5年前，當(dāng)Nicira創(chuàng)始人Martin Casado在斯坦福大學(xué)攻讀博士學(xué)位時(shí)，他準(zhǔn)備轉(zhuǎn)變網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)模型，使之能夠跟上數(shù)據(jù)中心內(nèi)服務(wù)器自動(dòng)虛擬化的發(fā)展。Casado原以為他的發(fā)明OpenFlow能夠解決這個(gè)問(wèn)題，但是現(xiàn)在他承認(rèn)自已當(dāng)初想法是錯(cuò)誤的。現(xiàn)在網(wǎng)絡(luò)行業(yè)中廣為流行的OpenFlow硬件控制并不是解決問(wèn)題的方法。他決定在網(wǎng)絡(luò)虛擬化的堆疊軟件中采取不同的方法，VMware非常認(rèn)同這種策略，并因此斥資12億美元收購(gòu)了Nicira。

本周，Casado在VMware的劍橋辦公室主持召開(kāi)了一個(gè)面向新聞?dòng)浾叩陌装鍟?huì)議，他在會(huì)上說(shuō)：“問(wèn)題是，我們確實(shí)走錯(cuò)了方面，而且我認(rèn)為行業(yè)中有很多人還沒(méi)有意識(shí)到這是錯(cuò)的。”

Casado發(fā)明了OpenFlow，將它作為實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)硬件中控制與數(shù)據(jù)分離、實(shí)現(xiàn)中央“大腦”控制(OpenFlow控制器)的方式。這個(gè)創(chuàng)新將實(shí)現(xiàn)可擴(kuò)展性，并且會(huì)徹底改變網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)方式。他說(shuō)：“這是我在斯坦福撰寫(xiě)的論文——這是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化網(wǎng)絡(luò)連接的方法。然后，Nicira的前三位工程師編寫(xiě)了這個(gè)協(xié)議，在理解SDN(軟件定義網(wǎng)絡(luò))上，我們前期確實(shí)做了很多的工作。”

Casado指出，OpenFlow仍然適用于許多場(chǎng)景，特別是流量工程。谷歌的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)部署就是一個(gè)***的例子。但是，他又指出，在數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)虛擬化中，使用OpenFlow控制硬件轉(zhuǎn)發(fā)是錯(cuò)誤的方法。

使用虛擬交換機(jī)替代OpenFlow硬件

Casado說(shuō)：“在***年里，我們就認(rèn)識(shí)到有一些確實(shí)很重要的事情在發(fā)生。”服務(wù)器虛擬化已經(jīng)改變了數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)訪問(wèn)層。虛擬機(jī)管理程序中內(nèi)置的虛擬交換機(jī)(特別是VMware的vSwitch)已經(jīng)成為新的網(wǎng)絡(luò)邊界。如果新邊界出現(xiàn)在服務(wù)器的軟件中，那么為什么還要使用OpenFlow控制物理交換機(jī)呢?虛擬交換機(jī)非常適合用于數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)虛擬化，其原因有兩個(gè)：“首先，它運(yùn)行x86平臺(tái)上，而x86非常靈活。我們知道如何編程實(shí)現(xiàn)。它不像在一些私有ASIC的算法那么復(fù)雜。如果我想要改變轉(zhuǎn)發(fā)方式，那么我只需要編寫(xiě)一個(gè)新程序。”

“其次，它非常接近網(wǎng)絡(luò)邊界。長(zhǎng)期以來(lái)，網(wǎng)絡(luò)都試圖猜測(cè)主機(jī)所發(fā)生的事情。如果您在服務(wù)器上，那么您就能夠訪問(wèn)邊界的豐富語(yǔ)義，這是以前無(wú)法做到的。現(xiàn)在監(jiān)聽(tīng)了哪些地址?有哪些用戶連接主機(jī)?您所獲得的監(jiān)控級(jí)別達(dá)到了網(wǎng)絡(luò)人員的夢(mèng)想要求。”

這些現(xiàn)實(shí)問(wèn)題促使Casado及其團(tuán)隊(duì)重新進(jìn)行了評(píng)估，然后采取了不同的方法。他說(shuō)：“我們遇到了一個(gè)尷尬的時(shí)刻。”Nicira可能使用 OpenFlow實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化，但是它可能會(huì)將關(guān)注點(diǎn)從硬件轉(zhuǎn)到軟件控制。它可能會(huì)控制虛擬交換機(jī)。對(duì)于Casado而言，這是非常有意義的。畢竟，數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)并不是現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)的問(wèn)題所在。在數(shù)據(jù)包傳輸方面，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)仍然做得很好。在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)之上，造成問(wèn)題和減慢速度的原因是策略層和操作層。特別對(duì)于訪問(wèn)控制列表(ACL)、VLAN、網(wǎng)絡(luò)隔離、計(jì)費(fèi)與核算等功能，專業(yè)網(wǎng)絡(luò)人員以前都能夠在靜態(tài)環(huán)境中一勞永逸地完成設(shè)置。當(dāng)使用服務(wù)器虛擬化提高新計(jì)算負(fù)載分配速度和實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)移動(dòng)性時(shí)，手工過(guò)程馬上就變得極不實(shí)用。

Casado指出，這些運(yùn)營(yíng)問(wèn)題并不會(huì)在物理網(wǎng)絡(luò)硬件上發(fā)生，但是可能會(huì)在可以通過(guò)軟件輕松控制的虛擬交換機(jī)上發(fā)生。這正是Nicira的網(wǎng)絡(luò)虛擬化平臺(tái)(Network Virtualization Platform)出現(xiàn)的原因，而且這也是網(wǎng)絡(luò)覆蓋層成為與SDN同等熱門話題的原因。

