網(wǎng)絡(luò)行業(yè)整裝待發(fā),亟待改變
目前,以太網(wǎng)已經(jīng)在每一個數(shù)據(jù)中心中扮演者舉足輕重的角色,它將每一家公司連接到互聯(lián)網(wǎng)之上。網(wǎng)絡(luò)世界每一個重大改變都需要大量時間,雖然大眾對于標準和新技術(shù)的接受能力在提高,新技術(shù)的普及也需要花費超過十年時間。 企業(yè)在發(fā)展過程中需要應(yīng)對不斷增長的對縮減預算的需求,企業(yè)員工需要自動化的IT基礎(chǔ)設(shè)施來簡化操作流程,而網(wǎng)絡(luò)世界的聲音主要集中在如何從傳統(tǒng)以太網(wǎng)向軟件定于網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)虛擬化的新架構(gòu)遷移。既然網(wǎng)絡(luò)世界已經(jīng)被Cisco統(tǒng)治多年,現(xiàn)在的問題是:這些新技術(shù)對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的影響力有多大?客戶是否有足夠的意愿更換廠商去采用這些新技術(shù)么?
Ethernet Fabrics(以太光網(wǎng)絡(luò)),作為生成樹協(xié)議架構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的替代品,其具有可擴展、高帶寬的架構(gòu),而SDN與其說是一個產(chǎn)品,不如說是一種架構(gòu)。Juniper和Arista這些年在其產(chǎn)品線中提供了一些可編程特性。首先我們來看一下SDN是如何與傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的區(qū)別(接下來的兩部分通過Joe Onisick的圖表和描述詮釋了具體區(qū)別)
傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
圖 1 傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)
在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)圖中,最重要的一點是控制層與數(shù)據(jù)層分離。每一層都有不同的任務(wù),層與層在一起提供了整個數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)、路由功能。這里,控制層負責了設(shè)備的配置和數(shù)據(jù)流程序化選路。當你管理一臺交換機時,你實際上是在和交換機的控制層打交道。像路由表、生成樹協(xié)議這些東西都是由控制層計算出來的。這些表的構(gòu)建來源于如BPDU(網(wǎng)橋協(xié)議數(shù)據(jù)單元,用于運行STP的交換機之間交換信息的消息真)、Hello包等消息幀的傳遞,根據(jù)這些消息幀,交換機來決定可用的轉(zhuǎn)發(fā)路徑。一旦這些數(shù)據(jù)包的轉(zhuǎn)發(fā)路徑確定,這些路徑信息將向下發(fā)送至數(shù)據(jù)層,通常存儲于硬件之上。數(shù)據(jù)層面通常選用最新的由控制層面?zhèn)鬏斶^來的路徑信息進行消息轉(zhuǎn)發(fā)。這種模式在傳統(tǒng)上來講是十分高效的,硬件的決策過程是非?焖俚,整體的延遲可控并且控制層面可以處理繁重的配置需求。
這種方法是沒有任何問題的,我們關(guān)注的是可擴展性。為了證明可擴展性的問題,我們以服務(wù)質(zhì)量(QoS)為例。QoS允許根據(jù)幀中的特征,根據(jù)調(diào)度需求,優(yōu)先轉(zhuǎn)發(fā)特定數(shù)據(jù)幀。這從某種程度上減輕了特定流量在網(wǎng)絡(luò)擁堵時所帶來的數(shù)據(jù)傳輸延遲。舉個例子,對延遲敏感的語音和視頻流量通常被定為高優(yōu)先級轉(zhuǎn)發(fā)以保證用戶體驗。流量優(yōu)先級通常是基于數(shù)據(jù)幀中的服務(wù)等級(CoS)或區(qū)分服務(wù)代碼點(DSCP)標簽來決定的。這些幀必須在數(shù)據(jù)幀進入網(wǎng)絡(luò)時被統(tǒng)一確定,隨之相對應(yīng)的規(guī)則也必須在網(wǎng)絡(luò)中設(shè)定一致,這種需求在傳統(tǒng)多層交換網(wǎng)絡(luò)中會變得很笨拙,因為每一臺設(shè)備都需要有相同的配置信息。
