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1010cc时时彩经典版SDN与OpenFlow成关注焦点,SDN产业

发布时间:2019-10-23 12:45编辑:服务器&运维浏览(117)

    SDNs和OpenFlow是一个类似Linux的运动

    如何解决从“管理复杂性”阶段转变到“提取简单性”阶段呢?最先取得成功商用经验的是互联网企业Google。

    所以这个架构本身已经实现了数据中心网络的扁平化、一致化,所有节点全部都在边缘,不管你的路由器、存储还是服务器,全都都存在在边缘节点,而这些网络的控制是由中间的这个Fabric Director来提供的。所以这一整套架构已经接近于一个SDN体系的架构设计。当是为什么大家不把QFabric认定为业界SDN的鼻祖呢?就是因为该系统是一个封闭的商业化系统,是不开放的系统。SDN最初推出的时候,是从OpenNetwork中出来的,他需要解除厂商绑定、使用开源开放的系统来做。由于这些原因导致了QFabric未获得业界认可,因此也未对业界产生很大的影响。

    2006年,SDN诞生于美国GENI项目资助的斯坦福大学Clean Slate课题,斯坦福大学Nick McKeown教授为首的研究团队提出了Openflow的概念用于校园网络的试验创新,后续基于Openflow给网络带来可编程的特性,SDN的概念应运而生。Clean Slate项目的最终目的是要重新发明英特网,旨在改变设计已略显不合时宜,且难以进化发展的现有网络基础架构。

    利用OpenFlow和SDN,用户便可定制网络来满足本地需求,消除不必要的功能,创建虚拟的、隔离的网络。据DougWills介绍,移动运营商使用OpenFlow能降低30-50%的管理和服务成本。

    ONF(Open Networking Foundation,开放网络基金会 )

    而NVP产品实现了但是业界第一个与硬件无关,支持多种X86虚拟化架构的网络虚拟化产品,引领甚至颠覆了当时的网络虚拟化技术。在NVP架构中,不管你是LAN网咯还是数据中心的网络,只要是三层IP可达就行。这个时候,在服务器虚拟化上跑着的Open vSwitch虚拟交换机或支持OpenFlow协议的物理交换机作为下属连接点,然后通过虚拟网络构建的规则来达到虚拟机之间的互联互通问功能。所有的功能实现都是在边缘,这符合网络设计最初的理念,即所有功能都在边缘实现。以前的边缘是思科和瞻博的网络设备在负责这个事情,现在NVP架构已经将这种实现平滑到了服务器里面。服务器提供了更强大的计算能力来做这个边缘计算。在这个架构中,NVP主要做了三项工作:

    2012年4月,ONF发布了SDN白皮书(Software Defined Networking:The New Norm for Networks) ,其中的SDN三层模型获得了业界广泛认同。

    移动互联网、云计算以及物联网等应用驱动着数据中心的重大变革。随着应用的不断发展,网络带宽的需求提升,对数据中心提出了更多的要求,而传统的网络架构已经无法满足日益增长的需求。传统的数据中心面临着一场变革,而SDNs和OpenFlow的出现将会对其产生革命性的影响。“就像当初Linux的出现一样,SDNs和OpenFlow是一个类似Linux的运动。SDNs将成为网络的第三代代表。”Extreme Networks企业营销资深总监DougWills认为。

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    除了能够接入计算、存储等资源外,用户可以在数据中心自己组网,不管你是在物理还是虚拟环境,用户可以自己去配置防火墙,同事跨数据中心的二层、三层、隧道连接全部由用户自己去定义。同时还对接了很多的厂商产品,作为数据中心的一部分交付给用户。

    2011年3月,在Nick Mckeown教授等人的推动下,开放网络基金会ONF成立,主要致力于推动SDN架构、技术的规范和发展工作。ONF成员96家,其中创建该组织的核心会员有7家,分别是Google、Facebook、NTT、、Verizon、德国电信、微软、雅虎。

    虽然OpenFlow发展还处于早期阶段,但是在今年的前四个月,OpenFlow已经发放了1.0、1.2、1.3版本。DougWills透露,今年7月份将全部的Extreme Networks设备中嵌入Open Flow模块,到2013年第一季度整个软件将会启动发行。而且随着Open Flow标准的制定,Extreme Networks还将每隔6个月对其操作系统进行更新升级。

    例如,Brocade 应用实例:

    1、  SDN架构主要在于区别与传统7层的网络,是一张基于两层结构扁平化网络结构,两层结构无限扩展,可以扩展到3层;

