王競爭　杜磊　穆啟鵬

【摘要】現(xiàn)如今我國科技現(xiàn)代化水平迅速發(fā)展，網(wǎng)絡信息技術已經(jīng)完全深入到人們的生產(chǎn)生活當中。但是無論是經(jīng)濟水平還是科技水平都不能止步于此，還要向著更前發(fā)展，不斷的創(chuàng)新開發(fā)，研究，才能創(chuàng)造更好的現(xiàn)代化世界。當前的網(wǎng)絡信息技術已經(jīng)滿足不了人們對虛擬空間的探求，而網(wǎng)絡虛擬化技術也是網(wǎng)絡數(shù)據(jù)運算的技術基礎。我國現(xiàn)代科技網(wǎng)絡虛擬化技術正在逐步的發(fā)展階段，現(xiàn)存著諸多方面的問題。為了推動網(wǎng)絡虛擬化進程的發(fā)展，筆者經(jīng)過對SDN和Docker容器的網(wǎng)絡虛擬化資料進行學習，針對我國網(wǎng)絡虛擬化技術現(xiàn)存的問題進行了仔細的研究，本文基于SDN和Docker容器的網(wǎng)絡虛擬化技術進行研究。

【關鍵詞】網(wǎng)絡虛擬化;軟件定義網(wǎng)絡;Docker容器

中圖分類號：TN94 ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1673-0348（2020）011-127-03

Research on network virtualization based on SDN and docker container

Wang Jingzheng ?Du Lei ?Mu Qipeng

（diankeyun （Beijing） Technology Co.， Ltd.， Beijing 100041）

Abstract： Nowadays， with the rapid development of science and technology modernization in China， network information technology has fully penetrated into people's production and life. However， neither the economic level nor the scientific and technological level can stop here. Only by developing further and innovating and researching continuously can we create a better modern world. The current network information technology has been unable to meet people's search for virtual space， and network virtualization technology is also the technical basis of network data operation. China's modern technology network virtualization technology is gradually developing stage， there are many problems. In order to promote the development of network virtualization process， the author studies the network virtualization data of SDN and docker container， and studies the existing problems of network virtualization technology in China. This paper studies the network virtualization technology based on SDN and docker container.

Key words： network virtualization， software defined network， docker container

網(wǎng)絡信息技術在早些年前就已經(jīng)進入了人們的生活當中，但是起初還沒有普及，經(jīng)過時間的推移網(wǎng)絡信息技術的快速發(fā)展，現(xiàn)如今網(wǎng)絡已經(jīng)成為人們生產(chǎn)生活中不可或缺的使用工具。網(wǎng)絡信息技術仍舊不斷的向前發(fā)展著，開始拓寬研究范圍，繼而出現(xiàn)了“云計算”的定義。簡單地對云計算定義進行解析，它是一種資源數(shù)據(jù)分析計算模型，能對多方面，多項數(shù)據(jù)進行快速的計算以及分享，廣泛的應用于現(xiàn)代人們生活的各種行業(yè)以及服務當中，給人們的生活帶來了極大的便利。針對于現(xiàn)代生活而言，這項技術已經(jīng)不算是新型的技術研究了，在網(wǎng)絡計算機行業(yè)發(fā)展過程中，虛擬化技術是各項發(fā)展方向的技術支撐。Visualization Technology是對資源和數(shù)據(jù)進行管理，將現(xiàn)實生活中的資源虛擬化，在網(wǎng)絡環(huán)境中尋找出同樣性質的物品，已達到等價代替的目的，此項技術本質上是實現(xiàn)現(xiàn)實資源重復使用以及共享的目標。這是計算機行業(yè)領域中一項突破性的技術研究，將現(xiàn)實資源虛擬化，打破了網(wǎng)絡世界和現(xiàn)實空間的頑固阻礙，讓使用者更真切的感受到計算機技術快速的發(fā)展以及給生產(chǎn)生活帶來的重要影響。

1. 網(wǎng)絡虛擬化技術研究現(xiàn)狀

要想對網(wǎng)絡虛擬化技術進行深入研究，就要對此項技術的現(xiàn)狀有深刻的了解，才有助于對存在的諸多問題提出針對性的解決方案。

1.1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡虛擬技術應用分布廣泛

由于計算機領域早在多年前就已經(jīng)出現(xiàn)在人們的視野中，現(xiàn)如今更是廣泛地應用于人們的生產(chǎn)生活中。在計算機行業(yè)的發(fā)展歷程中我們不難發(fā)現(xiàn)，對于網(wǎng)絡虛擬化這個定義早已被人們所提出，也研究出了幾項網(wǎng)絡虛擬化技術，就是現(xiàn)如今傳統(tǒng)的虛擬化技術例如 VLAN、VPN、VRF等。

