董文英：中國移動(dòng)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(dòng)SDN研發(fā)探索和思考。中國移動(dòng)從2015年提出了NovoNet下一代革新網(wǎng)絡(luò)，大家會(huì)很關(guān)注NovoNet究竟是什么，為什么是一個(gè)革新的網(wǎng)絡(luò)。NovoNet可以拆出兩個(gè)詞，一個(gè)是創(chuàng)新、一個(gè)是網(wǎng)絡(luò)。在創(chuàng)新方面，NovoNet提出了三個(gè)概念，新架構(gòu)、新運(yùn)營、新服務(wù)。我們可能在傳統(tǒng)的理念認(rèn)為運(yùn)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(yùn)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(gè)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(yàn)。在運(yùn)營方面，我們會(huì)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(huì)推薦開放、敏捷。NovoNet的網(wǎng)絡(luò)層面我們會(huì)涉及到移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)、IP網(wǎng)絡(luò)、傳輸網(wǎng)絡(luò)、數(shù)據(jù)中心四個(gè)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(gè)的架構(gòu)會(huì)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(gè)云操作系統(tǒng)層，就是云的數(shù)據(jù)中心平臺(tái)。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(gè)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(dòng)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(gè)用戶在移動(dòng)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(huì)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(dòng)其實(shí)還有一個(gè)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(yùn)營商：運(yùn)營商提供需求，廠商來實(shí)現(xiàn)?，F(xiàn)在我們更關(guān)注的是自己去實(shí)踐，當(dāng)然這個(gè)實(shí)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(dòng)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(gè)層次。最上面是應(yīng)用層，移動(dòng)有自己的SDN-O產(chǎn)品，中間是openstack，我們有自己的云平臺(tái)，在SDN控制層，移動(dòng)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(dòng)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(huì)依賴于廠商的產(chǎn)品支撐。在座的廠商如果愿意跟移動(dòng)合作，歡迎跟我們聯(lián)系。

SDN-O這層移動(dòng)的產(chǎn)品叫SDN APP，特點(diǎn)是我們希望去提高用戶體驗(yàn)，所以我們在設(shè)計(jì)這個(gè)SDN APP產(chǎn)品的時(shí)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(huì)跟移動(dòng)的云平臺(tái)，會(huì)跟移動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)化的定義。SDN控制器這層，是整個(gè)DC里面的控制核心，移動(dòng)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(huì)在與增值網(wǎng)元的連通性方面做控制。SDN控制器在云平臺(tái)里提供了定制化的插件和驅(qū)動(dòng)，用戶的請求達(dá)到openstack之后、經(jīng)過這些插件和驅(qū)動(dòng)會(huì)到達(dá)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(shí)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。控制器在跟第三方增值網(wǎng)源之間有接口，這個(gè)接口的作用就是控制什么樣的流量該到哪一個(gè)用戶的哪一個(gè)增值網(wǎng)絡(luò)上。

移動(dòng)的SDN控制器，目前是對資源的管理和控制，主要包括兩個(gè)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(shí)現(xiàn)二三層的轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)控制管理，還有安全控制，線速。在北向是標(biāo)準(zhǔn)的openstack的接口，跟SDN APP之間有標(biāo)準(zhǔn)的接口。南向目前支持的是openflow.這張圖是中國移動(dòng)SDN控制器的架構(gòu)圖，移動(dòng)的SDN控制器是基于開源OpenDayLight平臺(tái)研發(fā)的，架構(gòu)上會(huì)有很大的相似，但是我們最大的改進(jìn)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(tái)是在南向的插件這層實(shí)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(dòng)在做SDN產(chǎn)品的研發(fā)過程中面對的最大的挑戰(zhàn)，因?yàn)楫吘挂苿?dòng)要面對的網(wǎng)絡(luò)不是10臺(tái)或者20臺(tái)，或者幾十臺(tái)的小部署，我們要面對的是上百臺(tái)甚至上萬臺(tái)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(dòng)的SDN控制器除了我們在使用基于這種開源平臺(tái)擴(kuò)展之外，我們會(huì)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(fù)載均衡，防火墻設(shè)備，我們定義的標(biāo)準(zhǔn)接口涵蓋SW、SDN網(wǎng)關(guān)、FW/NAT，負(fù)載均衡器等。這些接口已經(jīng)跟一些廠家做了對接，在移動(dòng)省公司也做了試點(diǎn)。除了增值網(wǎng)元的接口標(biāo)準(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)的接口，其中，針對硬件交換機(jī)我們定義了標(biāo)準(zhǔn)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(shí)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(shí)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(yuǎn)不變。但是這種特點(diǎn)在SDN的場景下，是不滿足要求的，因?yàn)楫?dāng)SDN部署上之后用戶對你提出的要求和需求會(huì)變的更多，而且允許你響應(yīng)的時(shí)間更短。這時(shí)候要面對的是經(jīng)常性的變化，而且是精準(zhǔn)性的變化，用戶需要控制的流量，不再是一個(gè)網(wǎng)段，很可能就是很詳細(xì)的一個(gè)特定的MAC、IP，甚至是源、目的端口。所以當(dāng)這種需求被提出來的時(shí)候，openflow這種靈活控制協(xié)議的價(jià)值就會(huì)凸顯出來，我們也覺得它更適合控制性要求非常強(qiáng)的場景。所以移動(dòng)的SDN里面在控制硬件交換機(jī)上，我們首先選擇的是在openflow上的嘗試，我們定義了標(biāo)準(zhǔn)的模型，我們會(huì)要求在硬件交換機(jī)支持openflow，要遵循這種移動(dòng)定義好的pipeline.目前移動(dòng)針對硬件交換機(jī)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(dòng)在SDN領(lǐng)域另外一個(gè)嘗試就是定制化交換機(jī)。移動(dòng)的定制化交換機(jī)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(gè)版本，第一個(gè)版本還是傳統(tǒng)的二三層，第二個(gè)版本會(huì)增加上一個(gè)支持VTEP能力，第三個(gè)版本就是支持openflow.目前基于OpenFlow的定制化交換機(jī)已經(jīng)內(nèi)部發(fā)布了第一個(gè)版本，在實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)跟SDN控制器進(jìn)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(jī)，然后來實(shí)現(xiàn)物理之間的流量打通，目前在移動(dòng)內(nèi)的SDN產(chǎn)品就實(shí)現(xiàn)了。