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OpenFlow硬件的直接控制問(wèn)題

許多供應(yīng)商和網(wǎng)絡(luò)從業(yè)者仍然希望通過(guò)開(kāi)發(fā)OpenFlow硬件而在數(shù)據(jù)中心實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)虛擬化。但是，Casado指出，有很多因素決定這是不可行的。***個(gè)問(wèn)題是網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商的生態(tài)系統(tǒng)。他說(shuō)：“您要求交換機(jī)供應(yīng)商在交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)OpenFlow，而這樣做又不會(huì)給他們帶來(lái)好處，因?yàn)樵谝欢ǔ潭壬?，這樣做實(shí)際上在剝奪他們的價(jià)值。我在2007年編寫(xiě)了***個(gè)OpenFlow協(xié)議，從那時(shí)開(kāi)始人們開(kāi)始發(fā)布相關(guān)產(chǎn)品，但是只有少量有用的OpenFlow交換機(jī)。任何有有用OpenFlow交換機(jī)的人都還會(huì)再購(gòu)買一個(gè)控制器，而我可以肯定，他們會(huì)采用綁定使用他們的控制器和交換機(jī)，因?yàn)檫@樣他們才能維持對(duì)客戶環(huán)境的控制。至于創(chuàng)建活躍的社區(qū)，業(yè)務(wù)關(guān)系決定了這是非常困難的事情。”

許多網(wǎng)絡(luò)供應(yīng)商已經(jīng)在交換機(jī)上實(shí)現(xiàn)了OpenFlow，那么 Casado的“有用的OpenFlow交換機(jī)”是什么意思?他解釋說(shuō)，大多數(shù)供應(yīng)商在開(kāi)發(fā)交換機(jī)時(shí)并沒(méi)有配備對(duì)數(shù)據(jù)中心真正有用的足夠的通用轉(zhuǎn)發(fā)表容量。在典型的交換機(jī)ASIC(專用集成電路)中，有一個(gè)ACL表、一個(gè)2層表和一個(gè)3層表，他說(shuō)：“他們都是特殊用途的表。”這些表中沒(méi)有一個(gè)能夠支持?jǐn)?shù)據(jù)中心級(jí)的OpenFlow。

Casado說(shuō)：“在OpenFlow中：表中有11個(gè)元組查表，這是非常通用的東西，而且您擁有很多這樣的表。為了OpenFlow，許多供應(yīng)商會(huì)直接覆蓋其中一個(gè)表(它可能包含5,000條實(shí)體)，然后，他們會(huì)在這個(gè)表中硬塞入OpenFlow實(shí)現(xiàn)。但是，這個(gè)芯片實(shí)際上并不是為這個(gè)而造。OpenFlow仍然試圖糾正這個(gè)問(wèn)題，但是這非常困難。”

Casado指出，現(xiàn)在的大多數(shù)OpenFlow交換機(jī)流的轉(zhuǎn)發(fā)表都非常適合用于研究和實(shí)驗(yàn)。他說(shuō)：“但是，數(shù)據(jù)中心內(nèi)的流與流量的數(shù)量決定了必須執(zhí)行一些與3層網(wǎng)絡(luò)類似的操作。OpenFlow并不適合用于創(chuàng)建數(shù)據(jù)中心交換機(jī)的轉(zhuǎn)發(fā)結(jié)構(gòu)。”

Nicira-VMware解決方案中是否存在適合OpenFlow硬件的空間?

這是否意味著Nicira及其父公司VMware愿意僅僅關(guān)注于軟件層面?Casado說(shuō)，他的技術(shù)需要在三個(gè)方面與硬件進(jìn)行交互，而這要求在標(biāo)準(zhǔn) OpenFlow上增加其他功能。他說(shuō)：“首先是QoS(服務(wù)質(zhì)量)，隊(duì)列越多越好。您在硬件中部署得越多，您向客戶提供的QoS層次就越多。如果我有8 個(gè)隊(duì)列，那么我只能提供8個(gè)SLA(服務(wù)水平協(xié)議)。如果我有一百萬(wàn)個(gè)隊(duì)列，那么我可以為每一個(gè)租戶簽訂一個(gè)SLA。”

QoS和類似的硬件特性需要更簡(jiǎn)單的以太網(wǎng)操作和控制與管理(或OAM)模型，好讓Nicira及其他技術(shù)都可以在物理與虛擬負(fù)載上修復(fù)和調(diào)試這些功能。網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)還需要與未虛擬化的傳統(tǒng)工作負(fù)載的***交換機(jī)進(jìn)行交互。Casado說(shuō)：“您需要控制***機(jī)架交換機(jī)，才能夠讓物理負(fù)載進(jìn)入虛擬網(wǎng)絡(luò)，這需要類 OpenFlow接口。”

***，網(wǎng)絡(luò)虛擬化控制器需要與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備(防火墻、應(yīng)用交付控制器等)進(jìn)行交互，而這也需要“類 OpenFlow”接口。Casado說(shuō)：“我認(rèn)為，OpenFlow太過(guò)于底層。所以，我們已經(jīng)提出了一個(gè)新技術(shù)：OVSdb-config。我們將用它管理Open vSwitch和OpenFlow。它允許我們管理更上層的狀態(tài)。這是我們期望人們使用的東西，但是它實(shí)際并不太重要。為什么呢?只要是開(kāi)放、鼓勵(lì)創(chuàng)新而且能夠完成工作，任何協(xié)議都可以。”