為了說明當前網(wǎng)絡(luò)管理上的挑戰(zhàn),我們想想看,在網(wǎng)絡(luò)中的每個設(shè)備節(jié)點的每個端口上,管理員都需要單獨配置,這樣的工作非常耗時,易出錯且笨拙。
此外,在數(shù)據(jù)恰當分類和路由的網(wǎng)絡(luò)中還存在著挑戰(zhàn)。例如,現(xiàn)在我們有兩種完全不同的數(shù)據(jù)流量,一種是iSCSI流量,一種是語音流量。iSCSI作為存儲流量,通常數(shù)據(jù)包都是全尺寸大小的,甚至有時會出現(xiàn)巨型數(shù)據(jù)幀;而語音流量則通常是以一個個的小型的數(shù)據(jù)包傳輸?shù)。此外,兩種流量還有不同的傳輸需求:語音流量對延遲非常敏感,這是為了保證語音的通信質(zhì)量,而iSCSI則對延遲低敏感,但是需要更多帶寬。傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中幾乎沒有任何工具能夠區(qū)分這兩種流量并且根據(jù)流量類型不同選擇不同數(shù)據(jù)通路以滿足兩種流量的特定需求。這些問題都是SDN希望去解決的。
SDN中的三大元素
OAt: none; letter-spacing: normal; color: rgb(0,0,0); word-spacing: 0px; -webkit-text-stroke-width: 0px">• 管理數(shù)據(jù)幀、包轉(zhuǎn)發(fā)和應(yīng)用策略的能力
• 動態(tài)應(yīng)用策略和管理網(wǎng)絡(luò)的能力
• 可編程能力
注意:為了實現(xiàn)SDN,網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)不需要必須開放,標準化,與其他網(wǎng)絡(luò)可交互等特性。一個合適的SDN可以僅滿足定義和需求即可。
一個SDN架構(gòu)必須有能力大規(guī)模編程操作數(shù)據(jù)幀或數(shù)據(jù)包流量。通常,SDN中的硬件通常被設(shè)計為匯聚的(設(shè)備有能力承載所有數(shù)據(jù)類型,包括一些希望存在的存儲流量)、大型的、低延遲的數(shù)據(jù)傳輸管道,通常這些硬件被叫做fabric。SDN架構(gòu)本身將從網(wǎng)絡(luò)層視角,提供網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)流的集中管理能力。
這種架構(gòu)是由將控制與數(shù)據(jù)層設(shè)備分離,并為控制層提供可編程接口這種方式實現(xiàn)的。數(shù)據(jù)層設(shè)備由控制層接受轉(zhuǎn)發(fā)規(guī)則,并將規(guī)則應(yīng)用在ASIC硬件之上。這些ASIC可以是傳統(tǒng)ASIC,也可以是根據(jù)功能和性能需求自定義的轉(zhuǎn)發(fā)芯片。下圖詮釋了這些元素之間的關(guān)系:
圖 2 SDN 架構(gòu)
在圖中,SDN控制器提供控制層功能,數(shù)據(jù)層則有物理交換設(shè)備提供。這些設(shè)備可以是新的也可以是裝載特定固件的現(xiàn)存設(shè)備,這取決于特定供應(yīng)商和物理架構(gòu)模型。圖中架構(gòu)一個最主要的優(yōu)勢在于,對于控制層面,全局的可見性更大。除了每一個數(shù)據(jù)層設(shè)備依賴于其他鄰居設(shè)備獲取網(wǎng)絡(luò)拓撲情況,一個單獨的控制層將具有全網(wǎng)的連接狀態(tài)。這種架構(gòu)提供了對全網(wǎng)的路由,安全和QoS等配置,但同時也需要可編程特性。另外一個主要的特點在于集中控制,集中控制器獲取實時應(yīng)用數(shù)據(jù)流更加容易,并且可以集中針對數(shù)據(jù)進行決策。
圖中僅僅展示了SDN架構(gòu)的一小部分,其主要關(guān)注在物理架構(gòu)與服務(wù)器位置。此外,這種架構(gòu)可以將虛擬機環(huán)境整合進SDN網(wǎng)絡(luò)中。這樣,無論物理還是虛擬設(shè)備都可以統(tǒng)一進行控制策略管理,這種整合可以通過虛擬機管理器中可被SDN控制器管理的虛擬以太網(wǎng)橋來實現(xiàn)。下圖具體說明了這種解決方案的邏輯架構(gòu)。