     

    推类似AppStore应用商店

    Brocade Flow Optimizer

    由于现在的每个人在看SDN的时候都是在看他的局部时间点,在该点说发生的技术现象或者一个特定的产业。但是其实你在理解了SDN的演变以及厂商在中间所经历的博弈的时候,就会发现我们现在应该做的是什么?怎么做才是一个行之有效的办法,什么地方需要跟厂商合作,什么地方需要跟社区合作,什么地方需要自己去开发!当我们把这些都看的很清楚的时候,我们的SDN落地才会比较顺畅。

    正是因为这种业务逻辑的开放性,使得网络作为“管道”的发展空间变为无限可能。如果未来云计算的业务应用模型可以简化为“云—管—端”,那么SDN就是 “管”这一环的重要技术支撑。

    SDN和OpenFlow技术在刚刚结束的拉斯韦加斯Interop活动里被认定为“网络最热门话题”,也是2012年6月13日-15日举办的东京国际网络通信展览会中高度传播与讨论话题。

    SDN 世界的两大山头

    网络技术随着计算机工业的高速发展在不断的完善,并且信息化进化到云计算的时代,支撑数以亿计的用户平台不断涌现,人类建立起遍布全球的超大规模数据中心来应对这一挑战。原本是以人为控制核心的网络技术架构层已经远远不能无法适应这种需求,其背后体现的是:

    Nicira开发了网络虚拟平台(NVP)

    “Extreme Networks对OpenFlow的部署十分积极,OpenFlow将成为未来网络的Android。”DariusGoodall表示,“我们希望可以打破思科在网络方面的垄断地位。”

    OpenFlow工作原理

    综上,SDN整个产业发展的历程就基本上梳理清楚了。2009年到2011年是SDN的起步阶段,2012到2014年是布局阶段,从2015年开始,到未来的几年时间,都将是SDN逐渐产生价值的阶段。

     

    那么什么是SDN呢?是由美国斯坦福大学cleanslate研究组提出的一种新型网络创新架构,其核心技术OpenFlow通过将网络设备控制面与数据面分离开来,从而实现了网络流量的灵活控制,为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。简单来说,SDN可以实现网络如电脑般可编程,可以创建易于管理的网络虚拟化层。而OpenFlow则是一个标准化SDN应用协议。

    Open Source Solutions:

    上述的这几张图解释了Google的SDN架构G-WAN的原理。在上述的十三个数据中心中,每个数据中心都会有几十台交换机,这些交换机构成了可悲软件定义的网关。就是这样的交换机组成的网络使得Google公司控制了全球7%的流量。在第二幅图中,为我们揭示了G-WAN的架构,主要思想是实现数控分离,底层的控制器不受上层控制器的影响,上层控制器断开或者失效之后底层完全可以治愈。正是这种控制器设计的治愈原则使得Google利用其实现了全球的业务。

    emulex 网络

    ...

    北向接口:应用层 通过 API 的方式 与 SDN 控制器通讯。与南向接口不同,现在北向接口还缺少业界公认的标准,实现方案思路有的从用户角度出发、有的从运营商角度出发、有的从产品能力角度出发。技术风格上,部分传统的网络设备厂商倾向于在现有的设备上提供编程接口供业务App调用,许多上层应用的开发者也比较倾向于采用 REST API 接口的形式。

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    据了解,Extreme Networks在中国的用户包括中国移动、中国联通运营商,7月份ExtremeNetworks所有设备中将嵌入OpenFlow模块,是否就意味着中国移动以及联通采用的设备中拥有Open Flow技术?Doug Wills表示中国移动在实验室在采用Open Flow软件进行工程释放,实验室将会持续使用该技术。据悉,越来越多的主流厂商开始部署Open Flow网络架构,谷歌、雅虎、eBay等互联网巨头已经成功部署了Open Flow SDN网络架构。Extreme已宣布了对Big Switch、日本NTT、及Nicira的Open Flow控制器提供类似的支持。

