董文英：中國移動數(shù)據(jù)中心SDN產(chǎn)品研發(fā)探索
2017-08-22 17:51:35 來源：中國IDC圈 熱度:
我今天分享的主題是中國移動SDN研發(fā)探索和思考。中國移動從2015年提出了NovoNet下一代革新網(wǎng)絡(luò)，大家會很關(guān)注NovoNet究竟是什么，為什么是一個革新的網(wǎng)絡(luò)。NovoNet可以拆出兩個詞，一個是創(chuàng)新、一個是網(wǎng)絡(luò)。在創(chuàng)新方面，NovoNet提出了三個概念，新架構(gòu)、新運營、新服務(wù)。我們可能在傳統(tǒng)的理念認為運營商更多是封閉性的，廠家提供資源和設(shè)備。但是現(xiàn)在互聯(lián)網(wǎng)的沖擊之后，越來越多的人發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)的模式有些low，我們需要新的變革來改變原來的這種網(wǎng)絡(luò)運營方式。新架構(gòu)里面我們要改變原來都是硬件化的、固定化的網(wǎng)絡(luò)模式，要轉(zhuǎn)向軟件化、虛擬化、可編程的新結(jié)構(gòu)。讓整個架構(gòu)可以更靈活的、更快捷的去適應(yīng)用戶的需求，提高用戶的體驗。在運營方面，我們會去側(cè)重于把控制做集中化，把調(diào)度做得更靈活，把資源的利用化更大化。服務(wù)上我們會推薦開放、敏捷。NovoNet的網(wǎng)絡(luò)層面我們會涉及到移動網(wǎng)絡(luò)、IP網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心四個場景。
NovoNet的核心技術(shù)是SDN/NFV，NFV就是把傳統(tǒng)的硬件東西做軟件化、做虛擬化。SDN則側(cè)重于網(wǎng)絡(luò)的流量調(diào)度、流量的控制。NovoDC就是NovoNet里面的數(shù)據(jù)中心場景，我們整個的架構(gòu)會分成四層，最上面是SDN的應(yīng)用層，是面向于用戶的，然后中間有一個云操作系統(tǒng)層，就是云的數(shù)據(jù)中心平臺。再往下是SDN的控制層，就包含了控制器，還有廠商的VNFM，是用來控制NFV網(wǎng)元資源，最下層是傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備層，有硬件和軟件的，還有不同廠家的增值網(wǎng)元。整個架構(gòu)里面除了我們這主要的四層，還有一些輔助模塊來幫助。
移動的NovoDC里面是面向用戶，我們不是單一的用戶，而是多租戶的場景。我們可以有更多的企業(yè)去共享網(wǎng)絡(luò)，每一個用戶在移動云網(wǎng)絡(luò)里面自己的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)都是互相隔離的，不用擔(dān)心自己的網(wǎng)絡(luò)資源會被別人攻擊，或者被別人共享掉，或者有不應(yīng)該有的方式。
中國移動其實還有一個變革，不僅僅在架構(gòu)上，也在研發(fā)方式上。原來都是廠商提供完整的產(chǎn)品給運營商：運營商提供需求，廠商來實現(xiàn)?，F(xiàn)在我們更關(guān)注的是自己去實踐，當然這個實踐并不是說我們要搶奪廠商的市場，我們只是說希望以一種更開放的方式理解廠商的產(chǎn)品、廠商的架構(gòu)，去接納廠商之間的合作方式，所以我們也建設(shè)了移動自己的SDN資源體系。SDN資源體系跟NovoNet的整體架構(gòu)類似，也分成四個層次。最上面是應(yīng)用層，移動有自己的SDN-O產(chǎn)品，中間是openstack，我們有自己的云平臺，在SDN控制層，移動有自己的SDN控制器的產(chǎn)品體系，而針對增值網(wǎng)元的網(wǎng)絡(luò)功能控制方面，更多的是依賴廠商的VNFM產(chǎn)品。最下面是轉(zhuǎn)發(fā)層，在移動自研的SDN產(chǎn)品體系，包括軟件和硬件，在NFV增值網(wǎng)元，我們更多會依賴于廠商的產(chǎn)品支撐。在座的廠商如果愿意跟移動合作，歡迎跟我們聯(lián)系。
