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        數據中心2014:軟件定義的網絡

        發布時間:07-22 06:42點擊:

          軟件定義網絡(SDN,畸形認為是Software Defined Networking)正正在數年前興起,并迅速引起了軟件定義的風潮,將軟件定義的運用到各個領域,如:軟件定義計劃(SDC,Software Defined Compute)、軟件定義存儲(SDS,Software Defined Storage),還有軟件定義數據中心(SDDC,Software Defined Datacenter)、軟件定義(SDE,Software Defined Environment)等等等等。

          為什么軟件定義的概念首先正正在網絡領域得到運用呢?網絡和計劃、存儲沒有同理論上,計劃和存儲非常類似,稍微大型的存儲設備都需要一定的運算能力來實現相同整體(如果沒有是所有整體的話)的存儲功能,因此它們的架構理論上有很多相似的整體,這也是融會系統以至超融會系統得以很快實現的原因:本質上我們的(計劃)服務器和存儲服務器沒有差異。

          性質上說,所有的網絡設備都是正正在硬件上運行網絡操作系統,然而正正在過去數十年來,沒有管是硬件上,還是正正在軟件上,網絡設備的互操作性都很低,沒有同公司的產品存正正在沒有同的裝置界面/告訴行,而即使是同一公司的產品,沒有同的產品線可以也會存正正在沒有同的操作系統以至操作界面。曾多少多少時,配置網絡設備本身就形成了一個職業:網絡管理員。有些糟糕的是,過去了那樣多年,即使是最新的設備,也仍然需要使用頻次低下的配購置法,至多是需求了載入配置材料的伎倆。-

          隨著數據中心范疇的變大,網絡范疇也正正在變大,而網絡設備的難以運用和管理顯然是一個。而SDN軟件定義網絡最早就是為理解決這個配置的成就:通過一個解散的主宰器,管理著多個尤其的交換機,從而實現網絡主宰、管理的功能。SDN架構最早的設想是用于網絡安全領域,后來擴展到通用網絡設備領域,并發展為OpenFlow規范。沒有管是原始的OpenFlow,還是后來興起的OpenDaylight、NFV或者許許ONSOS,這些典型的軟件定義網絡都存正正在相似的架構,它們都將網絡辨別為三個名字可以有所沒有同但性能相似的平面:Data Plane(數據平面)、Control Plane(主宰平面)和Application Plane(運用平面),并正正在主宰平面實現解散式的主宰器,從而需求使用戶一個快速的、分歧的、方便的配置管理界面,更進一步地,通過主宰平面需求的API,用戶可以正正在運用平面中止開辟,從而實現全自動化的網絡架構主宰。

          沒有言而喻,全自動化的網絡配置和管理相對于于以往的告訴行或者許許尋常的GUI配置方式是一個巨大的退化。正正在出現當前,只經過了數年,SDN就迅速變遷了一股浪潮。到2014年為止,大整體傳統的廠商也已經末尾消耗SDN相關的設備,并且很多軟件廠商也末尾進入這個市場主要是Hypervisor廠商,因為Hypervisor可以和虛擬交換機vSwitch聯結,從而掌握了網絡與計劃之間的邊界,可以很容易通過SDN實現容易銳敏的網絡功能。

          軟件定義網絡將更強大的計劃屬性引入了網絡領域。正正在事前,網絡和計劃設備(服務器)、存儲設備(存儲主宰器/服務器)沒有一樣,從外觀上看,網絡設備有較大的硬件要素屬于網絡接口,并且,網絡設備最基本的功能就是中止網絡傳輸。因此,關于IO的性能、延遲要求比較高,因此網絡產品恰恰向于使用硬件來實現各種各樣的功能。正常,正正在沒有考慮SDN的情況下網絡設備的芯片內部都會辨別Data Plane(數據平面)和Control Plane(主宰平面),如加密等功能通過各種額外的數據平面硬件模塊來實現,關于應的主宰平面則采用較弱的RISC架構CPU,如網絡芯片中曾占據地位的MIPS架構,以及現正正在家用芯片上風行的ARM架構,和偶爾可以看到的PowerPC架構,還有一些廠商專全體架構;蝸碚f網絡分層中越正在于高層協議的設備,其CPU就會越強,因為需要的主宰邏輯睬越多,簡單的L2交換單位于CPU的需求很低,而正在于L1的中繼器干脆就是個純硬件設備。

