分类： 系统运维
2011-07-21 17:47:55
数据中心的IPv6技术部署
文/刘新民
1 引言早在IPv6技术形成之初，人们就已经开始对IPv4/IPv6网络的过渡、共存、互通等诸多方面进行了技术研究与论证，更多的是集中在基础网络层面从传统的IPv4网络如何平滑地迁移到终极的IPv6网络。
当开始在数据中心部署IPv6应用、或构建一个IPv6的数据中心时，数据中心的建设思路与其它网络部分不太一样。由于数据中心最终是要全面提供IPv6业务的，应此支持IPv6是数据中心的核心目标，并需要能够同时提供当前条件下IPv4/IPv6对外的全面服务。
2 当前IPv6的基本应用情况目前网络中IPv6应用以FTP、WEB服务、视频点播、文件共享等服务为主，这类服务对网络带宽有一定要求，对服务器本身的计算能力并无较高要求。
从更为成熟的行业化应用计算角度来看，一般的应用都是多层(N-tier)架构，如常见的C/S架构和B/S多层应用方式，图1所示。
图1 传统应用的层次架构
在传统IPv4的网络环境下，多层软件体系发展非常丰富和成熟，特别是中间件发展快速，当前大量的企业级计算都是借助中间件来实现数据中心的丰富业务。虽然对上层应用来说，IPv6只是在网络通信层面做了替代，只涉及到底层协议栈的修改，但是，基于IPv6底层通信的大规模计算体系并未真正成熟，如各种数据库对IPv6操作的支持也是在近两年才开始成熟，企业核心系统软件的通信层面处于刚刚开始的IPv6转换期。
3 构建应用灵活可扩展的数据中心建设一个能够支持今后IPv6应用的数据中心，需要考虑应用系统的具体部署要求。
在很多系统构建中人们会简单地选择“双栈主机”方式，对于小型的简单应用这可能这是一个合理的选择，但对于大型计算应用，这种简单的部署要求可能会带来更多的投入成本和持续的运维成本。这是因为，多层架构的软件体系在双栈的支持上并不是在各个层次都很完备，特别是中间计算平台，由于软件种类众多、功能丰富，目前同时支持双栈的并不多(相比而言，多层架构下的应用在WEB层实现IPv6前端服务、IPv4后端操作可能成为一种较好的过渡方式)。因此，要使应用系统所有组件全面转向IPv6，技术成熟度会是一个较大问题，并且随后系统运维的复杂性也较传统环境大大提高。而B/S架构的WEB计算层，由于功能相对简单，并且是面向客户终端提供操作，更易于双栈化，如图2所示。
图2 在WEB服务器层实现IPv6/IPv4双栈访问
WEB层的双栈服务器部署策略有助于提高数据中心的兼容性和扩展性。对于IP地址而言，终端用户、承载用户流量的网络、数据中心的WEB业务层(图2所示)设备所占用的地址是主要的IPv6网络组成体系，而在WEB层后的中间件应用服务器、数据库服务器等并不向终端客户提供直接服务，从而可以维持成熟的IPv4通信体系。基于这种方式，在支持应用部署上，就有灵活可扩展的选择，如图3所示。
图3 灵活的业务逻辑
数据中心的WEB服务层会存在IPv4、IPv6和双栈三种服务器，IPv4的WEB服务器只能应用于传统的IPv4应用系统，其后端的APP服务器也是IPv4的；纯IPv6的WEB服务器也只能访问IPv6的APP后台；而双栈的WEB服务器，其后台支持的APP将相对更为灵活，可以是IPv4也可以是IPv6的，对于应用之间有数据交换要求的，可以通过双栈的APP实现。
一般的建议是，当前端网络升级到IPv6后，后台仍然可以采用当前非常成熟的v4平台支持，等到后台APP的IPv6成熟稳定后，再实施切换，这样对系统运行稳定将有较大的好处。
4 双栈数据中心规划部署思路双栈数据中心的基本规划依然可采用传统的建设方式（如图4所示），结构化、模块化、标准化是数据中心建设的基本要素。所不同的是，数据中心需要将应用系统按照IPv4、IPv6的应用大群分开，便于后续的应用扩展、双栈路由控制和IPv6/IPv4的相互访问。对于数据中心提供的对外访问（如Internet服务），需要规划两个出口，即IPv4互联网出口和IPv6互联网出口。基于网络简化运维和稳定运行的考虑，建议这两个出口分开外联。同时建议对合作伙伴的网络连接提供单独网络模块出口，以保证安全性和可管理性。
图4 双栈数据中心规划
IPv4应用群是现有系统，一般维持原有运行环境。IPv6应用群是新应用群，可能是新建设的业务群，也可能是业务驱动使得IPv4应用向IPv6升级形成。
在规划IPv6应用时，对于系统内部结构，可根据如图3所示的灵活特性进行业务部署。IPv6业务群可能存在简单的服务系统，如基于单层服务器架构的FTP、视频、文件共享等服务器；也可能存在基于WEB-APP-DB多层架构的纯IPv6应用服务器群；也有可能存在只在WEB层支持IPv6的应用系统群(APP-DB还是基于IPv4)。在IPv4向IPv6过渡的很长一段时间内，多种混杂方式在数据中心内部会长期存在。
在对IPv4数据中心进行v6化升级改造时，首先需要将数据中心的核心进行双栈化，双栈化的核心不仅能够支持已有的IPv4数据中心网络、保护大量投资，还有助于新的IPv6业务系统大规模扩展。独立的、高性能、可扩展、稳定运行的双栈核心，是数据中心IPv6后续发展的最关键环节。
如图5所示为一种简捷的数据中心服务器群双栈化部署结构，采用IPv4/IPv6同时运行的双栈核心，并部署集成化的双栈安全控制层(双栈安全是一种简化模型，适用于规模不大的双栈数据中心，在大中型或关键业务系统建设中，也可分别基于IPv4应用和IPv6应用来部署独立的安全控制层，如此能够区分与简化安全策略的运行管理)，而对于业务系统进行分区化部署，使得IPv4与IPv6系统分布在不同的网络模块。
对于负载均衡、SSL卸载等应用优化功能的部署，一般将功能组件与业务系统结合，划归相应的网络模块，而不作双栈运行，这样可以降低双栈数据中心运行管理的复杂度，并充分利用传统的成熟应用架构。
图5 一种双栈数据中心结构
5 结束语IPv6的发展首先表现在IPv6在数据中心的落地应用。在IPv4向IPv6的长期过渡周期内，双栈数据中心会成为基本的建设模式，深入探索、不断实践是前IPv6时代新IT建设能够有效持续的最佳方式。构建高效、稳定、敏捷的IPv6数据中心基础架构，是H3C新一代数据中心研发与反复实践的重要课题。