SDN-O這層移動的產(chǎn)品叫SDN APP，特點是我們希望去提高用戶體驗，所以我們在設(shè)計這個SDN APP產(chǎn)品的時候，我們希望它更友好、更便捷，所以操作是采用圖形化、拖拉式的操作，而不是表單的方式，這是很大的變化。在SDN-O它的南向會跟移動的云平臺，會跟移動的SDN控制器，以及VNFM之間分別有接口，這些接口已經(jīng)做了標準化的定義。SDN控制器這層，是整個DC里面的控制核心，移動的SDN控制器跟openstack有緊密的結(jié)合，主要管理云網(wǎng)絡(luò)里面二層和三層流量，另外，會在與增值網(wǎng)元的連通性方面做控制。SDN控制器在云平臺里提供了定制化的插件和驅(qū)動，用戶的請求達到openstack之后、經(jīng)過這些插件和驅(qū)動會到達控制器，然后SDN控制器針對請求分析出控制指令通過南向的接口下發(fā)到轉(zhuǎn)發(fā)層資源，實現(xiàn)把具體的網(wǎng)絡(luò)配置下發(fā)到轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備。第三方網(wǎng)元的配合上面，我們是采用一種相對解耦的控制方式，增值網(wǎng)元自身的服務(wù)功能是由openstack里面的插件提供。但是數(shù)據(jù)中心里面二三層的流量是由控制器接管的，需要把流量正常的導(dǎo)向到所需要的提供服務(wù)的增值網(wǎng)元上?？刂破髟诟谌皆鲋稻W(wǎng)源之間有接口，這個接口的作用就是控制什么樣的流量該到哪一個用戶的哪一個增值網(wǎng)絡(luò)上。
移動的SDN控制器，目前是對資源的管理和控制，主要包括兩個方面：轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)配置，和增值網(wǎng)元的網(wǎng)絡(luò)互通性接口控制。目前SDN控制器在功能上實現(xiàn)二三層的轉(zhuǎn)發(fā)，實現(xiàn)控制管理，還有安全控制，線速。在北向是標準的openstack的接口，跟SDN APP之間有標準的接口。南向目前支持的是openflow.這張圖是中國移動SDN控制器的架構(gòu)圖，移動的SDN控制器是基于開源OpenDayLight平臺研發(fā)的，架構(gòu)上會有很大的相似，但是我們最大的改進可能是在SAL層的處理。不知道在座有多少人對開源的SDN控制器有多少了解，這些平臺是在南向的插件這層實現(xiàn)了很多，在功能上我們覺得是相對完善的，但是在性能上還是有很大得空間，這是移動在做SDN產(chǎn)品的研發(fā)過程中面對的最大的挑戰(zhàn)，因為畢竟移動要面對的網(wǎng)絡(luò)不是10臺或者20臺，或者幾十臺的小部署，我們要面對的是上百臺甚至上萬臺的產(chǎn)品。SDN控制器的性能方面，是否穩(wěn)定，高可靠性，這些都是我們要面對的挑戰(zhàn)。
中國移動的SDN控制器除了我們在使用基于這種開源平臺擴展之外，我們會定義很多的接口。這頁是SDN控制器跟第三方的增值網(wǎng)元之間的接口，我們目前支持的第三方增值網(wǎng)元包括網(wǎng)關(guān)設(shè)備，負載均衡，防火墻設(shè)備，我們定義的標準接口涵蓋SW、SDN網(wǎng)關(guān)、FW/NAT，負載均衡器等。這些接口已經(jīng)跟一些廠家做了對接，在移動省公司也做了試點。除了增值網(wǎng)元的接口標準化之外，針對數(shù)據(jù)中心內(nèi)的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備我們也定義了標準的接口，其中，針對硬件交換機我們定義了標準的TTP模型，這組TTP模型要求硬件轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備支持OpenFlow的方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)發(fā)，這跟傳統(tǒng)的硬件設(shè)備是有差異的，傳統(tǒng)的交換設(shè)備的二、三層轉(zhuǎn)發(fā)功能是基于配置實現(xiàn)的，并且這些配置相對是固定的、少變化的，最好是一次配置、永遠不變。