SDN混合云网络技术和实践.docx

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SDN混合云网络技术和实践

SDN混合云网络技术和实践

   如今，大数据、移动互联网的兴起，对信息技术和通信技术的基础架构都提出了更高的要求。

需要能提供随需而变、按需供给、灵活稳定的服务。

信息产业和通信产业也进入共同发展的时代，SDN作为跨界技术应运而生。

   提起SDN，也需要聊下云计算，云计算把计算、存储、网络等资源变成IT服务，用户可随需应变，便捷地从池中获取资源，而这些资源可快速供应、交付，最大程度减少用户的资源管理成本。

SDN可以为云计算的管理平台提供抽象的API接口，确保各种网络资源的调用，提升数据的高效运转。

   可以说，SDN的迅猛发展为信息产品和通信产品带来了巨大的变化。

但是，对SDN技术的定义，迄今未达成共识。

如今SDN门派各立，下文首先介绍SDN主流的四大派系，然后阐述可实践的SDN网路架构的特点，并提供该网络架构下的混合云案例。

SDN主流四大派系

·A派系为ONF（OpenNetworkingFoundatin，开放网络基金会）。

   ONF致力于SDN的发展和标准化，是当前业界最活跃、规模最大的SDN标准组织。

其主要参与者包括雅虎、Google、德国电信、Facebook、微软、Verizon等。

该派系是对于SDN比较理想的状态模型规范。

ONF提出的SDN的典型架构分为三层，分别如下：

1.应用层：

包含各种不同的业务和应用。

2.中间控制层：

主要负责处理数据平台资源的编排、维护网络拓扑和状态信息。

3.基础设施层接口：

负责处理数据、转发和状态收集。

   除了上述三个层次之外，控制层与基础设施层之间的接口和应用层与控制层之间的接口也是SDN架构中的两个重要组成部分。

按照接口与控制层的位置关系，前者通常被称作南向接口，后者则被称作北向接口。

   南向接口：

基础设施层接口与控制层的接口为OpenFlow标准；而北向接口没有定义。

因此，理想化的新一代网络，完全从控制层与数据层全面切割。

以后，硬件是什么已经没有关系了。

·B派系由ODL（OpenDaylight）在思科、IBM等设备厂商推动下成立。

   目前主流的硬件厂商如华为、H3CZTE、DELL等都有参与进去。

OpenDaylight是一套以社区为主导的开源框架，旨在推动创新实施以及软件定义网络（简称SDN）透明化。

面对SDN型网络，大家需要合适的工具帮助自己管理基础设施，这正是OpenDaylight的专长。

   作为项目核心，OpenDaylight拥有一套模块化、可插拔且极为灵活的控制器，这使其能够被部署在任何支持Java的平台之上。

这款控制器中还包含一套模块合集，能够执行需要快速完成的网络任务。

   OpenDaylight属于设备供应商产品变化联盟。

关注如何在新一代的网络来临之前把控先进，适应新业务带来的对设备供应商的需求。

·C派系：

ETSI 是运营商级别的联盟，主要是为了适应产业的变化。

   核心目的是加速NFV的产业进程和落地应用。

成员包括AT&T、英国电信、德国电信、Orange、Verizon、中国移动等。

·D派系：

IETF（InternetEngineeringTaskForce互联网络工程任务组），这是市场上大家经常会用来与Ａ派进行类比的一个派系。

   IETF的核心：

以软件驱动网络（SoftwareDrivenNetwork）为出发点研究SDN，代表的是传统网络厂商的利益，主要聚焦于SDN相关功能化和技术如何在网络中实现的细节。

