中兴ZXR10交换机虚拟化技术博览

　　虚拟化是一个广义的术语，在计算机方面通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。虚拟化技术可以扩大硬件的容量，简化软件的重新配置过程。CPU的虚拟化技术可以单CPU模拟多CPU并行，允许一个平台同时运行多个操作系统，并且应用程序都可以在相互独立的空间内运行而互不影响，从而显着提高计算机的工作效率。

　　虚拟化技术与多任务以及超线程技术是完全不同的。多任务是指在一个操作系统中多个程序同时并行运行，而在虚拟化技术中，则可以同时运行多个操作系统，而且每一个操作系统中都有多个程序运行，每一个操作系统都运行在一个虚拟的CPU或者是虚拟主机上；而超线程技术只是单CPU模拟双CPU来平衡程序运行性能，这两个模拟出来的CPU是不能分离的，只能协同工作。

　　中兴公司在数据交换机的研发上，经历了12年辉煌，从设备的控制、管理、性能上进行优化，将虚拟化的内涵进行了更好的延伸。下面我们来看看在中兴的交换机上，都实现了哪些虚拟化技术？
一、堆叠
　　在交换机上，为人熟知的虚拟化技术就是堆叠功能。堆叠是指将一台以上的交换机组合起来共同工作，以便在有限的空间内提供尽可能多的端口。多台交换机经过堆叠虚拟成形成一个逻辑上独立的设备，在控制和管理上就像是操作单一设备。
　　在堆叠模式上，ZXR10交换机支持菊花链模式和星型模式。
　　在堆叠距离上，中兴交换机支持本地堆叠和远程堆叠，本地堆叠和远程堆叠是两个相对的概念，由于早期交换机堆叠一般采用专用的堆叠线缆，这种线缆长度较短，一般只有几米，所以参与堆叠的交换机只能安装在同一机柜或相邻机柜中，相对距离很近，称之为本地堆叠。随着堆叠技术的发展，堆叠不但可以使用专用的堆叠线缆还可以使用普通的数据电缆和光纤，极大的扩展了堆叠设备之间的距离，从几米延长到了几十米、几公里甚至几十公里，实现了跨机房、跨楼宇、跨地域的远距离堆叠，这种堆叠设备之间距离相对较远的堆叠方式称之为远程堆叠。
　　在堆叠模块选择上，中兴交换机提供两种堆叠模块：专用堆叠模块和普通万兆扩展模块：
　　专用堆叠模块：专用的堆叠模块可提供高带宽（堆叠带宽为32G），低成本的堆叠方案；使用这种方案需要专用的堆叠线缆，堆叠成员设备互连的距离受到堆叠线缆长度的约束，例如ZXR10 5900E系列交换机使用的专用堆叠模块有两种：4端口万兆堆叠子卡（RS-59EC-4XG-CX）或者2万兆光+2万兆堆叠扩展卡（RS-59EC-4XG-2CX2SFP+），这两种扩展卡任选其一即可，再搭配专用堆叠线缆（RS-CAB-CX），堆叠线缆上已经包含堆叠模块，即可组成堆叠系统。
　　普通万兆扩展模块：普通万兆模块可提供高带宽（堆叠带宽为20G），适合长距离的堆叠方案，堆叠线缆使用普通光纤即可。随着40G、100G标准的通过，中兴交换机也将推出40G和100G扩展模块，满足堆叠高带宽的需求。
二、集群
　　中国已经成为世界网民多的国家，互联网的规模也越来越大，以前传统的网络设备管理方式，每台设备都需要分配一个管理用的公网IP地址，所以要对数量众多的交换机网络进行分散式的管理和监控必然要浪费大量的IP地址资源，而我国IPv4地址匮乏已经是不争的事实。另外数量巨大的交换机设备也极大增加了管理的复杂度。
　　中兴通讯根据多年的技术积累，提出并实现了中兴集群管理协议（ZGMP），ZGMP有如下特点：
　　1、可以将多台设备定义为一个集群，一个集群在管理逻辑上就和单台设备一样。
　　2、一个集群只占用一个公网IP地址进行管理。
　　3、集群内的用户与集群外服务之间可以通过管理交换机进行通讯，实现文件传输、SNMP管理、telnet访问。
　　4、通过集群管理可以了解集群内交换机的网络拓扑结构。
　　5、可以在任意指定的VLAN上对本VLAN内的交换机进行拓扑结构收集和管理。
　　6、集群管理的网络规模可以满足运营商的组网需求。
　　虚拟交换集群VSC
　　VSC（Virtual Switch Cluster）虚拟化技术，可以将多台交换机设备通过VSC互联口连接起来，虚拟化整合形成一台更大容量的、虚拟的逻辑设备，如图一所示：

图一 虚拟化整合形成一台更大容量的、虚拟的逻辑设备

　　VSC可以把多个可以单独运行的设备结合成一个设备，可以动态的添加和删除设备成员，这些通过VSC口链接在一起的VSC成员，可以通过拓扑发现协议发现其它成员，并通过一定的机制选择一台主设备，其它设备担任转发角色。相当于对一台设备进行扩充，支持更多的接口板，支持更多的接口，支持更多的业务，提供设备级别的冗余备份，提供设备的可靠性。
　　VSC虚拟化技术在原有的软件体系架构基础上，增加了一个VSC虚拟化层，如图二所示。这个VSC虚拟化层屏蔽了虚拟设备与真实的物理设备的差异，对于单一运行的物理设备或VSC 虚拟化出来的逻辑设备，上层软件都不需要做任何的修改，并且对于上层软件系统新增的功能，可同步应用于所有硬件设备。

图二 VSC软件架构

　　VSC虚拟化层的主要功能：自动进行 VSC 系统的拓扑收集、角色选举，并将设备组虚拟成单一的逻辑设备，上层软件所见只是一台设备。

　　在数据中心和园区网络中，使用VSC技术，可以在网络汇聚与层各自进行横向整合，将多台冗余设备虚拟化为单台逻辑设备，形成一个网络管理与转发节点；消除环路，并形成捆绑链路的高带宽和可靠性上联。 如图三所示，在VSC技术虚拟化下，网状的园区网络形成了一个非常简洁的架构，网络各层之间通过捆绑的单逻辑链路互联， 消除了环路。 不再需要在接入层设计复杂的生成树协议，也不再需要在变成单一逻辑节点的客户端接入网关上运行VRRP协议。

图三 VSC应用示意图

　　中兴公司的VSC技术，在交换机的普通接口就可以实现，不需要购买昂贵的虚拟化控制单板，通过简单的配置，就可以简化网络结构，便于网络运维和扩展；通过VSC 虚拟化技术，仅仅需要增加成员设备的数量，就可以轻易地扩展 VSC 系统的端口数、带宽和处理能力，从而大幅度提高了整个网络的容量和性能。同时，由于具有强大的扩展能力，当用户进行网络升级时，不需要替换掉原有设备，仅仅需要增加新设备，和原有的设备组成VSC系统既可，从而很好的保护了用户原有投资。

　　VSC技术还可以链路级、设备级、网络级三个层面提供高可靠性保障，让您的网络坚如磐石。