但是這種特點在SDN的場景下，是不滿足要求的，因為當SDN部署上之后用戶對你提出的要求和需求會變的更多，而且允許你響應(yīng)的時間更短。這時候要面對的是經(jīng)常性的變化，而且是精準性的變化，用戶需要控制的流量，不再是一個網(wǎng)段，很可能就是很詳細的一個特定的MAC、IP，甚至是源、目的端口。所以當這種需求被提出來的時候，openflow這種靈活控制協(xié)議的價值就會凸顯出來，我們也覺得它更適合控制性要求非常強的場景。所以移動的SDN里面在控制硬件交換機上，我們首先選擇的是在openflow上的嘗試，我們定義了標準的模型，我們會要求在硬件交換機支持openflow，要遵循這種移動定義好的pipeline.目前移動針對硬件交換機的TTP規(guī)范是以白皮書的形式對外公布。
除了SDN控制器以外，中國移動在SDN領(lǐng)域另外一個嘗試就是定制化交換機。移動的定制化交換機的方式是采用通用的硬件和定制化軟件開發(fā)相結(jié)合的方式，到目前已經(jīng)經(jīng)歷了三個版本，第一個版本還是傳統(tǒng)的二三層，第二個版本會增加上一個支持VTEP能力，第三個版本就是支持openflow.目前基于OpenFlow的定制化交換機已經(jīng)內(nèi)部發(fā)布了第一個版本，在實驗室已經(jīng)跟SDN控制器進行了對接測試。目前我們已經(jīng)能夠二三層已經(jīng)互通，我們基于openflow去控制硬件交換機，然后來實現(xiàn)物理之間的流量打通，目前在移動內(nèi)的SDN產(chǎn)品就實現(xiàn)了。
關(guān)于定制化交換機，移動定義的TTP白皮書也在ODCC里面推出了，如果大家有興趣可以下載。另外，如果大家對TTP或者硬件交換機感興趣，也可以聯(lián)系我們，我們可以做進一步合作探討和嘗試。關(guān)于TTP的測試，大家有興趣可以聽一下另外一位同事講的。
還有一個就是研發(fā)思考。因為我自己本身是做開發(fā)的，所以可能我更關(guān)注的是我們在SDN開發(fā)過程中面對的問題，和我們被提出的一些需求。首先就是說SDN控制器這個層面，SDN我們都知道控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離了，在控制層面上我們會面對的挑戰(zhàn)有哪些。其實SDN控制器有很多的產(chǎn)品，有商業(yè)化也有開源的。SDN控制器每一家實現(xiàn)的方式不一樣，有人會推薦分布式控制的方式，認為SDN控制器不能集中，因為都集中到一起的話就是單點，當成為一個單點的話可擴展性就會受到限制。另外一種觀點，如果都分散的話，沒有一個集中控制的點就無法做統(tǒng)一的分析和調(diào)度，這可能是一個矛盾的問題。所以從開發(fā)的角度我更傾向于把集中式的控制跟分布控制做整合，我們會把一些比較抽象的東西放在集中式的控制平臺上做，但是當更關(guān)注細節(jié)的控制指令，比如說細分領(lǐng)域的控制產(chǎn)品，針對特定的轉(zhuǎn)發(fā)控制會放在分布式的子控制器上做，這樣會做一個平衡。
第二個挑戰(zhàn)，網(wǎng)絡(luò)資源部署對SDN適配能力的挑戰(zhàn)。我不知道其他的公司會不會遇到，可能移動面對這個需求會更多一些，因為移動所面對的廠家太多了。移動不會被某個單一廠家綁定。當我們面對這么多廠家的時候，如何做統(tǒng)一的調(diào)度和控制。因為每個廠家不一樣，不可能做一個大而全的東西，這個東西把所有產(chǎn)品都涵蓋了，都囊括了，沒有任何一個廠家可以在這兒說能做到這一點。從運營商的角度上來說，我們需要去兼容所有的廠家，這個需求是我們繞不開的。但是每個廠家都是不同的，這個現(xiàn)實也是真實存在的。這時候我們怎么做？