   主要解决现有的网络设备和现有的网络设备基础中，如何平滑演进至集中控制器的SDN网络。

   另外，大家也关注一下软件定义网络（SDN）和软件驱动网络（SoftwareDrivenNetwork）的区别：

从可实践性的角度，软件驱动网络（SoftwareDrivenNetwork）是比较可以推进实践的。

   举一个简单的例子：

   从网络API和实用API中对于设备、网元控制器、SDN控制等进行了逻辑区别。

对于目前的设备尽量不改变其状态。

通过网元控制器和SDN控制器，把网络的数据转发功能和控制管理功能进行区分。

   除以上四大派系之外，SDN的其他的派系还包括3GPP、BBF、CCSA、ONOS等。

这些可以理解为单一行业或场景应用的派系。

产业网络需求

   无论是SDN也好，还是新的网络技术，目前的产业对于网络的要求是什么样子的呢？

通过调研100多个直接用户，进行了如下的归纳。

·用户自主服务。

像用自来水一样使用网络，尤其是广域网网络。

·运维自动化、可视化。

·需要具备统一的私密性要求。

·按需分配、弹性扩充。

·统一的平台管理，可以对现有的数据中心资源、企业资源、云服务商资源统一进行管理、监控。

   我的团队对可实践的SDN的网络进行了科研型地分析，融合上述主流派系的优势，提出了如下可实践性的SDN网络架构。

   利用现有网络改造为SDN网络：

在所有的接入层、汇聚层与核心层的设备完全不做任何改变。

   通过在现有设备接入SDN控制器服务器的方式：

对于同一二层网络内的设备进行网络虚拟化。

   在不改变现有硬件的情况下，利用Netconf和已有的设备接口，通过XML网络实现SDN管理。

服务器的作用就是为了实现网络的SDN管理。

   骨干网（汇聚）采用可编程控制MPLS（Netconf），所有的设备包含光设备都是可管理设备。

方便统一进行管理、监控。

接入网OpenFlow（狭义的SDN）的编程来进行规范网络。

整体的网络架构具体特性如下：

·冗余性：

全局网络物理链路层多线路冗余，POP节点采用双设备冗余，POP点的机房采用电力双冗余。

·可靠性：

整体网络数据采用MPLSVPN技术，通过VPLS将二层协议帧封装后在PW上传输、交换，使广域范围内多个局域网在数据链路层面被整合为一张网络，向用户提供虚拟的以太网服务。