VLAN技術是虛擬局域網(wǎng)的簡稱，此項技術根本上是利用物理維度將現(xiàn)實資源進行網(wǎng)絡虛擬化。重復使用以及共用一條物理虛擬鏈路，從而實現(xiàn)將不同的數(shù)據(jù)通過此項物理鏈路，經(jīng)過多重的交替轉換進行傳輸，實現(xiàn)對現(xiàn)實數(shù)據(jù)資源切分的虛擬化技術。

VPN技術是虛擬私有網(wǎng)的簡稱，此項虛擬技術具有較強的分層工作，具體分為三層。從根本上來說就是對虛擬化鏈條傳輸?shù)奶摂M技術。之所以稱為“私有網(wǎng)”是因為此項技術可以將虛擬傳輸鏈路分布于各種站點，不用辨別是哪種類型的網(wǎng)絡均可以分布并且進行相互聯(lián)系作用。

VRF技術是虛擬路由轉發(fā)的簡稱，此項虛擬技術本質上是實現(xiàn)實質資源可由多個路由進行控制轉發(fā)的目的，展現(xiàn)更高水平的虛擬化技術。VRF可以通過應用虛擬軟件的靈活性能進行對實例邏輯性的轉發(fā)，也可以通過對硬件的堆積使用，每轉發(fā)一次實力都要采取一對一的硬件使用。

以上三項虛擬化技術都是計算機領域中較為傳統(tǒng)的技術，其制作工序以及配置都較為復雜且難以操作控制。經(jīng)過多次的實踐以及對專題的研究，為解決這一缺點，對此引入了SDN網(wǎng)絡虛擬化技術。

1.2 SDN網(wǎng)絡虛擬化技術的引入

SDN技術是軟件定義網(wǎng)絡的簡稱，起始于斯坦福大學的課題研究。軟件定義網(wǎng)絡是一種新的網(wǎng)絡結構空間，實現(xiàn)網(wǎng)絡虛擬化的一種新型途徑。此項課題的研究實現(xiàn)了網(wǎng)絡信息傳遞更加智能化，推動了我國互聯(lián)網(wǎng)技術的快速發(fā)展。

1.3 Docker容器技術方案的提出

在網(wǎng)絡虛擬化技術研究過程中，虛擬機廣泛地應用于各種虛擬技術實踐，虛擬機在課題研究時發(fā)揮了很大的作用，但是也存在著相應的缺點，比如會對性能產(chǎn)生較大的損耗以及存在著實體資源和虛擬資源的差異，為解決這些問題，就有了Docker容器技術方案的提出。

Docker容器技術與傳統(tǒng)的虛擬機相較而言有很大的區(qū)別，可以解決虛擬機在操作過程中對性能損耗的問題，能夠實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)資源的共享。這項方案的提出并不是全面創(chuàng)新的技術，而是由兩方運營公司進行合作所提出的解決方案，合作共贏才創(chuàng)造出Docker容器技術，實現(xiàn)了資源占用少，簡單易操作的多項標準，使網(wǎng)絡虛擬化技術有了更大的發(fā)展空間。

網(wǎng)絡虛擬化技術是對現(xiàn)存的網(wǎng)絡信息技術的創(chuàng)新與進步，實現(xiàn)現(xiàn)實與網(wǎng)絡的虛擬共存，更好的對大數(shù)據(jù)進行資源的共享，為各項行業(yè)的發(fā)展奠定信息傳遞基礎，不僅是計算機領域的創(chuàng)新，更是整體科學技術水平的提高。

2. SDN和Docker網(wǎng)絡虛擬技術的深入研究

當前，在推進網(wǎng)絡虛擬化技術發(fā)展創(chuàng)新的過程中，發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的網(wǎng)絡虛擬化技術存在諸多問題，例如操作復雜，工作正確率較低易出錯以及配置不完善。后來SDN與Docker容器網(wǎng)絡虛擬化技術方案的提出克服了傳統(tǒng)網(wǎng)絡虛擬化技術所存在的問題，降低了配置性能的損耗以及工作錯誤率，極大的提高了工作效率，降低了技術成本。以下筆者將基于SDN和Docker容器網(wǎng)絡虛擬化方案進行深入研究討論。

2.1 SDN（軟件定義網(wǎng)絡）技術

2.1.1 SDN技術的發(fā)展歷程

SDN技術誕生于美國斯坦福大學的網(wǎng)絡研究課題，此項課題主要研究的內容是與網(wǎng)絡安全管理問題策略相關，致力于對網(wǎng)絡集中控制器的研發(fā)，會使網(wǎng)絡信息的傳播能夠方便的進行集中控制，實現(xiàn)網(wǎng)絡信息資源的共同管理，為網(wǎng)絡安全提供保障。這給網(wǎng)絡虛擬化技術帶來了創(chuàng)新，可利用集中控制器對網(wǎng)絡設備進行整體配置，將網(wǎng)絡數(shù)據(jù)資源集中性管理，操作簡單，為網(wǎng)絡資源的傳輸帶來了多方面的技術創(chuàng)新。在此項技術提出幾年后，基于SDN技術的靈感開發(fā)又提出了open flow的概念，Open flow技術具有可編程的性能，這一技術的提出又促進了SDN在學術界的發(fā)展，成為了Technology review年度十大前沿技術，得到了各方各界的支持與認可。后來各個國家都致力于SDN技術框架的研究，經(jīng)過多年的實踐與應用，SDN技術已經(jīng)在互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)逐漸趨于成熟，成為下一代互聯(lián)網(wǎng)的重要研究技術，推動互聯(lián)網(wǎng)技術的創(chuàng)新與發(fā)展。

