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SDN应用编排和资源管理技术的发展

2015-12-10  来源:中国信息产业网-人民邮电报  作者:郎羽生

SDN推动业务创新已经是业界不争的事实,它可以被广泛地应用在云数据中心、宽带传输网络、移动网络等多种场景中,其中为云计算业务提供网络资源服务就是一个非常典型的案例。众所周知,在当前的云计算业务中,服务器虚拟化、存储虚拟化都已经被广泛应用,它们将底层的物理资源进行池化共享,进而按需分配给用户使用。相比之下,传统的网络资源远远没有达到类似的灵活性,而SDN的引入则能很好地解决这一问题。

SDN通过标准的南向接口屏蔽了底层物理转发设备的差异,实现了资源的虚拟化,同时开放了灵活的北向接口,供上层业务按需进行网络配置并调用网络资源。云计算领域中知名的OpenStack就是可以工作在SDN应用层的云管理平台,通过在其网络资源管理组件中增加SDN管理插件,管理者和使用者可利用SDN北向接口便捷地调用SDN控制器对外开放的网络能力。

因此,网络资源可以和其他类型的虚拟化资源一样,以抽象资源能力的面貌统一呈现给业务应用开发者,开发者无需针对底层网络设备的差异耗费大量开销从事额外的适配工作,这有助于业务应用的快速创新。

SDN控制器及北向接口技术

控制层是SDN的大脑,负责对底层转发设备的集中统一控制,同时向上层业务提供网络能力调用的接口,在SDN架构中具有举足轻重的作用,SDN控制器也是SDN关注的焦点。从技术实现上看,控制器除了南向的网络控制和北向的业务支撑外,还需要关注东西的扩展,以避免SDN集中控制导致的性能和安全瓶颈问题,SDN控制器也在南向、北向、东西向上引入了相应的核心技术,有效解决与各层通信以及控制集群横向扩展的难题。

当前,业界有很多基于OpenFlow控制协议的开源的控制器实现,例如NOX、Onix、Floodlight等,它们都有各自的特色设计,能够实现链路发现、拓扑管理、策略制定、表项下发等支持SDN网络运行的基本操作。虽然不同的控制器在功能和性能上仍旧存在差异,但是从中已经可以总结出SDN控制器应当具备的技术特征,从这些开源系统的研发与实践中得到的经验和教训将有助于推动SDN控制器的规范化发展。

另外,用于网络集中化控制的控制器作为SDN网络的核心,其性能和安全性非常重要,其可能存在的负载过大、单点失效等问题一直是SDN领域中亟待解决的。当前,业界对此也有很多探讨,从部署架构、技术措施等多个方面提出了很多有创见的方法。

SDN控制器对网络的控制主要是通过南向接口协议实现,包括链路发现、拓扑管理、策略制定、表项下发等,其中链路发现和拓扑管理主要是控制其利用南向接口的上行通道对底层交换设备上报信息进行统一监控和统计;而策略制定和表项下发则是控制器利用南向接口的下行通道对网络设备进行统一控制。

SDN北向接口是通过控制器向上层业务应用开放的接口,其目标是使得业务应用能够便利地调用底层的网络资源和能力。通过北向接口,网络业务的开发者能以软件编程的形式调用各种网络资源,同时上层的网络资源管理系统可以通过控制器的北向接口全局把控整个网络的资源状态,并对资源进行统一调度。因为北向接口是直接为业务应用服务的,因此其设计需要密切联系业务应用需求,具有多样化的特征。同时,北向接口的设计是否合理、便捷,以便能被业务应用广泛调用,会直接影响SDN控制器厂商的市场前景。

关键词:Hypervisor OpenStack 应用层 SDN