“柔性”网络为云应用而来(1)

“柔性”网络为云应用而来(1)

在云计算时代，数据中心将成为我们应用和数据交付关键中心，用户从园区、远程分支点、无线和互联网不同位置访问数据与服务，连接这些服务的网络与以往相比更为重要。云计算需要可靠的、横向扩展和高性能的网络服务。大规模部署虚拟化与云计算催生了以工作负载为中心的下一代数据中心网络，复杂的网络需要为工作负载提供端到端的网络资源响应。如何以新观点来解决网络在新应用下的挑战呢?控制平面与转发平面分离的软件定义网络为人们提供了新思路和新方法。

云计算发展与网络管理挑战

用户需求不断变化，导致网络越来越复杂

十年以来，用户数量呈指数增长，网络数据、流量和管理发展使得用户和网络设备不堪重负。Cisco交换机固件文件大小从原来的300K到现在的几十兆，路由器IOS软件从1998年的8兆左右到现在几百兆甚至几个G都是常见的的事。网络设备操作系统源代码行数也增加到了数百万条，越来越多的网络控制协议被加入到网络操作系统中，厂家的研发难度不断加大，用户的学习成本不断增加。

尤其是控制平面的功能特性，从基本的OSPF、BGP、多播、多协议标记交换(MPLS)、流量工程(Traffic Engineering)、大规模地址转换(NAT)、智能分析处理防火墙、不同形式2/3层虚拟专用网VPN、IPv6与IPv4互相混搭、移动 IP网络、用户管理认证授权和访问、记录功能等等，越来越多的用户要求被加入到网络交换节点里面来，以致领先的网络公司都宣称自己是软件公司而不是硬件公司了。现如今每个网络设备几乎变成了恐龙一样的怪物，让人见而生畏。

虽然在第一时间解决用户痛点和满足市场要求是网络供应商的责任和期望，不过遗憾的是由于网络软件控制特性与硬件集成度较高，从初期的协议想法到协议标准化一般需要十年，而从标准化到规模部署又需要三到五年，导致用户需求总是被严重地推迟满足。另一方面，由于网络协议与厂家硬件系统架构高度集成，而传统网络主体架构都是封闭的(尽管厂家可能使用通用商业化产品作为收发芯片)，所以与之配套的软件开发和验证只能由网络厂家根据商业利益最大化决定推动，用户不得不忍受被锁定的痛苦。而用户被锁定后，基于用户最大利益创新愿望对厂家来讲就没有那么强烈了，形成了需求与研发的负反馈效应。

云计算需要更加灵活敏捷的、面向工作负载网络资源调度响应

云计算是实现方便、快速、简单、按需访问可配置计算资源的管理模型，云计算是企业IT资源管理的高级阶段，随业务变化而变化，而不仅仅是IT技术的简单合并与应用。

根据IDC统计，到2013年底，为云计算部署的虚拟机数量将是物理机的2.5倍，达到8200万台。虚拟机普及应用一方面节省了大量的采购成本，但是另一方面在大规模虚拟机环境下(一般100台以上)，管理复杂度所造成的运营成本增加也非常显著，比如虚拟资源脱离了物理设备相对静态的信息，排错难度大大增加。虚拟交换机既要与现有虚拟管理平台兼容，又要应对高度动态变化的端设备、维护虚拟逻辑抽象链接、集成与交换硬件设备功能、满足虚拟设备移动性、网络响应机动性、虚拟逻辑可维护性和转发控制平面软硬件可集成性等诸多挑战。

要全面实现新一代数据中心数据管理的移动性，就需要虚拟协调角色，统一规划和部署IT智能基础架构，于是催生了以工作负载为中心的IT管理模式，传统的分离IT管理模式不再合适，传统IT资源分配的技术实现方式也不再合适。工作负载是计算机所执行工作的逻辑分类，它包括谁在做工作(Who)、做什么工作(What)和如何做工作(How)，它是以业务观点来看工作分类，而不是从IT技术特征去看。工作负载、工作内容不一样，IT资源消耗重点就不一样，通过虚拟资源统一协调角色，可以在IT管理和计算层面上对服务器、存储和网络资源建立统一视图，从而实现了以工作负载为中心的资源调度模式。

软件定义网络与OpenFlow

一方面是控制平面与转发平面集成，管理越来越复杂，创新缓慢;另一方面是虚拟化资源移动性要求更加强大灵活、简单的控制平面;再者是面向工作负载的网络需要控制平面与资源本身解耦，造成控制平面与转发平面之间的差距越来越大，用户为使用网络所付出的总拥有成本越来越大。

难道为了解决这些问题，用户就得遥遥无期地等待吗?非也，答案其实很简单。一方面，既然软、硬件绑定导致网络和应用发展缓慢，那么我们就把它们分开来，各自相对灵活，独立发展，开发实现基于标准硬件平台的灵活简单的控制平面。另一方面，云计算和虚拟化需要极大的网络扩展性要求，当前网络转发平面与控制平面都需要横向扩展和性能的极大增强，大家平行分离，自然解耦控制与转发。

分离的额外好处是扩展模式下控制平面的控制信息本身流量有限并可预计，所以人们就不需要昂贵的专门的高性能转发芯片处理控制信息，控制平面由独立可扩展的软件经济实现，转发平面退化成简单的报文处理平台。用一个方法，便可解决这些关键问题!于是一群先行者就开始了软件控制独立与网络转发平面之旅。