SDN及云計算平臺中的網絡性能優化

　　你知道嗎？當你部署IaaS云計算平臺時，就已經在應用SDN了。你知道嗎？云計算平臺可以在vSwitch和physical Switch之間無縫切換。你知道嗎？當前的云計算平臺的網絡部分有很大的優化空間。本文就帶你了解這一切。

　　一、沒有SDN，就沒有云計算網絡

　　SDN起源于校園網絡，發揚光大于數據中心。但現在看來很多人對后一句話并沒有真正理解，如果你不服氣，你能回答我這個問題嗎：為什么說SDN很適合數據中心？我相信很多人對此都不甚了解。我這么說有一個依據，因為工作的關系，我跟國內不少做云平臺的技術和管理人員聊過，包括提供公有云、私有云服務的公司以及企業內部私有云網絡的研發和運維部門 的員工，有很多人跟我說過這樣一句話：我們目前還沒有開始使用SDN，但正在研究，也許以后會考慮吧。這句話暴露了當前很多從事云計算網絡研發和運維的技術人員，對SDN在云計算網絡中的應用并不清楚。

　　實際上，當你的數據中心在部署云計算平臺（如OpenStack）時，就已在應用SDN了。先來看看OpenStack的網絡組件Neutron的整體架構（如圖1所示）。

　　這個架構，邏輯上可以分為三個部分。最上面的一部分是OpenStack的控制平臺，它通過用戶操作直接或者間接向網絡組件Neutron發送標準的命令。 第二層是Neutron組件，它通常是位于一個獨立的控制節點上（一臺服務器），它有一套標準的API對應上層應用發給它的每個命令，這些API包括 create_network、create_port、create_subnet等創建多租戶網絡以及創建Firewall、Load Balancer等各種業務的API。這套API從SDN的架構來看屬于北向接口。在Neutron組件內部有很多個不同的插件（plugin），這些插 件大多數都是vSwitch插件，例如OVS、Linux Bridge和OpenFlow Controller等，也有部分硬件交換機插件，目前已經存在的包括Cisco、Arista和Mellanox，相信后面還會有公司會提交。用戶可以 選擇自己的網絡使用哪種方式，然后選擇相應的插件，這些插件會處理Neutron API調用，將它們轉換為每種插件對應的switch所提供的API調用，然后通過各自定義的方式，發消息去調用虛擬交換機或者物理交換機提供的API， 這套API從SDN的架構來看屬于南向接口。

　　我們再回過頭來看看SDN的定義。SDN有很多屬性，每個人理解都不同，正是因為如此，所以很 多人對于某一項技術是否是SDN看法不同。實際上，有很多屬性是偽屬性，它們并不影響對某項技術是否是SDN的判斷，比如是否用了OpenFlow，是否 有標準化的編程接口，是否使用了物理交換機，都跟是否是SDN無關。在我看來，SDN有三個核心屬性可以用來判斷一個技術是否是SDN，這三個屬性包括控 制與轉發分離、開放的編程接口、集中化的網絡控制（關于這點會有歧義，這里集中化網絡控制，并不意味著Controller必須是集中式架構，也可以是分 布式的，只是說，所有參與控制的Controller，在被控制的交換機看來，邏輯上只有一個）。

　　然后我們再來看一下 OpenStack（別的云平臺也一樣）是否符合這三個要求。

　　第一，OpenStack架構中，控制面都是在OpenStack邏輯中（圖1中的第一層和 第二層），而轉發面則在虛擬交換機或者物理交換機中，絕對的控制與轉發分離。

　　第二，無論是南向還是北向，都有開放的編程接口。

　　第三，集中化的 OpenStack控制平臺控制著網絡中多臺服務器和交換機。所以無論從哪個方面看，OpenStack都是標準的SDN架構，OpenStack就是一 個超級Controller。

　　可以說如果沒有SDN的理念，就沒有OpenStack，你能想象交換機（物理或者虛擬）如果不提供編程接口 出來，OpenStack怎樣靈活控制網絡嗎？特別是網絡虛擬化的引入更是離不開SDN的協助（但網絡虛擬化不等于SDN，不要搞混了）。而SDN確實為 包括OpenStack在內的云平臺提供了無可替代的便利，讓云平臺的自動化操作成為可能。所以現在可以回答最開始的問題了：為什么說SDN非常適合用在 數據中心？其實更準確地說，是適合部署了云計算網絡的數據中心，因為云計算網絡要協調的資源非常多，引入一個業務要執行的操作非常復雜，靠手工去操作，一 方面容易出錯，另一方面耗時太長，所以需要借助工具進行自動化部署，而使用了SDN的云管理平臺使得這一切成為了可能。以后如果再有人問你SDN到底有什 么用，有什么是SDN能做而傳統網絡設備做不了的，給他講講這個例子。

　　但為什么還是有很多做云計算平臺的人不認為自己使用了SDN呢？我歸 納了一下，大致有三種原因。

　　第一種，這些人不了解OpenStack Neutron的架構和工作原理，自然就不清楚。就像我在沒有深入研究Neutron之前，也不清楚這一點。

　　第二種，很多人潛意識里面覺得沒有用到 OpenFlow，就不能算用了SDN。前面提到，用不用OpenFlow并非是否是SDN的判斷依據，因為OpenFlow只是SDN的其中一種實現方 式。

　　第三種，有人潛意識里面覺得我都用的是OVS，沒有涉及到物理交換機，就覺得不能算是SDN，或者是覺得沒有全網都用SDN，只是在網絡邊緣用到了， 不能算是部署SDN了。這一切都是誤解，歸根結底還是屬于對SDN的本質或者OpenStack架構看得不透徹。

　　對于云計算網絡的用戶來 說，他們看不到SDN，但這并不代表他們沒有享受到SDN帶給他們的好處?，F在大多數公有云平臺的用戶都是自助服務的，他們自己創建虛機，自己創建虛擬網 絡，自己創建虛擬路由器，自己創建防火墻等，誰在底層支撐著這些動作的順利執行呢？是SDN架構！沒有SDN，就沒有這一切！SDN的最高境界就是用戶在 享受著SDN帶來的便利卻并沒有意識到自己使用了SDN。