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深度开放与融合br解读H3C SDN体系架构

gecimao 发表于 2019-04-25 08:16 | 查看: | 回复:

  长期以来,网络技术总是以被动方式进行演变,并且大量的技术革新都落地在网络设备本身,如带宽不断提升,从千兆到万兆、再到40G和100G;设备体系架构变化,也是为了性能地不断提升,从交换能力几十Gbps提升到T级别以致100T级别;组网变化,网络设备的N:1集群性质的虚拟化,在一定范围内和一定规模上优化了网络架构,简化了网络设计;大二层网络技术,通过消除环路因素,支持了虚拟化条件下的虚机大范围二层扩散性计算。

  新的技术商用,总会引起设备的升级换代,并且随着流量的巨大变化,网络的部署与变更技术上越来越复杂,网络在应对流量变化上很难有良好的预期性,在当前方式下,一旦完成业务部署,服务器通过网线连入网络,应用流量吞吐对网络的影响就难以控制、网络的调整也就变得相当滞后。

  软件定义网络——SDN(Software Defined Network)的出现和理念演进,开始改变网络被动性的现状,使网络具备较大灵活程度的“定义”能力;这种可定义性,是网络主动“处理”流量而不仅仅是被动“承载”流量,并使得网络与计算之间的关系不仅仅是“对接”,而是“交互”。

  SDN的思想集中体现在控制面与实体数据转发层面之间分离,这对网络交换机的工作方式产生了深远的影响。高端用户原本就不满足于使用网络预先设定好的功能,而是希望在自己的业务功能不断丰富变化的过程中,能够按照自身需求快速进行调整。而在控制层面分离出来后,或者说控制层面可以开放出来,更能实现虚拟化的灵活性,使得用户能够进行程序编制,那么基于应用与流量变化的快速响应,便不需要完全依赖于设备供应商的长周期软硬件升级来完成。

  SDN的思想是将更多的控制权交给网络使用者,除了设计部署、配置变更,还可以进行网络软件的重构,使得新的技术验证可以先于商业化。这种网络能够以抽象化的方式解决网络的复杂性问题,解除了用户收支网络功能和特性的紧约束,能够在更高层面研究和满足项业务需求。

  图1表达了SDN的分层解耦合概念,包括通用的基础硬件层、硬件抽象层、网络操作系统、上层应用。其中基础硬件与硬件抽象两层组成物理网络设备,也就是SDN架构中的数据转发层面;网络操作系统与上层应用组成了控制层面。数据转发层面与控制层面之间以一种标准化的交互协议来解耦合,此协议当前为OpenFlow。这种去耦合的架构,表明网络操作系统及网络应用(如路由控制协议等)不必运行在物理设备上,而可以运行在外部系统(如X86架构的服务器)内,从而实现网络控制的灵活可编程性。

  除了解耦合控制层面与数据转发层面,SDN还引入了集中控制的概念(如图2所示)。对于传统的设备,因为不同的硬件、供应商私有的软件,使得网络本身相对封闭,只能通过标准的互通协议与计算设备配合运行。网络中所有设备的自身系统都是相对孤立和分散的,网络控制分布在所有设备中,网络变更复杂、工作量大,并且因为设备异构,管理上兼容性很差,不同设备的功能与配置差异极大;同时网络功能的修改或演进,会涉及到全网的升级与更新。而在SDN的开放架构下,一定范围内的网络(或称SDN域),由集中统一的控制逻辑单元来实施管理,由此解决了网络中大量设备分散独立运行管理的问题,使得网络的设计、部署、运维、管理在一个控制点完成,而底层网络差异性也因为解耦合的架构得到了消除。集中控制在网络中引入了SDN区别于传统网络架构的角色——SDN Controller,也就是运行SDN网络操作系统并控制所有网络节点的控制单元。SDN能够提供网络应用的接口,在此基础上按照业务需求进行软件设计与编程,并且是在SDN Controller上加载,从而使得全网迅速升级新的网络功能,而不必再对每个网元节点进行独立操作。

  分层解耦合架构中采用了OpenFlow的协议来分离网络的控制与转发层,图3是来自斯坦福的一张图表明OpenFlow的解耦模型。

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