李志敏 曹廣山

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步和信息技術(shù)的不斷發(fā)展，我們已經(jīng)進(jìn)入互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展階段。現(xiàn)時(shí)代，各個(gè)國(guó)家都在研究人工智能，一切的設(shè)備和操作都向著智能化方向發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)也不例外。SDN技術(shù)在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用十分廣泛和重要，本文就SDN技術(shù)的定義和結(jié)構(gòu)進(jìn)行了介紹，對(duì)比傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，結(jié)合實(shí)際分析和探討，得出了相應(yīng)的結(jié)論。

一、SDN的發(fā)展及體系架構(gòu)

隨著互聯(lián)網(wǎng)的快速發(fā)展，信息服務(wù)也向著智能化和高速化發(fā)展，SDN技術(shù)就是信息服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)中新興起的一種技術(shù)，新架構(gòu)。SDN的最初概念在美國(guó)斯坦福誕生，是一種新興的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，隨著創(chuàng)新進(jìn)步，它的核心技術(shù)被分離出來，然后應(yīng)用在了信息服務(wù)和網(wǎng)絡(luò)中，起初可以很好的進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)流量的控制，隨后又逐步發(fā)展出來更多功能，擴(kuò)展了它的能力，為日后網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的創(chuàng)新提供了更加精良的環(huán)境。近些年來，我國(guó)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)商和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商不斷利用SDN技術(shù)，讓它實(shí)現(xiàn)綜合化和商業(yè)化，所以實(shí)現(xiàn)的技術(shù)和接口變得更加錯(cuò)綜復(fù)雜，也就導(dǎo)致了SDN成了一個(gè)統(tǒng)稱，一種可以編程的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，涉及十分廣泛。SDN中有個(gè)非常重要的標(biāo)準(zhǔn)組織叫ONF，它在2016年發(fā)布了對(duì)SDN的重新定義，是一種滿足四種條件的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。第一是控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離原則；第二是集中化控制原則；第三是網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)的可編程，第四是開放的接口。也可以總結(jié)為網(wǎng)絡(luò)控制實(shí)體的獨(dú)立、資源的高效利用、業(yè)務(wù)生命周期的可擴(kuò)展以及網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)。SDN的體系架構(gòu)并不復(fù)雜，都是由各種group組成的，大致都分為服務(wù)端和客戶端?？刂破魇撬暮诵?，主要負(fù)責(zé)協(xié)同和虛擬化工作，它的主要通信方式就是通過A-CPI進(jìn)行，可以和高層次控制器或者應(yīng)用通信。它的資源控制和管理主要通過D-CPI進(jìn)行。

二、SDN的應(yīng)用

（一）數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

SDN在數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中的應(yīng)用非常廣泛。這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要分為四個(gè)層面，和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議層類似的層面，主要分為控制層、轉(zhuǎn)發(fā)層、編排層和應(yīng)用層。首先，對(duì)于控制層，它是最主要的一部分，由一個(gè)及以上的控制器組成，可以調(diào)度不同控制域的網(wǎng)絡(luò)資源，然后使用這些資源滿足應(yīng)用程序和與服務(wù)對(duì)資源的請(qǐng)求。對(duì)于應(yīng)用層，它主要分為兩大部分云管理平臺(tái)和應(yīng)用程序，有一部分傳統(tǒng)也有一部分SDN的網(wǎng)絡(luò)管理能力。這里的網(wǎng)絡(luò)管理功能，指的是在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備存在的基礎(chǔ)上使用的SDN設(shè)備，SDN的數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)管理就包含傳統(tǒng)和現(xiàn)代SDN網(wǎng)絡(luò)管理兩大塊，SDN網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)就是它既可以獨(dú)立建設(shè)也可以和傳統(tǒng)網(wǎng)管合作集成。對(duì)于轉(zhuǎn)發(fā)層和控制層，轉(zhuǎn)發(fā)層就是SDN的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，其中也可能有些傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備，總之傳統(tǒng)的是不可能被完全頂替掉的。編排層就是編排器對(duì)多個(gè)SDN的控制協(xié)同，目的是實(shí)現(xiàn)云服務(wù)中網(wǎng)絡(luò)資源部署的自動(dòng)化。