    Beacon:由斯坦福大学开发,Java语言编写

    这三位人物算得上是SDN鼻祖和创始人,中间的这位是斯坦福大学教授 Nick McKeown,是左边这位Martin Casado的老师,Martin Casado是Open vSwitch的创始人。Scott Shenker是一位物理学博士,在网络领域属于半路出家来做网络的人。其中Nick McKeown教授和Scott Shenker教授分别从不同的角度提出了对SDN的解读,也是两大组织ONRC和ONF的理念差异所在。Nick McKeown 教授从“系统功能重构”的角度来分析、解决当下的网络问题,而Scott Shenker 教授却从“重新定义抽象”的角度来尝试解决现有的网络问题。这两位不但提出了SDN的释义和理念,还积极推动SND的商业化运作,产业化发展进程。其中,这三位人物在2007来了合作成立了Nicira,首家专注于SDN的技术创业公司,开始尝试SDN的商业化发展。而Nick McKeown教授和Scott Shenker教授也在2011年成立ONF组织,积极推动SDN的产业化发展。

    基于OpenFlow 为网络带来的可编程的特性,Nick McKeown教授和他的团队进一步提出了SDN(Software Defined Network,软件定义网络)的概念。2009年,SDN 概念入围Technology Review年度十大前沿技术,自此获得了学术界和工业界的广泛认可和大力支持。

    “智能化”已不再是手机的专有名词,网络架构同样也在走向“智能化”。转发层和控制层的分离实现了软硬件的分离和底层硬件的虚拟化,为网络的发展提供了一个良好的发展平台。因此SDN成为了网络的热门话题,而OpenFlow作为一个标准化SDN应用的协议也备受关注和推崇。Extreme Networks产品和技术行销总监Darius Goodall形象的将OpenFlow比喻成为未来网络的Android。

    成员:欧洲电信标准协会(European Telecommunications Standards Institute,ETSI)包括 AT&T, 英国电信, 德国电信等

    而微软一开始主要是围绕自己的数据中心在做,最后也将其部署到全球。微软在最开始的时候也在自己的数据中心内部使用了大量的白牌交换机来构建自己的SDN网络,跟Google最大的不同,微软主要的优势在操作系统和服务器领域,所以微软在网卡上做了很多设计和技术优化。最终导致了两者SDN的差异,Goolge的SDN架构主要是在网络层面去实现的,微软的SDN架构主要是在系统层上去实现的。但是最终实现的效果是一样的。

    2013年4月底,中国首个大型SDN会议——中国SDN大会在京召开,三大运营商唱起主角。中国电信主导提出在现有网络(NGN)中引入SDN的需求和架构研究,已于2014年2月成功立项S-NICE标准,“S-NICE”是在智能管道中使用SDN技术的一种智能管道应用的特定形式。 中国移动则提出了“SDN在WLAN网络上的应用”等课题。

    据了解,Extreme Networks还推出了类似AppStore应用商店,可以为用户提供免费的产品。就目前来说,Extreme Networks免费提供了4个产品,分别是关于自动化网络管理器、身份管理器、移动运营商可实现应用程序加速的产品、网络分析工具。另外还有24个其他Extreme Networks顾客开发的应用,包括移动运营商、数据中心企业。

    越来越多的网络新协议和新算法使得网络控制平面变得越来越复杂,但是现在的网络用户却对网络的易用性有更高的要求,希望网络具有更多的可编程能力,从而自动化、智能化网络管理。正如 SDN 的倡导者 Scott Shenker,U.C. Berkeley Professor 所言,网络发展目前还处于“管理复杂性”阶段,这样的架构严重阻碍了网络创新进程的开展。

    这个产品的威力巨大,让Nicira这家公司在没有任何营收的情况下就买了10亿美金的价格,可想而知在当年这个技术和产品技术创新程度和优势程度。在图中,所有的虚拟机通通过Open vSwitch交换机和控制器进行网络功能的交换和路由通信。OpenvSwitch是Martin Casado在2007年8月份提交的一个开源虚拟交换机,这个开源虚拟交换机在2009年5月份真实称之为Open vSWitch,在2012年的时候就正式进入了Linux的主栈。由于技术标准的难以统一和利益冲突,其他各个厂商就分别推出了组件的虚拟交换机,比如思科的Nexus 1000V,Vmware的vDS以及IBM的DOVE都是当时的商业虚拟交换机产品。由于Linux当中默认的Bridge不能完全称之为虚拟交换机,其不支持OpenFlow以及交换机的一些高级特性,这些现状使得Open vSwitch获得了高度的关注,尤其是在合并进入Linux内核主栈之后,Open vSwitch几乎成为了开源虚拟交换机实际的标准。

    2012年4月,谷歌宣布其主干网络已经全面运行在OpenFlow上,并且通过10G网络链接分布在全球各地的12个数据中心,使广域线路的利用率从30%提升到接近饱和。从而证明了OpenFlow不再仅仅是停留在学术界的一个研究模型,而是已经完全具备了可以在产品环境中应用的技术成熟度。