          總體來說傳統網絡設備是偏偏向數據包收能的硬件設施,到了軟件定義時代,網絡設備需要更多的計劃能力來實現軟件整體的功能,也就是更偏偏向主宰邏輯整體,類似要實現SDN架構的南向API,正正在ONF中就是OpenFlow,正正在OpenDaylight中則更容易,有OpenFlow,也有NETCONF/YANG等等,還要實現通過南向API接受SDN主宰器發來的指令,總之,SDN中,即使是正在于Data Plane的交換機等設備相比以往也需要更強大的計劃能力,而正在于Control Plane中的SDN主宰器干脆就是一個(或者許許一組)運行正正在服務器上的虛擬機。

          軟件定義網絡需求了一個使用通用服務器代替舊全體專用硬件的機遇。軟件定義網絡并未要求數據平面的網絡設備一定要運行正正在通用服務器上,沒有過使用通用服務器的好處就正正在于,它和計劃服務器、存儲服務器可以是沒有什么差異的,或者許許甚至就是一樣的,因此它的成秉性夠相同低,沒有管是CAPEX還是OPEX。通用服務器可以需求所需要的強大計劃能力,來緊缺中意Control Plane層的需要。正正在現下一些完全虛擬化的當中,SDN的Data Plane通過虛擬交換機來實現,性質上運行于Hypervisor當中,Control Plane就是一臺虛擬機,VMware vSphere/NSX、Hyper-V/Hyper-V vSwitch和KVM/Open vSwitch的方案都是一樣,大整體的較為容易網絡功能都由通用的服務器擔當了,需要的僅僅是一些二層的接入交換機。

          采用通用服務器的另一個好處是開辟很簡單,這牽涉到了生態系統的成就,生態系統越大,這樣開辟成本(包括人員費用)、成本以及管理都比專有系統要低。

          通過正正在《數據中心2013:硬件重構與軟件定義》關于軟件定義網絡的介紹,SDN可以讓網絡更加銳敏、易于管理已經沒有疑問了,使用通用服務器做Control Plane也已經變遷了廣泛的現實,但最關鍵的成就還有一個:部門龐大的Data Plane設備。Data Plane需要性能,專有系統是為了專門的手腕設計和優化的,通用的系統則要面關于著更廣泛的運用,理論上是一個關于“通用”這個目標做的專門設計。類似,正正在四五年前,X86被認為沒有適用于網絡架構當中的Data Plane整體,因為其IO能力很受。這有指令集的緣故,也有內存接口、IO接口以及內部處理邏輯的緣故。

          但是情況很快有了變化,從Nehalem-EP(至強5500)末尾,英特爾的服務器處理器末尾集成內存主宰器,從而提升了關于IO的處理因為IO的處理牽涉到很多DMA(直接內存存。,一個網絡包的處理可以需要經過頻繁存取內存,因此這個改觀提升了性能。到了Sandy Bridge-EP(至強E5),處理器末尾關于PCI Express總線中止了集成,并將PCI Express總線升級到速率達8GT/s的3.0規范,這個特性被稱為Integrated I/O,這大幅度提升了IO性能,到了那時,使用x86院子搭建的網絡設備已經末尾變得多了崛起。

          但更次要的還是正正在于一套開辟軟件:英特爾數據平面開辟套件(Intel Data Plane Development Kit,即Intel DPDK),里面提出了很多改進x86院子正正在Data Plane數據平面的性能的做法,類似Polling方式,Cache管理等等,人們驟然發現,x86的Data Plane性能著實也很可觀,現正正在已經有如6WIND等的公司正正在DPDK院子上中止網絡功能的開辟。

          軟件定義網絡并未要求使用通用服務器,但是使用通過用服務器是降低成本、更快速地建立軟件定義網絡生態的方法,正正在性能范疇,DPDK這樣的思已經解決了很多成就,但還有更多的成就等待著去解決,本年度的數據中心技藝研究報告中,將會關于這些成就停止進一步的議論。

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