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解讀SDN在數據中心和基礎網絡中的應用

來源:網絡

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關鍵詞:SDN,數據中心,基礎網絡,IDC

      軟件定義網絡(SDN)是一種新型的網絡架構,其設計理念是將網絡控制平面與數據轉發平面進行分離,并實現可編程化控制。SDN突破了傳統運營商網絡因協議標準化、設備專用化、能力封閉化而帶來的制約, 降低了對專用硬件設備的依賴性,可以降低運營商龐大的支出。也正因為如此,業界對SDN的關注自2012年開始持續升溫,并于今年展開了各種實際的探索和嘗試。

      IDC數據中心:

      運營商引入SDN的突破口

      IDC數據中心是運營商最有可能率先引入SDN的場景。對于運營商的數據中心,在同步、備份流量時,大部分情況下帶寬利用率都很低,這就造成了網絡帶寬資源的浪費;對于ICP 的數據中心,由于其流量主要集中在訪問忙時,通常波峰比較集中,為保證流量峰值傳輸帶寬,鏈路帶寬只能更高,這就加劇了資源浪費。互聯網廠商已經展示了成功引入SDN的案例。Google采用OpenFlow技術,通過10G網絡連接分布全球的12個數據中心,提高網絡的可用性和容錯能力;通過周密的流量工程和優先次序工作,將鏈路使用率從平均的30%~40%提升至接近100%;在網絡保障和故障處理方面,通過全球范圍的網絡拓撲和動態地改變故障時的路徑。

      運營商可以利用SDN實現數據中心網絡資源池化及云資源的統一交付,優化數據中心鏈路利用率,具體的工作方式有以下三種:

      第一,通過不同的數據中心資源的虛擬化,數據中心的網絡能力可以合并為統一的網絡能力池,在數據中心之間的互聯網絡上引入SDN,實現在同一個物理網絡基礎上,不同的數據中心業務流量的虛擬化承載。

      第二,數據中心出口部署支持SDN技術的路由器設備,通過探針探測鏈路帶寬利用率,并將結果反饋至SDN控制器,實時監控鏈路的帶寬利用率和應用的流量。

      第三,SDN網關采用跨數據中心集中部署的建設方式,集中控制各個數據中心出口的路由器設備,統一調配多個數據中心出口的鏈路。SDN網關根據當前的業務需求和鏈路情況調度流量,實現鏈路帶寬資源的有效利用。

      基礎網絡:

      運營商應用SDN的關鍵

      運營商引入SDN的關鍵是基礎網絡如何引入SDN。目前討論比較多的包括城域網、傳送網等引入SDN的技術和方案,而SDN在接入網中并沒有成熟的應用前景。

      1.城域網

      通過控制和轉發的分離,城域網設備本身將更多關注在數據轉發能力上,業務功能可以通過集中部署的控制器,實現對整個城域網的控制并實現城域網設備物理形態的歸一化。具體的典型應用有:

      —利用虛擬化技術支持網絡設備備份,并由SDN控制器統一管理,邊緣設備只實現用戶接入的物理資源配置。目前某些運營商基站回傳設備就采用了該策略。當其中一臺邊緣路由器出現故障時,其他冗余的邊緣路由器能及時替代原有設備投入運行,無需重建用戶會話和重新下發用戶屬性,真正做到對最終用戶的無感知切換。

      —利用SDN北向接口開放API供第三方應用及自營應用平臺調用。管道能力封裝平臺實現智能管道能力資源編排及業務統一控制,生成流量控制、帶寬提速等策略,再送到業務控制器,業務控制器根據策略生成相應的轉發流表,再通過標準接口下發給轉發設備。

      2.傳送光網絡

      傳統的光網絡基于固定速率的OTN接口、光層固定的頻譜間隔以及逐層分離式管控,新增帶寬基本采用滾動規劃方式進行預測,業務調度主要采用OTN設備的ODUk交叉調度來實現,效率低下。通過引入傳送SDN,主要的價值在于:

      實現傳送網從“人工靜態網管配置”向“實時動態智能控制”的演進,提高業務開通速度,簡化網絡配置和運維。

      實現對多廠商設備和多層多域網絡的統一控制和管理。

      通過提供新的網絡能力和開放的北向接口,快速實現業務創新能力,如智能專線、虛擬傳送網等業務。

      3.IP+光協同工作

      當前運營商網絡中IP與傳送各專業分工清晰,各自獨立規劃、設計、運維,缺少融合;資源重復投資,缺少協同,最終造成網絡流量疏導不足,網絡利用率低下。新的云時代對于運營商網絡的需求是實現真實流量分析的模型、自動的網絡調整、分鐘級的響應時間和靈活的帶寬顆粒。

      從硬件上來看,如果把網絡比作一臺設備,那么路由器就是線路卡,光網絡就是背板和交換網。IP/MPLS層起到業務發放和用戶管理的作用,而光層完成流量的傳送和保障可靠性的任務。從SDN 角度來看,初期IP層和光層各自的SDN控制器通過標準的接口互相協同,起到流量工程和多層優化的作用,后期IP層和光層將通過統一的控制器,統一控制IP層和光層不同的設備,完成所有的流量和策略任務。

      探路與思索

      過去,運營商傳統控制層面是封閉的,技術體制由設備廠商把控,因而導致運營商對設備廠商極度依賴。現在,SDN有望徹底改變這一局面,因為SDN的控制層面是獨立的,并實現了軟件化,使運營商有機會獲得控制層面。

      不過,隨著SDN的引入,運營商和互聯網經營者在業務層面也將展開爭奪。以Google為例,其部署SDN用于數據中心互聯本質上是對OTT流量的承載,證明了SDN可以方便地使應用提供商進行網絡組織和調度,降低其對運營商網絡依賴度。

      在為運營商帶來機遇的同時,SDN由于徹底顛覆了現有電信網絡的架構,因此對運營商的網絡演進也帶來了巨大挑戰。

      目前,SDN 的應用熱點集中在IDC 數據中心;基礎網絡的虛擬化和軟件控制SDN 化還需要運營商在標準化、系統和控制器研發、試驗驗證等方面加大力度,逐漸明確SDN在網絡中引入的思路和步驟,逐漸將SDN以及虛擬化應用到骨干網和城域網中。

      長遠來講,SDN有助于運營商重新獲得對網絡的主導和控制權,節省運營成本。

    (審核編輯: 智匯張瑜)

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