Enhancing Dynamic Cloud-based Services using Network Virtualization

使用网络虚拟化来提高动态的基于云的服务

摘要：

据说未来服务和应用都将迁移到云计算平台上，这样瘦客户端通过网络，访问位于云端服务器上的应用。

例子:网游，基于云的虚拟云桌面。
为了获得高性能和高效率，我们策略是云平台由数据中心互联，其上运行虚拟机，服务（虚拟机）被动态地在合适的位置交付给用户。
因而对网络基础设施的需求是如何将虚拟机在多个网络服务间迁移而不失连续性。
利用网络虚拟化，描述了一个原型系统（openflow组件），来模拟虚拟机的无缝迁移并且以此加强基于云的服务的交付。

关注：

设计，实验。

关键词：

虚拟化，虚拟机迁移，数据中心。

简介：
      逐渐形成的共识：相当数量的服务将使用云计算模型：瘦客户端访问通过网络访问服务。这些服务位于数据中心的不同位置，新服务也将动态被分配到网络和数据中心资源。示例：网游，虚拟桌面。用户几乎感觉不到延迟。由于用户数量的极大地变化，服务分配系统必须动态地适应用户数量的变化，通过移动服务以便在更合适的位置交付给用户。

      随着数据中心持续地虚拟化，我们期待运行在虚拟机上的服务可以随着虚拟机动态的迁移以便更好使用用户群体的数量。因为用户数量的变化，最佳的虚拟机的位置也在变化，虚拟机必须迁移到新的物理位置。主机虚拟化软件现在可以做到在线的迁移虚拟机。方法是源主机动态检查虚拟机的状态并转移到目的主机，为了避免连接中断，必须IP地址不变。这限制了在局域网中进行迁移，因为无法固定IP，如果能够解决这个问题，将极大提高云服务的动态性。

      例如，mokafive类似的应用允许用户在云端开一个虚拟机，用户则可以再不同设备不同位置上访问这个虚拟机。一个灵活的服务分配系统将根据用户的位置允许云端的虚拟机们迁移到不同位置，这样1更允许用户更快访问，云端更高效分配给用户，2这也使得服务提供者获益（负载平衡和性能优化）。举例： Amazon’s EC2 的云计算服务，这种服务需求可能是爆照性的，必须允许云端的移动来迎合大多数的请求。

      注意：对移动IP的解决方案并不适合虚拟机移动。在解决移动IP的方案中，移动设备必须通过一个锚点称之为home agent，尽管有延迟和网络压力，但是对于通信来讲可以容忍，但是虚拟机迁移则不行，因为虚拟机需要收发信息，如果说虚拟机也必须固定一个锚点的话，那么对它进行迁移只能增加路由长度。
      IPv6则解决了相应问题，但是IPv4不可能一夜之间过度到IPv6，再说系统必须考虑到要适应客户网络的所有问题。、
      对基础网络的基本需求就是在多种网络之间的虚拟机的迁移要保持其一致性。本文中我们关注于网络虚拟化最新的进展，也即允许一个路由或者网络逻辑上独立于底层的整个物理网络。我们关注于最近提出的网络结构（ Our mechanisms and architecture to support virtual machine migration are drawn on recent network architecture proposals that rely on distributed forwarding elements and centralized control [8, 9, 16, 17, 20].）即依赖于分布式的转发和集中式控制。

       一般网络虚拟化方法是利用切片和隔离一个物理的路由器资源，形成逻辑上的多个虚拟路由器。但在我们的方法中，逻辑上我们结合多个地理上分布式的物理设备以形成一个单独的虚拟逻辑路由器。每个实际的物理设备模拟了一个虚拟卡口。这些分布式的转发元素组成了整个虚拟路由器，并且这些转发元素被一个中央控制器（centralized controller (CC)）所配置和管理。这种虚拟路由器称作 Virtually Clustered Open Router (VICTOR)，而这些转发元素则称之为forwarding element (FE).

        优点：1，控制和转发分离。移动IP解决方案是HAs既处理 signaling 又处理data path functions，而VICTOR 则将 signaling and routing 都由CC中央控制器处理，而data forwarding数据转发则由FEs来做。这类似于openflow模型。2，三角路由问题被显著解决，从虚拟机出来的流直接被导向对应的FE，而流向虚拟机的流则首先到达距离相应节点最近的一个虚拟机。并且，在这里，没有需要修改TCP/IP数据包，迁移时TCP包连接不受影响。

         文章结构：S2提出VICTOR架构，S3介绍如何将VICTOR结合到一个典型的数据中心网络中去。S4举例满足这个的应用。S5建立一个Openflow平台，S6讨论相关工作，S7总结。

        S2：Victor结构。
    victor由若干FE和一个或多个CC组成，FE负责包转发，CC控制路由和虚拟机IP前缀的通信。这种victor可以看做一个松散耦合的路由器，FE是线卡，CC是控制板，FE需要的功能是：根据从CC上计算和下载的转发表来进行包转发。