圖 3 SDN物理與虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整合
圖中清晰地描述了虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與物理網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)整合的解決方案。這種架構(gòu)異常重要,因為無論是物理數(shù)據(jù)層還是虛擬數(shù)據(jù)層都被控制層統(tǒng)一管理,當一臺虛擬機進行遷移時,他可以不管下層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。這種特性對于策略虛擬化環(huán)境非常重要,因為如果實現(xiàn)更細粒度的控制,控制策略可以放在虛機端口上,并在虛擬機出外網(wǎng)之前一直生效。
注意:上面兩個圖均為SDN架構(gòu)的概念圖。除了單獨控制節(jié)點的解決方案,還有很多其他架構(gòu),本文中描述的是最普遍應(yīng)用情況。
在架構(gòu)中,控制層中的集中控制、可編程接口可以由更加復雜的智能控制進程取代,以滿足流量優(yōu)化、安全、維護等復雜需求。流量可以根據(jù)網(wǎng)絡(luò)變化進行彼此獨立轉(zhuǎn)發(fā)。
SDN廠商崛起
正如很多人所說的,隨著微軟的隕落,“后PC”時代到來。那么隨著“后Cisco”時代的到來,SDN勢將撐起一片天。
Cisco——最近其針對自身開放網(wǎng)絡(luò)環(huán)境(ONE)做出一個重大的戰(zhàn)略決策——詳見“Mike Fratto 談?wù)撚嬎銠C網(wǎng)絡(luò)”
Broadcom——SDN也放大了自定義廠商與傳統(tǒng)芯片廠商的競爭。Cisco當然主要應(yīng)用自主生產(chǎn)的芯片,而其他以太網(wǎng)交換機廠商則偏向于應(yīng)用Broadcom或其他廠商的芯片。在最近的Dell 存儲論壇會議上,Broadcom 架構(gòu)與網(wǎng)絡(luò) CTO,Nick Ilyadis 主要討論了網(wǎng)絡(luò)軟件化(包括SDN)在現(xiàn)在IT系統(tǒng)架構(gòu)中的地位。閱讀詳情。
Brocade——其發(fā)布了自身在SDN的發(fā)展藍圖,同時包括支持OpenFlow和以太Fabrics網(wǎng)絡(luò)的地位。
HP——宣布支持OpenFlow,HP網(wǎng)絡(luò)CTO,Saar Gillar討論了SDN的生態(tài)系統(tǒng),并透露出HP正在計劃開發(fā)OpenFlow控制器,閱讀詳情。
Dell——正在通過收購擴大自身在網(wǎng)絡(luò)市場的競爭力。Dell 網(wǎng)絡(luò)GM Dario Zamarian解釋了Dell如何與SDN接軌,閱讀詳情。
Juniper 網(wǎng)絡(luò)——發(fā)布最新SDN計劃
Arista 網(wǎng)絡(luò)——發(fā)布最新SDN計劃
IBM——發(fā)布SDN白皮書,著重增強IBM網(wǎng)絡(luò)競爭力
網(wǎng)絡(luò)虛擬化
在討論網(wǎng)絡(luò)未來形態(tài)的過程中,絕大多數(shù)廠商都將終點放在了SDN。協(xié)議將不再是用戶所真正需要的;企業(yè)IT需求的提高需要技術(shù),培訓和組織架構(gòu)的變革。Wikibon 從Nicira得到這樣一個頗受矚目的答案(詳見 網(wǎng)絡(luò)虛擬化——完全轉(zhuǎn)型還是逐步演化):Nicira通常被視為SDN初創(chuàng)企業(yè),源于其創(chuàng)始人在OpenFlow的發(fā)展中扮演了重要角色,但是Nicira的解決方案主要集中在控制層面,其更像是服務(wù)器虛擬化而非網(wǎng)絡(luò)虛擬化,它提供了應(yīng)用與物理層間的虛擬化層。而隨著VMware的VMotion,微軟的動態(tài)遷移技術(shù)的提出,這些特性也允許創(chuàng)建的虛擬機池可以動態(tài)部署和遷移。網(wǎng)絡(luò)虛擬化則實現(xiàn)了在多種虛擬機管理平臺間保持了這種靈活度,可以將任何虛擬機遷移至任何地方。這種特性將對傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)廠商帶來巨大沖擊,這不僅僅是技術(shù)將脫離硬件,其更能夠充分利用新的物理架構(gòu)(如刀片服務(wù)器集群一樣)。Nicira的網(wǎng)絡(luò)虛擬化的三個目標在某種程度上,是對SDN的一種互補:
1. 軟件與硬件解耦,二三層數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)將分離
2. 重新定義物理與虛擬
3. 網(wǎng)絡(luò)自動化,允許操作靈活化
圖 4 Nicira網(wǎng)絡(luò)虛擬化
然而,話說回來,大多數(shù)SDN的解決方案還處于研發(fā)階段,Nicira的24個客戶中包括了一些大型網(wǎng)絡(luò),電信和云服務(wù)提供商(AT&T,eBay,F(xiàn)idelity,NTT 和 Rackspace)。Nicira的解決方案主要面向大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)部署環(huán)境,這也是與OpenFlow應(yīng)用場景最大的區(qū)別。Nicira的DVNI(分布式虛擬化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu))構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)虛擬化平臺(NVP),通過Open vSwitch 將虛擬機與網(wǎng)絡(luò)解耦。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)同時還應(yīng)用了如
VXLAN,NVGRE 或 STT(無狀態(tài)傳輸隧道協(xié)議,Nicira正在使用,處于IETF起草階段)等隧道協(xié)議。當SDN業(yè)內(nèi)正在討論網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型時,Nicira的視角已經(jīng)向超大規(guī)模下一代網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)方向看去。
為未來網(wǎng)絡(luò)做準備
雖然現(xiàn)在SDN或網(wǎng)絡(luò)虛擬化還沒有達到預期的高度,企業(yè)的CIO們?nèi)孕枰堰@些變化放到企業(yè)發(fā)展未來的藍圖中。在未來的幾年里,這些技術(shù)將從經(jīng)營模式角度幫助企業(yè)順利轉(zhuǎn)型。所以,對于IT從業(yè)者來說,擁抱這些技術(shù)永遠都不算早,這能使他們在這些技術(shù)到來的時候幫助自身轉(zhuǎn)型而不是被他們淘汰。對于網(wǎng)絡(luò)管理人員,可以通過“工程師將拖后網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型么?”這篇文章從運維角度了解網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)型。正如Bill Gates對技術(shù)變化的理解:我們通?偸歉吖涝诮酉聛韮赡曛挟a(chǎn)生的變化,而低估了未來十年將要發(fā)生的變化。”
核心關(guān)注:拓步ERP系統(tǒng)平臺是覆蓋了眾多的業(yè)務(wù)領(lǐng)域、行業(yè)應(yīng)用,蘊涵了豐富的ERP管理思想,集成了ERP軟件業(yè)務(wù)管理理念,功能涉及供應(yīng)鏈、成本、制造、CRM、HR等眾多業(yè)務(wù)領(lǐng)域的管理,全面涵蓋了企業(yè)關(guān)注ERP管理系統(tǒng)的核心領(lǐng)域,是眾多中小企業(yè)信息化建設(shè)首選的ERP管理軟件信賴品牌。
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本文標題:軟件定義網(wǎng)絡(luò)與網(wǎng)絡(luò)虛擬化
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