数据中心的IPv6技术部署

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。