（二）SDN的網(wǎng)絡(luò)功能

SDN數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)功能主要分為四個(gè)部分，分別是服務(wù)的自動(dòng)化、組網(wǎng)的可擴(kuò)展、資源的可調(diào)度和運(yùn)維的自動(dòng)化。服務(wù)的自動(dòng)化就是指通過云平臺(tái)的對(duì)接，這種基于SDN的數(shù)據(jù)中心應(yīng)該具備一定的智能化能力，比如感知網(wǎng)絡(luò)資源的需求，自動(dòng)設(shè)置最優(yōu)的處理方案并部署實(shí)施，最終進(jìn)行結(jié)果的交付。如果其中的需求有變更，SDN網(wǎng)絡(luò)也能感知到，然后根據(jù)需求的變更動(dòng)態(tài)調(diào)整當(dāng)前的狀態(tài)，設(shè)計(jì)最新的方案解決問題，真正的做到云計(jì)算的“按需服務(wù)”。如果業(yè)務(wù)中止，SDN網(wǎng)絡(luò)可以在最短的時(shí)間內(nèi)回收網(wǎng)絡(luò)資源，并且將這些狀態(tài)反饋給云平臺(tái)，整個(gè)過程都是計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)智能化應(yīng)該具備的最基本的能力。組網(wǎng)的可擴(kuò)展性可以從四大方面考慮。第一，從用戶角度，用戶的數(shù)量和規(guī)模一定是持續(xù)增長(zhǎng)的，SDN數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)就應(yīng)該支持增長(zhǎng)。第二，從設(shè)備本身的角度考慮，設(shè)備從最初的制造上就應(yīng)該具備高擴(kuò)展性，可以支持不同的廠商，就像編程技術(shù)中的跨平臺(tái)性能，越高越好。第三，從系統(tǒng)的建設(shè)角度考慮，就是邏輯層面的可擴(kuò)展性，其中，控制平面的高擴(kuò)展性是必須的。第四，網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃角度層面，SDN數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)能夠?qū)崿F(xiàn)各種數(shù)據(jù)的互聯(lián)，提高數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)性。對(duì)于資源的可調(diào)度，基于SDN的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)，可以實(shí)現(xiàn)底層數(shù)據(jù)的調(diào)度，應(yīng)對(duì)靈活多變的需求。它可以實(shí)時(shí)維護(hù)全局的資源視圖，根據(jù)實(shí)地鏈路條款，對(duì)設(shè)備的轉(zhuǎn)發(fā)邏輯進(jìn)行調(diào)整。它還可以根據(jù)控制平面策略，對(duì)數(shù)據(jù)資源調(diào)整，可以支持定制化服務(wù)鏈來引導(dǎo)業(yè)務(wù)流量。最后是運(yùn)維的自動(dòng)化，良好的自動(dòng)化運(yùn)維能力是基礎(chǔ)，這樣能夠大幅度減少網(wǎng)絡(luò)配置人員的工作量，提高控制和修復(fù)網(wǎng)絡(luò)的能力。

三、SDN部署方案

（一）總體技術(shù)概括

SDN技術(shù)的發(fā)展讓它更加復(fù)雜，它不是簡(jiǎn)單意義上的替換，而是把傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)作為基礎(chǔ)，讓它進(jìn)化、演進(jìn)的結(jié)果。新建立的網(wǎng)絡(luò)可以建立在SND上，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)可以使用它對(duì)網(wǎng)絡(luò)更加智能的控制?，F(xiàn)在很多地方都部署了大型數(shù)據(jù)中心來為以后大數(shù)據(jù)和人工智能的發(fā)展打下基礎(chǔ)?？傊琒DN數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的部署方案大致分為五個(gè)部分，分別為搭建架構(gòu)、單DC構(gòu)建機(jī)架資源整合共享能力、構(gòu)建安全與增值業(yè)務(wù)資源池、跨DC構(gòu)建機(jī)房資源整合共享能力和DCI廣域流量調(diào)優(yōu)。