·安全性：

通过VPLS的方式，通ID标识来确保网络唯一通信。

·兼容性：

整体CXP平台不改变客户的任何网络，对于客户的网络架构不做任何改变，可以无缝兼容任何网络形式。

   核心网络采用SDN网络云服务商（阿里云、腾讯云、青山云）等在NNI层对接。

客户在接入网络中，可以采用VPN、运营商专线、裸纤的方式。

   CXP新一代的云交换平台形成一个包含了云服务商、数据中心、ISP、IDC等合作伙伴的生态交换平台。

混合云中的SDN

   混合架构是什么样子？

如下图。

中间网络选择需要注意的问题。

1、混合云专线选择

·公网VPN：

通常使用GRE隧道+IPSec建立VPN专线优点：

低成本、易操作、可应对轻量化应用缺点：

受公网环境影响容易丢包和抖动、传输质量不稳定。

·专线：

运营商MSTP/SDH专线或第三方服务商的以太网专线）优点：

无拥堵和丢包问题：

线路稳定、低延迟、安全性高、能够应对各类应用及超大型应用负载。

缺点：

需要一定的成本、客户需要有较高的服务要求。

   目前通常的做法都是无异于上面的两种。

2、网络延迟与丢包的考虑

   延迟和丢包率是衡量网络质量的最主要指标，两者越低说明网络质量越好。

专线的延迟会因地理距离有所差异，但特征是稳定，丢包率接近0，一般低于0.2%。

   延迟和丢包率对于网站终端用户影响不大，但对于服务端之间的数据库同步备份却是致命的，尤其对于类似两地三中心的高可用架构。

3、专线SLA考虑

   SLA（可用性服务），SLA越高代表可用性越强，价格也会越高；尽可能选择专线的SLA与云服务SLA保持一致。

与服务商签署协议前确认SLA，避免不知情造成的损失。

   目前的运营商级别的解决方案，在广域网层面也通常为99.9级别。

对于4个9及以上，理论上存在的，但是，在时间的业务支撑中往往是无法达到的。

4、私有云环境选择

·新托管用户可参考综合指标：

机房等级，地理位置、交通便利、电力保障及相关条件、网络连接条件等，选择比较符合自身需求以及未来网络可拓展空间等。

·已托管用户对于已托管某IDC的用户，且需搭建混合云环境，但网络互联条件有限或其它原因，可通过IDC服务商或运营商专线解决网络互联。

5、公有云的学习成本

·产品线丰富，专业性较强，用户普遍对产品的理解有限

·8成用户面对混合云组网技术问题无法独立完成

·少数企业的运维人员和架构师通过考试获得云计算认证

针对这些问题，下边给出我个人的经验

1、网络架构选择：

·结合公司现有网络结构，根据预算和运维综合情况作出选择

·如现有网络结构复杂，体量大，则建议维持现状，可通过专线上云缓冲架构变更

·如新开资源，预算宽裕，且希望日后管理拓展方便，可考虑私有云主机或云物理机

·高可用架构，可选云的两地三中心（公有云两个可用区，加上自有IDC的备份）

·向混合云服务商咨询，出解决方案

2、线路选择：

·公网VPN或服务商专线均可满足不同的业务应用，可根据需求及预算选择

·如果是轻量化的应用，如OA系统、小数据推送，且没有特别要求，公网VPN基本可满足

·如果是视频、游戏、直播、会议系统以及相关依赖网络性能的应用，则直接上专线。

基于SysCXP平台的混合云网络平台模型

   基于目前我们提出的云交换的网络机构模型如下：

·场景一说明：

数据中心与云直接互联。

·场景二说明：

企业与云互联。

·场景三说明：

数据中心与云互联

   目前CXP的网络平台，可以实现如下功能：

·网内支持自助线上开通；网外提供就近POP节点对接

·一个端口，多个资源连接

·高保障SLA：

99.9%、99.95%

·支持带宽100M-10G及以上；基于vxlan安全隔离每用户

基于SysCXP的混合云解决方案

公有云服务商连接状态

   犀思云目前已与国内主流云服务商完成连接，正在积极与MicrosoftAzure、AWS为代表的海外服务商完成互联，助力中国企业在DT时代的海外拓展。

专注混合云“最后一公里”

   代理运营商专线接入用户网络；犀思云Edge节点延升至用户网络；选择SysCXP内网络托管；犀思云SD-WAN产品互联（SD-WAN的组网模型）。

一站式服务

   售前咨询、架构师指导1对1服务，根据需求免费设计方案，规划网络，以及后期建设、验收、优化、运维及监控在内周期的服务。

案例一：

广告行业混合云的需求及解决方案

客户介绍及需求说明

   某广告公司是一家互联网广告公司，依托实时竞价（RTB）架构和算法，通过整合多家广告交易平台的展示类广告、视频广告、移动广告等资源，通过大数据挖掘及机器学习算法为广告主提供广告投放解决方案，从而达成广告投放效果提升的目标。

业务现状

   线上平台展示以及与SSP广告交易平台对接放在阿里云上，RTB竞价相关对运算能力和竞价能力对设备性能要求高，云主机满足不了需求，托管物理机放在IDC机房。

原来阿里云和IDC机房互联采用公网进行数据交换。

原有方案拓扑

基于CXP的解决方案拓扑

用户反馈

·用户原有北京某IDC机房通过公网访问阿里云北京ECS正常延迟10-20MS之间，用网高峰期在20-40MS之间

·使用犀思云提供的测试机从犀思云IDC机房专线访问阿里云在2MS左右，比较稳定不存在高峰期延迟波动情况

案例分享二：

直播类客户的需求及解决方案

客户需求说明

   某直播教育平台提供在线教育技术服务，提供音视频互动直播，支持上万人同时在线，支持跨国业务。

   该平台在全国各地都有用户，用户会将自己录制的教学视频上传到直播的服务器上。

由于通过公网上传数据较不稳定、网速慢，为了实现音视频资源快速稳定回传，考虑使用专线传送数据。

解决方案拓扑

   犀思云提供天津、济南、苏州、无锡、杭州、武汉等区域节点测试资源，由公网覆盖该区域的用户，各节点通过云专线汇聚到广州的公有云。

用户反馈

   在使用目前的网络后，区域稳定性及客户覆盖大大的得到提升。

从原有的单一站点源形成多站点源的拓扑结构，为后续多站点，多备份的方案实施做准备。

作者介绍