2.1.2 SDN技術的框架

SDN技術框架主要是對網(wǎng)絡業(yè)務信息進行分層管理，是一種創(chuàng)新的網(wǎng)絡管理體系。傳統(tǒng)的網(wǎng)絡信息傳遞方案有著諸多控制節(jié)點，而SDN技術是采取集中式的控制管理，將數(shù)據(jù)信息分層轉發(fā)?？刂茖訉I(yè)務層發(fā)出的指令進行集中式的數(shù)據(jù)管控，再由平面控制轉發(fā)通信接口，將數(shù)據(jù)信息傳入網(wǎng)絡設備轉發(fā)層，以實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)信息的傳遞。

2.1.3 SDN 技術的優(yōu)勢

相較于傳統(tǒng)的互聯(lián)網(wǎng)技術，對于相同的工作需求，SDN可以更加輕松便捷的將大量的云數(shù)據(jù)進行集中控制管理，無需重新改動多種網(wǎng)絡設備，操作簡單，且可以在網(wǎng)絡環(huán)境數(shù)據(jù)巨大瞬息萬變的情況下，準確敏捷的完成工作需求。SDN技術既能對數(shù)據(jù)平面和控制平面進行分離，也能實現(xiàn)對控制平面的集中處理且具有可編程性，極大的提高了業(yè)務效率。SDN將云計算的技術變得更為簡單，推動網(wǎng)絡信息化技術的整體發(fā)展，成為網(wǎng)絡信息傳輸?shù)闹饕夹g基礎。

2.2 Docker容器技術

2.2.1 Docker容器技術簡介

Docker容器是一個可移植的容器能夠實現(xiàn)應用的流行，且在相互傳遞過程中無需任何接口，極大地改善了傳統(tǒng)虛擬化技術對設備性能的消耗問題，且沒有語言和框架系統(tǒng)的阻礙，更加快速方便的實現(xiàn)了網(wǎng)絡虛擬化。

2.2.2 Docker容器技術的應用功能

將傳統(tǒng)的虛擬機整體框架與Docker容器技術的容器框架進行對比，會發(fā)現(xiàn)Docker容器能夠將操作過程變得更為簡單，省去了多項系統(tǒng)的操作，極大的降低了對設備性能的損耗，更加簡單地實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)資源的存儲與管控。Docker容器技術可以共享層級鏡像，提高了虛擬設備磁盤的重復利用率。Docker容器技術構架由很多部分組成，其中Docker Daemon 是此項技術的核心組成部分，這個核心部分的功能是運行和接收指令，工作啟動后進行實時的監(jiān)察，搜尋到所發(fā)出的工作需求后，快速的將工作模塊進行控制處理，實現(xiàn)工作指令的分配。Docker容器技術可以通過鏡像管理進行數(shù)據(jù)資源的存儲，利用鏡像技術實現(xiàn)資源的備份存儲。

2.2.3 Docker容器的網(wǎng)絡模式

Docker容器是對網(wǎng)絡虛擬化的解決方案，此項技術有多種網(wǎng)絡模式，分別是host模式，Container模式，none模式以及bridge模式。這四項網(wǎng)絡工作模式共同作用可以更加凸顯Docker容器技術的優(yōu)勢，降低網(wǎng)絡虛擬化過程中額外的設備性能損失，很好的使容器和網(wǎng)絡信息進行直接的轉換。Container模式，在實現(xiàn)與宿主設備進行資源共享的同時，還能與存在容器實現(xiàn)資源的共享。None模式雖然在特定的網(wǎng)絡設備配置情況下才能使用，但是也提供了較大的網(wǎng)絡環(huán)境范圍。Bride模式相較于其他三種模式是最為普遍的，從名稱我們就可以了解到這是網(wǎng)橋，就是對網(wǎng)絡數(shù)據(jù)資源進行新的創(chuàng)建以及傳遞工作。

3. 結束語

本文基于SDN和Docker容器的網(wǎng)絡虛擬技術進行了研究探討，這種新型的網(wǎng)絡虛擬化技術方案極大的推動了互聯(lián)網(wǎng)行業(yè)的快速發(fā)展，其潛在優(yōu)勢還會在未來的發(fā)展中得到發(fā)掘，不斷的對互聯(lián)網(wǎng)技術進行研究創(chuàng)新。

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