    事实上,就在最近CiscoLive2012大会上,思科公布了其SDN策略。思科CTO Padmasree Warrior表示,针对客户不同需求,思科将采取更广泛和深入多层次SDN策略。

    控制层(Control Layer)

    当年以斯坦福大学教授 Nick McKeown为首的研究团队发起并推动了著名的控制与转发分离的网络部署模型和关键协议OpenFlow,这意味着正式宣告了软件定义网络(SDN)的诞生,但是那个时候SDN这个概念还未提出来。我国的SDN起步也是在2006年的时候,在清华大学的信息技术研究院有一个团队同步在研究OpenFlow。从2009年开始,在清华大学开发的国内第一套SDN系统正式上线,在2011的时候,主导开发这套系统的清华大学博士出来创立了云杉网络这家公司。和当年的Nicira和BigSwitch一起在当年获得相同投资基金的投资。

     

    Google 的 SDN 实践

    3、  实现控制平台和数据平面分离。

    2012年,国家“863”项目“未来网络体系结构和创新环境” 获得科技部批准。它是一个符合SDN思想的项目主要由清华大学牵头负责,清华大学、中科院计算所、北邮、东南大学、北京大学等分别负责各课题,项目提出了未来网络体系结构创新环境FINE(Future Internet innovation Environment)。基于FINE体系结构,将支撑各种新型网络体系结构和IPv6新协议的研究试验。

    Brocade Network advisor

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    2012年SDN完成了从实验技术向网络部署的重大跨越:覆盖美国上百所高校的INTERNET2部署SDN;德国电信等运营商开始开发和部署SDN;成功推出SDN商用产品新兴的创业公司在资本市场上备受瞩目,BIG switch两轮融资超过3800万元。

    SDN 技术体系目前还处于激烈竞争阶段,相关新产品和新技术层出不穷,如果要梳理大致可以分为两个流派:

    • 在宏观上,基础网络架构进化推进缓慢;

    • 在微观上,硬件厂商在涉及数据转发与控制层面的创新乏力。

     

    Brocade Virtual router

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    SDN在应用中大体上可以可以划分为三层体系结构:

    下图展示了Nicira的第一款SDN产品NVP的架构:

    sdn 优势

    OpenDaylight:

    网络硬件厂商要么安于现状,要么因为商业利益从而无法发起和推动创新。所以SDN就应运而生了。

    2008年,基于Ethane 及其前续项目Sane的启发, Nick McKeown 教授等人提出了OpenFlow 的概念,并于当年在ACM SIGCOMM 发表了题为《OpenFlow: Enabling Innovation in Campus Networks》的论文,首次详细地介绍了OpenFlow 的概念。该篇论文除了阐述OpenFlow 的工作原理外,还列举了OpenFlow 几大应用场景。

    HPE Network protector

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    2011年4月,美国印第安纳大学、Internet2联盟与斯坦福大学Clean Slate项目宣布联手开展网络开发与部署行动计划(NDDI),旨在共同创建一个新的网络平台与配套软件,以革命性的新方式支持全球科学研究。NDDI利用了OpenFlow技术提供的“软件定义网络(SDN)”功能,并将提供一个可创建多个虚拟网络的通用基础设施,允许网络研究人员应用新的因特网协议与架构进行测试与实验,同时帮助领域科学家通过全球合作促进研究。

    不同层次之间通过接口通讯:

    与此同时,中国的第一个SDN实践在清华大学里实现。在当时,清华大学的研究团队在Fit大楼上利用大楼已有的三层网络,再加上OpenFlow再加上一些TP-Link的盒子,利用重新刷新TP-Link盒子的固件,使得TP-Link能够支持OpenFlow协议。同时在服务器里面安装上Open vSwitch,当有了这层结构之后,整个大楼就变成了一个SDN的网络。所有的历史上网的行为都可以做监控,你可以任意地让任何一个流量去做一个防火墙,当你的防火墙性能不够时,你还可以通过边缘的网络负载均衡做多个防火墙。

    新型网络创新架构

    SDN的主要解决方案

    我们可以这么认为,这是厂商推出的第一代SDN系统。为什么?因为QFabric体系里面第一次出现了“控制器”的概念,并且架构相比较思科的要简单很多,使用了更少的连接来实现更多的数据中心的功能。这个架构的好处有很多,在上图右边所示,无论是金钱上还是效率上,优势都很大。使用了QFabric网络以后,数据中心的网络就变成了一个大交换机环境了。

     

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