關(guān)于定制化交換機(jī)，移動(dòng)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(jī)感興趣，也可以聯(lián)系我們，我們可以做進(jìn)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(gè)就是研發(fā)思考。因?yàn)槲易约罕旧硎亲鲩_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(gè)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(huì)面對的挑戰(zhàn)有哪些。其實(shí)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(shí)現(xiàn)的方式不一樣，有人會(huì)推薦分布式控制的方式，認(rèn)為SDN控制器不能集中，因?yàn)槎技械揭黄鸬脑捑褪菃吸c(diǎn)，當(dāng)成為一個(gè)單點(diǎn)的話可擴(kuò)展性就會(huì)受到限制。另外一種觀點(diǎn)，如果都分散的話，沒有一個(gè)集中控制的點(diǎn)就無法做統(tǒng)一的分析和調(diào)度，這可能是一個(gè)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(huì)把一些比較抽象的東西放在集中式的控制平臺(tái)上做，但是當(dāng)更關(guān)注細(xì)節(jié)的控制指令，比如說細(xì)分領(lǐng)域的控制產(chǎn)品，針對特定的轉(zhuǎn)發(fā)控制會(huì)放在分布式的子控制器上做，這樣會(huì)做一個(gè)平衡。

第二個(gè)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(huì)不會(huì)遇到，可能移動(dòng)面對這個(gè)需求會(huì)更多一些，因?yàn)橐苿?dòng)所面對的廠家太多了。移動(dòng)不會(huì)被某個(gè)單一廠家綁定。當(dāng)我們面對這么多廠家的時(shí)候，如何做統(tǒng)一的調(diào)度和控制。因?yàn)槊總€(gè)廠家不一樣，不可能做一個(gè)大而全的東西，這個(gè)東西把所有產(chǎn)品都涵蓋了，都囊括了，沒有任何一個(gè)廠家可以在這兒說能做到這一點(diǎn)。從運(yùn)營商的角度上來說，我們需要去兼容所有的廠家，這個(gè)需求是我們繞不開的。但是每個(gè)廠家都是不同的，這個(gè)現(xiàn)實(shí)也是真實(shí)存在的。這時(shí)候我們怎么做？從移動(dòng)的角度來說希望推動(dòng)一個(gè)解耦的方案，我們希望各個(gè)廠家來配合移動(dòng)做一個(gè)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(jìn)，提供一些特色功能題。但是同時(shí)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(gè)時(shí)候大家就需要一個(gè)統(tǒng)一的接口，所有人都適配這個(gè)接口。從控制層來說，用這個(gè)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(jìn)來的。

第三個(gè)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(shí)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(dòng)的改進(jìn)和規(guī)劃，才能達(dá)到他真正想達(dá)到的效果。比如說防火墻設(shè)備，當(dāng)我們在一個(gè)SDN場景下，我們希望網(wǎng)絡(luò)的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備是更標(biāo)準(zhǔn)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(huì)說X86的設(shè)備的網(wǎng)卡不足以滿足我們的需求。所以移動(dòng)會(huì)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(jìn)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(shí)在控制層面上可以要有一種更靈活的SDN控制器。

第四個(gè)挑戰(zhàn)就是不同的應(yīng)用挑戰(zhàn)對SDN控制器可擴(kuò)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(dāng)需求變化越來越快的時(shí)候，會(huì)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(gè)數(shù)據(jù)中心的場景，今天用戶可能告訴你這兩個(gè)是通的，明天可能就不通了。你說拿防火墻的控制，但是當(dāng)有一天告訴你這個(gè)控制也不夠了，要增加一種流量，這時(shí)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(gè)高性能、強(qiáng)可擴(kuò)展性的平臺(tái)，同時(shí)提供的應(yīng)用開發(fā)能力卻是更快捷的，我們希望當(dāng)用戶提出一個(gè)需求的時(shí)候可以快速的響應(yīng)，但是我響應(yīng)它而開發(fā)出來一個(gè)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(tái)化的發(fā)展，而不是說一個(gè)應(yīng)用化的發(fā)展。

另外，移動(dòng)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(gè)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(shí)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(huì)不會(huì)丟，這兩個(gè)場景完全不一樣。歸結(jié)到一起，我們希望SDN平臺(tái)化和應(yīng)用化都很重要，我們可以用統(tǒng)一的平臺(tái)，但是每一個(gè)場景可以通過應(yīng)用來更好的適配。每個(gè)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。

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責(zé)任編輯：吳昊

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