可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu),可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施具備計(jì)算、存儲(chǔ)和網(wǎng)絡(luò)等多資源一體化融合能力，整體架構(gòu)可劃分為物理資源層、虛擬資源層和資源服務(wù)與調(diào)度層三部分，如圖1所示。
圖1 可重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施架構(gòu)
1.物理資源層
物理資源包括計(jì)算資源、存儲(chǔ)資源、交換資源和傳輸資源，設(shè)備形式包括服務(wù)器、存儲(chǔ)設(shè)備、交換機(jī)、防火墻（FireWall，F(xiàn)W）、位置服務(wù)（Location Based Service，LBS）和傳輸設(shè)備等。存儲(chǔ)設(shè)備包括網(wǎng)絡(luò)附加存儲(chǔ)（NAS）設(shè)備和存儲(chǔ)區(qū)域網(wǎng)絡(luò)（SAN）設(shè)備等。傳輸設(shè)備又可細(xì)分為軟件定義光網(wǎng)絡(luò)（SDON）和軟件定義無(wú)線電（SDR）等。
2.虛擬資源層
虛擬資源層在可重構(gòu)基礎(chǔ)設(shè)施中處于核心位置，該層與“資源服務(wù)與調(diào)度層”一道，對(duì)來(lái)自上層操作系統(tǒng)的各類(lèi)資源訪問(wèn)指令和數(shù)據(jù)進(jìn)行“截獲”。指令和數(shù)據(jù)被截獲后進(jìn)行“小聚大”的分布式資源聚合處理，“大分小”的虛擬化隔離處理，以及必要的異構(gòu)資源適配處理。這種處理可以實(shí)現(xiàn)在上層操作系統(tǒng)無(wú)須感知的情況下，將分散在一個(gè)或多個(gè)物理設(shè)備上的資源進(jìn)行統(tǒng)一虛擬化與池化。
虛擬資源層的實(shí)現(xiàn)實(shí)質(zhì)上是通過(guò)在多道應(yīng)用作業(yè)實(shí)例與底層的物理資源設(shè)備之間進(jìn)行時(shí)分和空分的調(diào)度，從而讓每道作業(yè)實(shí)例都“感覺(jué)”到自己是在獨(dú)占相關(guān)資源，而實(shí)際上資源在多個(gè)作業(yè)實(shí)例之間的復(fù)雜、動(dòng)態(tài)的復(fù)用調(diào)度機(jī)制完全被虛擬資源層屏蔽，技術(shù)實(shí)現(xiàn)的主要困難與挑戰(zhàn)在于，操作系統(tǒng)的管理API是應(yīng)用程序感知的，而虛擬資源層則必須做到上層操作系統(tǒng)“無(wú)感知”，做到令上層操作系統(tǒng)可接受的性能開(kāi)銷(xiāo)。
資源層包括三部分，具體如下：
（1）軟件定義計(jì)算
計(jì)算資源的虛擬化通過(guò)彈性計(jì)算資源管理軟件及虛擬化軟件協(xié)同完成，彈性計(jì)算資源管理軟件對(duì)外負(fù)責(zé)提供彈性計(jì)算資源服務(wù)管理API，對(duì)內(nèi)負(fù)責(zé)根據(jù)用戶請(qǐng)求調(diào)度分配具體的物理計(jì)算資源；虛擬化軟件（Hypervisor）對(duì)所有的X86指令進(jìn)行截獲，并執(zhí)行不為上層軟件所知的并行“仿真操作”，使得從應(yīng)用角度，其仍然獨(dú)占底層的CPU、內(nèi)存及I/O資源。
（2）軟件定義存儲(chǔ)
通過(guò)對(duì)所有來(lái)自融合應(yīng)用層的存儲(chǔ)數(shù)據(jù)面的I/O讀寫(xiě)操作進(jìn)行“截獲”，建立從業(yè)務(wù)應(yīng)用視角覆蓋不同廠家、不同版本的異構(gòu)存儲(chǔ)資源的統(tǒng)一的API接口，進(jìn)行統(tǒng)一的信息建模，使得上層應(yīng)用可以采用規(guī)范一致的，與底層具體硬件內(nèi)部實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)解耦的方式訪問(wèn)底層存儲(chǔ)資源。而且可以通過(guò)存儲(chǔ)虛擬化實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)資源的“小聚大”“大分小”。
（3）可編程交換
為實(shí)現(xiàn)徹底與底層硬件網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行解耦，并實(shí)現(xiàn)節(jié)點(diǎn)內(nèi)資源及跨節(jié)點(diǎn)資源之間的網(wǎng)絡(luò)高效互聯(lián)，采用轉(zhuǎn)發(fā)與控制分離、可編程網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)細(xì)粒度的管控和資源的自動(dòng)化調(diào)配。
3.資源服務(wù)與調(diào)度層
通過(guò)提供標(biāo)準(zhǔn)化的API將計(jì)算、存儲(chǔ)、網(wǎng)絡(luò)作為基本的資源單位，通過(guò)統(tǒng)一的資源調(diào)用接口從而實(shí)現(xiàn)資源的加載、卸載、調(diào)整等操作。
（1）彈性計(jì)算資源調(diào)用API：計(jì)算資源包括CPU和內(nèi)存，基于計(jì)算虛擬化技術(shù)已經(jīng)將CPU和內(nèi)存虛擬化和池化，系統(tǒng)提供資源的動(dòng)態(tài)申請(qǐng)、釋放、故障檢測(cè)、隔離和自動(dòng)切換功能，做到業(yè)務(wù)不感知。
（2）彈性存儲(chǔ)資源調(diào)用API：存儲(chǔ)資源API提供文件或者卷接口，除提供常見(jiàn)的資源申請(qǐng)、釋放、分配等功能外，還涉及異構(gòu)資源的池化、存儲(chǔ)資源的分層分級(jí)存儲(chǔ)等關(guān)鍵技術(shù)。
（3）彈性通信網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)用API：網(wǎng)絡(luò)資源API的基本功能包括資源的申請(qǐng)、釋放、監(jiān)控、故障隔離和恢復(fù)等，需要考慮資源的統(tǒng)一化。
狀態(tài)多維感知主要完成物理資源層、虛擬資源層及資源服務(wù)與調(diào)度層的資源狀態(tài)實(shí)時(shí)感知。通過(guò)狀態(tài)多維感知對(duì)網(wǎng)絡(luò)的流量、拓?fù)?、業(yè)務(wù)、傳輸特性等分析和探測(cè)，對(duì)計(jì)算、存儲(chǔ)資源等資源狀態(tài)進(jìn)行感知，在此基礎(chǔ)上，提供資源智能調(diào)度、態(tài)勢(shì)評(píng)估與態(tài)勢(shì)預(yù)測(cè)等功能，為網(wǎng)絡(luò)安全、網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維、網(wǎng)絡(luò)資源調(diào)度提供依據(jù)。
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