從移動的角度來說希望推動一個解耦的方案，我們希望各個廠家來配合移動做一個統(tǒng)一的接口，廠家可以保持自己的優(yōu)勢，自己可以在內(nèi)部做性能上的改進，提供一些特色功能題。但是同時需要能夠跟其他廠家配合部署，需要跟控制器的廠家去配合調(diào)用，這個時候大家就需要一個統(tǒng)一的接口，所有人都適配這個接口。從控制層來說，用這個接口去面對所有不同的、現(xiàn)在已知的、和未來未知的一些廠家，從設(shè)備的層面上說，要提供這種接口來面對可能有的，或者已有的SDN控制器產(chǎn)品。所以我們希望云開放接口是業(yè)界一起參與進來的。
第三個是網(wǎng)絡(luò)資源虛擬化對SDN轉(zhuǎn)發(fā)效率的挑戰(zhàn)。我們知道很多的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，或者說增值網(wǎng)元設(shè)備，其實都不是簡單拿傳統(tǒng)的方式就OK，很多人要做網(wǎng)卡驅(qū)動的改進和規(guī)劃，才能達到他真正想達到的效果。比如說防火墻設(shè)備，當我們在一個SDN場景下，我們希望網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備是更標準化的，最好X86的服務(wù)器就可以替代，但是NFV的應(yīng)用廠家會說X86的設(shè)備的網(wǎng)卡不足以滿足我們的需求。所以移動會在SDN產(chǎn)品架構(gòu)中，去做一套軟件的控制，跟硬件加速的結(jié)合。我們歡迎專注于網(wǎng)絡(luò)加速的解決方案的廠家參與進來，可以在轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備本身層面上提高轉(zhuǎn)發(fā)性和轉(zhuǎn)發(fā)能力，同時在控制層面上可以要有一種更靈活的SDN控制器。
第四個挑戰(zhàn)就是不同的應(yīng)用挑戰(zhàn)對SDN控制器可擴展性的挑戰(zhàn)，我們習(xí)慣的開發(fā)方式是先明確需求，但是當需求變化越來越快的時候，會發(fā)現(xiàn)原來的傳統(tǒng)的開發(fā)模式趕不上市場和用戶的要求。尤其在SDN的場景里，比方說僅僅是一個數(shù)據(jù)中心的場景，今天用戶可能告訴你這兩個是通的，明天可能就不通了。你說拿防火墻的控制，但是當有一天告訴你這個控制也不夠了，要增加一種流量，這時候怎么辦？我們覺得是這樣的，做SDN的話，尤其在控制器層我們要考慮有一個高性能、強可擴展性的平臺，同時提供的應(yīng)用開發(fā)能力卻是更快捷的，我們希望當用戶提出一個需求的時候可以快速的響應(yīng)，但是我響應(yīng)它而開發(fā)出來一個功能，并不需要推翻原來開發(fā)的產(chǎn)品，而是可以在原來的產(chǎn)品上快速的迭代、快速的更新、快速的部署，這可能是我們更理想的一種SDN的，尤其是控制層面的應(yīng)用開發(fā)場景。所以說我們希望SDN的控制器是更傾向于平臺化的發(fā)展，而不是說一個應(yīng)用化的發(fā)展。
另外，移動的SDN里面不僅有數(shù)據(jù)中心的場景，還有傳輸網(wǎng)絡(luò)，每個場景里面對控制性的性能要求不一樣。比方說到傳輸網(wǎng)絡(luò)里，關(guān)注的更多的是時延性，響應(yīng)的速度，網(wǎng)絡(luò)控制的快捷性。但是在數(shù)據(jù)中心里面，稍微晚幾百毫秒，感覺影響并沒有那么大。但是SDN更關(guān)注數(shù)據(jù)會不會丟，這兩個場景完全不一樣。歸結(jié)到一起，我們希望SDN平臺化和應(yīng)用化都很重要，我們可以用統(tǒng)一的平臺，但是每一個場景可以通過應(yīng)用來更好的適配。每個應(yīng)用去適配，分別控制具體的場景，這可能是我覺得比較好的去滿足不同業(yè)務(wù)場景混雜模式下的挑戰(zhàn)。謝謝大家。
責(zé)任編輯：吳昊
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