下一代設(shè)備管理系統(tǒng)：靠譜的SDN與不靠譜的OpenFlow

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SDN和OpenFlow是兩件事。SDN(Software Defined Network，軟件定義網(wǎng)絡(luò))具備靈活的集中控制和云化的應(yīng)用感知能力，是靠譜的下一代IP設(shè)備管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計思路;而Openflow因管理顆粒度不完整和架構(gòu)缺乏設(shè)備管理軟件網(wǎng)設(shè)計，算得上是一種不靠譜的協(xié)議。   SDN是下一代IP設(shè)備管理系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計的代表，這種思路強調(diào)拆分控制層面與轉(zhuǎn)發(fā)層面，用“流交換”替換 “包轉(zhuǎn)換”，用“集中管理”取代單獨配置。OpenFlow則是實現(xiàn)這種思路時，用網(wǎng)絡(luò)集中管理平臺的流表(Flow Table，更通用的詞是NIB，即Network Information Base)取代網(wǎng)絡(luò)設(shè)備路由表(RIB，Routing Information Base)的協(xié)議。   學(xué)術(shù)界當(dāng)初因OpenFlow提出了SDN，基于可以理解的動機，這兩個概念被有意地模糊。但事實上，從理論體系的完善性和具體實踐看，這兩者有著巨大的區(qū)別。   為什么說SDN靠譜呢?   我們先看網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀。信息如同資金，要有流動性才能發(fā)揮價值。于是，隨著設(shè)備管理系統(tǒng)的重要性提升和體量增長，網(wǎng)絡(luò)作為信息流動的平臺，其規(guī)模越來越大。伴隨著規(guī)模的擴張，用戶發(fā)現(xiàn)了兩個現(xiàn)象。一是，其平均端口建設(shè)成本和管理成本不但沒有按規(guī)模遞減，反而更貴了;二是，不同應(yīng)用對網(wǎng)絡(luò)的要求很不一樣，既有IP網(wǎng)絡(luò)根本無法實現(xiàn)針對性的管理。   第一個現(xiàn)象產(chǎn)生了集中控制的需求;第二個現(xiàn)象則是要求網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)應(yīng)用感知。SDN初始的架構(gòu)設(shè)計，以及經(jīng)谷歌、Facebook等公司的實踐改進，恰好能夠?qū)崿F(xiàn)靈活的集中控制和云化的應(yīng)用感知。SDN的靈活性體現(xiàn)在，它提供了集中控制的NIB表、將 NIB打包成服務(wù)的API，再將API設(shè)備管理軟件策略邏輯化的控制引擎。建表的目前主要還是OpenFlow，打包API的包括Onix，控制引擎包括 Ethane和Google使用FML(Flow-based Management Language)自建的安全平臺等。這幾種技術(shù)和軟件配合，可完整實現(xiàn)以“流”的方式管理流量。而SDN云化的應(yīng)用感知不僅體現(xiàn)在NIB表可以做到 4～7層，更重要的是，可以在控制引擎中直接輸入應(yīng)用狀態(tài)控制策略。例如，當(dāng)應(yīng)用在不同數(shù)據(jù)中心漂移時，其包括IP地址在內(nèi)的網(wǎng)絡(luò)屬性也可以跟著移動。   下面，談?wù)劄楹蜲penflow不靠譜。   管理顆粒度不完整是OpenFlow面臨的第一大問題。OpenFlow形成流表的源數(shù)據(jù)來源只是 TCAM(Ternary Content Addressable Memory，即三態(tài)內(nèi)容可尋址存儲器)。而為實現(xiàn)管理目標(biāo)，既有網(wǎng)絡(luò)設(shè)備還有大量其他技術(shù)方式。例如，對MAC地址的過濾是通過端口ASIC芯片直接完成的;SNMP Community管理是通過CPU實現(xiàn)的;線速交換控制是通過FPGA(Field Programmable Gate Array，即現(xiàn)場可編程門陣列)實現(xiàn)的。管理不完整還意味著不同管理機制間無法協(xié)調(diào)，這實際讓Openflow完全不可用。而基于TCAM所導(dǎo)致的另一問題是網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不可能太大。因為，畢竟廠商提供TCAM的初衷只是針對一臺設(shè)備，而非整個網(wǎng)絡(luò)。   第二個問題是架構(gòu)缺陷，即缺乏設(shè)備管理軟件網(wǎng)的設(shè)計。所謂設(shè)備管理軟件網(wǎng)，就是設(shè)備管理系統(tǒng)平臺為了完成與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備通訊自身需要建設(shè)一張管理網(wǎng)。這張設(shè)備管理軟件網(wǎng)，如何跟業(yè)務(wù)網(wǎng)(也就是跑其他應(yīng)用的網(wǎng)絡(luò))分開，是帶外還是帶內(nèi)，是靜態(tài)協(xié)議還是動態(tài)協(xié)議，OpenFlow的架構(gòu)中沒有設(shè)計。沒有設(shè)備管理軟件網(wǎng)的架構(gòu)設(shè)計，OpenFlow各種上行和下行管理報文在規(guī)模化部署的場景下，一定會出現(xiàn)問題。集中控制本身就意味把雞蛋放在一個籃子里。如果無法保證籃子的可靠性，任何設(shè)計都是“對策比問題更糟糕”。   因此，這就不難解釋互聯(lián)網(wǎng)界對這兩者的態(tài)度了。比如，谷歌在ONF 2012(Open Networking Foundation，開放網(wǎng)絡(luò)基金會)上，熱情洋溢地將提高自身廣域網(wǎng)100%利用率的功勞歸于SDN，而對OpenFlow謹(jǐn)慎地使用了 “Infancy”(嬰兒期)的詞匯。同時，谷歌還在公開場合將OpenFlow形容為“Improvise”(湊合)。   相比谷歌這樣的互聯(lián)網(wǎng)大佬，廠商界則有更強勁的理由追捧SDN和抨擊Openflow。比如，思科目前的官方態(tài)度是“看好SDN，但不表示看好OpenFlow”。SDN是由學(xué)術(shù)界發(fā)起的，大勢已成，廠商們只能跟牌;同時，順勢而為還能省下大筆教育客戶的成本。而前文分析到OpenFlow的管理顆粒度不完整這一缺陷，廠商實際可以從根本上解決。解決方法也很簡單，就是直接修改網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，讓 Openflow的管理數(shù)據(jù)來源從TCAM延伸到ASIC、CPU、FPGA。甚至于說，廠商可以將原操作系統(tǒng) API化，讓集中控制引擎直接調(diào)用操作系統(tǒng)，實現(xiàn)更為精細的控制。   近十幾年來，除端口速率、每端口成本、每設(shè)備端口密度等偏向制造能力驅(qū)動的創(chuàng)新外，IP網(wǎng)絡(luò)業(yè)已沉靜太久，而SDN是最佳攪局者。這次，會真的不同。本文來自互聯(lián)網(wǎng)，僅供參考