（二）部署詳細(xì)介紹

首先，我們需要搭建網(wǎng)絡(luò)的整體架構(gòu)，這相當(dāng)于一個(gè)草圖。根據(jù)數(shù)據(jù)中心的規(guī)模然后選出大致的設(shè)備，配置合適的路由，然后滿足多個(gè)機(jī)房資源的共享就可以完成初步的搭建工作。其次，我們要部署SDN的控制器、網(wǎng)關(guān)、支持網(wǎng)關(guān)的接入交換機(jī)，讓它成為網(wǎng)關(guān)的邊緣設(shè)備，然后再基于網(wǎng)關(guān)和SDN來創(chuàng)建域以及部署需要的管理軟件。然后我們需要構(gòu)建安全池和增值業(yè)務(wù)資源池，構(gòu)建資源池的核心就是通過SDN控制器業(yè)務(wù)鏈來解決方案，進(jìn)行更加集中的控制管理，讓資源實(shí)現(xiàn)“按需使用”，同時(shí)實(shí)現(xiàn)價(jià)值增值系統(tǒng)VAS的資源共享，提升業(yè)務(wù)的創(chuàng)新能力。對(duì)于跨DC構(gòu)建機(jī)房資源整合共享能力，最開始需要做的就是升級(jí)軟件，把機(jī)房部署在市級(jí)地區(qū)，然后布置網(wǎng)關(guān)、交換機(jī)、基于網(wǎng)關(guān)和SDN的域，在市之間配置VXLAN網(wǎng)關(guān)的大二層隧道來實(shí)現(xiàn)資源的遠(yuǎn)程遷移和共享，之后構(gòu)建集群化的云平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)管理、網(wǎng)絡(luò)拉通管理功能?？偨Y(jié)已經(jīng)構(gòu)建的物理和邏輯功能，即為用戶搭建的云網(wǎng)絡(luò)可以提高虛擬交換的組網(wǎng)能力，并且能夠提供擴(kuò)展空間，增加業(yè)務(wù)。資源的配置更加合理，可以根據(jù)用戶的需求達(dá)到“按需分配”的目的，提高資源的利用率，降低整個(gè)項(xiàng)目的開發(fā)成本。這樣開發(fā)的好處還有促進(jìn)商業(yè)模式的轉(zhuǎn)型，增強(qiáng)安全業(yè)務(wù)等等。其次是DCI的廣域流量調(diào)優(yōu)設(shè)置，一般都是通過流量的分析通過SDN數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對(duì)流量實(shí)現(xiàn)智能的調(diào)度，包括出口路由器和主干上的流量控制，能夠優(yōu)化流量調(diào)度，提升寬帶的利用率，不僅能夠節(jié)省流量還能節(jié)省用戶的開銷。之后需要優(yōu)化用戶的體驗(yàn)，主要是帶寬和業(yè)務(wù)邏輯的調(diào)整，并且調(diào)整模式也要轉(zhuǎn)變，有手動(dòng)調(diào)控編程自動(dòng)化智能調(diào)控，最終提升效率。

（三）技術(shù)難點(diǎn)分析

雖然SDN發(fā)展迅速，但是，它的框架是可擴(kuò)展的，需要不斷創(chuàng)新，完全掌握是不可能的，可能的方法是新技術(shù)的不斷捕獲。雖然SDN可以很大程度提高經(jīng)濟(jì)收益，但是還有些因素限制它的發(fā)展，比如傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的體系已經(jīng)建成了大概，如何在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)上鋪設(shè)SDN是非常困難的，如何實(shí)現(xiàn)新的業(yè)務(wù)，開發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架，如何跨平臺(tái)集約化運(yùn)營(yíng)，實(shí)現(xiàn)“網(wǎng)絡(luò)即服務(wù)”的概念也是非常難的。在此過程中的人力物力因素也是很高的，需要很大的資本才能運(yùn)營(yíng)起來，一些看似很小的技術(shù)點(diǎn)可能需要很費(fèi)勁的方法才能解決。但是，只要發(fā)展，困難絕對(duì)可以解決。

四、結(jié)語

科學(xué)在進(jìn)步，時(shí)代在發(fā)展，智能化和自動(dòng)化已經(jīng)成為現(xiàn)代信息技術(shù)進(jìn)步的標(biāo)志。SDN技術(shù)是一種靈活的、可持續(xù)演進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)新架構(gòu)，它可以重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，讓網(wǎng)絡(luò)更加靈活和智能。隨著這種技術(shù)的應(yīng)用和提高，網(wǎng)絡(luò)新架構(gòu)和新模式的開發(fā)環(huán)境會(huì)變得越來越好，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的集約化運(yùn)行更加便捷，網(wǎng)絡(luò)會(huì)更加智能化和自動(dòng)化。應(yīng)該不斷創(chuàng)新此技術(shù)，開發(fā)新技術(shù)，讓網(wǎng)絡(luò)向著更高方向發(fā)展，為人類社會(huì)做更大的貢獻(xiàn)。

作者單位：中國(guó)聯(lián)通山東省分公司