务器迁移到另一个物理服务器。vMotion的核心技术是虚拟机内存及CPU运行状态在不同物理机之间的拷贝，而迁移前后的两台物理机需要通过“共享存储（Shared Storage）方式”或“双活存储（Active-Active）方式”共享相同的虚机映像文件。

对于采用NAS技术实现的共享存储，两台物理机必须能访问到相同盘阵上的目标文件；对于采用SAN扩展技术实现的共享存储，两台物理机需要访问具有相同LUN ID的存储设备。共享存储方式的数据中心存储网络互联方案如图1左侧拓扑，存储设备只部署在A中心，NAS或SAN跨A、B中心部署，当虚机从A中心迁至B中心时，B中心的物理服务器仍然可以访问位于A中心的存储设备。

挑战1：解决存储对延时敏感

跨中心做虚机迁移的第一个技术挑战是存储对延时敏感，B中心对存储的访问延时较大，随着两中心间的距离增大，迁至B中心的虚机I/O性能随之下降。采用双活（Active/Active）方式的存储技术（如EMC VELEX Metro）可以较好的解决共享存储方案的访问延迟问题。如图1右侧拓扑，在A、B中心都同时部署物理存储设备，并且通过SAN互联，由位于A、B中心的存储控制器在A、B中心间虚拟出一个逻辑存储设备，两中心的物理服务器访问具有相同LUN ID的逻辑存储设备，存储控制器实现读I/O请求的就近访问以及写I/O的双侧同步。

因此，当A中心的虚机迁至B中心时，B中心的服务器通过本地的存储控制器访问本地的存储设备，因此该方案的I/O延迟比共享存储方式小。FC SAN互联通常借助传输技术（DWDM、SDH等）实现，也有基于IP技术的FCIP互联方案，但FCIP在实际部署中不多见。iSCSI SAN互联及NAS网络互联都基于TCP/IP技术实现。