SDN交換機(jī)及南向接口技術(shù)初探
SDN的核心理念之一就是將控制功能從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中剝離出來,通過中央控制器實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可編程,從而實(shí)現(xiàn)資源的優(yōu)化利用,提升網(wǎng)絡(luò)管控效率。
工作在基礎(chǔ)設(shè)施層的SDN交換機(jī)雖然不在需要對邏輯控制進(jìn)行過多考慮,但作為SDN網(wǎng)絡(luò)中負(fù)責(zé)具體數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)處理的設(shè)備,為了完成高速數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā),還是要遵循交換機(jī)工作原理。本質(zhì)上看,傳統(tǒng)設(shè)備中無論是交換機(jī)還是路由器,其工作原理都是在收到數(shù)據(jù)包時(shí),將數(shù)據(jù)包中的某些特征域與設(shè)備自身存儲的一些表項(xiàng)進(jìn)行比對,當(dāng)發(fā)現(xiàn)匹配時(shí)則按照表項(xiàng)的要求進(jìn)行相應(yīng)處理。SDN交換機(jī)也是類似的原理,但是與傳統(tǒng)設(shè)備存在差異的是,設(shè)備中的各個(gè)表項(xiàng)并非是由設(shè)備自身根據(jù)周邊的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境在本地自行生成的,而是由遠(yuǎn)程控制器統(tǒng)一下發(fā)的,因此各種復(fù)雜的控制邏輯(例如鏈路發(fā)現(xiàn)、地址學(xué)習(xí)、路由計(jì)算等等)都無需在SDN交換機(jī)中實(shí)現(xiàn)。
SDN交換機(jī)可以忽略控制邏輯的實(shí)現(xiàn),全力關(guān)注基于表項(xiàng)的數(shù)據(jù)處理,而數(shù)據(jù)處理的性能也就成為評價(jià)SDN交換機(jī)優(yōu)劣的最關(guān)鍵指標(biāo),因此,很多高性能轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)被提出,例如基于多張表以流水線方式進(jìn)行高速處理的技術(shù)。另外,考慮到SDN和傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的混合工作問題,支持混合模式的SDN交換機(jī)也是當(dāng)前設(shè)備層技術(shù)研發(fā)的焦點(diǎn)。同時(shí),隨著虛擬化技術(shù)的出現(xiàn)和完善,虛擬化環(huán)境將是SDN交換機(jī)的一個(gè)重要應(yīng)用場景,因此SDN交換機(jī)可能會有硬件、軟件等多種形態(tài)。例如,OVS(Open vSwitch,開放虛擬交換標(biāo)準(zhǔn))交換機(jī)就是一款基于開源軟件技術(shù)實(shí)現(xiàn)的能夠集成在服務(wù)器虛擬化Hypervisor中的交換機(jī),具備完善的交換機(jī)功能,在虛擬化組網(wǎng)中起到了非常重要的作用。
SDN交換機(jī)的出現(xiàn),對傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商造成了最直接的威脅,如何將新興的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)與傳統(tǒng)設(shè)備產(chǎn)品的優(yōu)勢相融合,是這些廠商正在苦苦思索的問題。雖然SDN交換機(jī)已經(jīng)對傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)業(yè)鏈造成了巨大的沖擊,但是僅憑單獨(dú)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備還不足以支撐起整個(gè)SDN的天空,未來更激烈地競爭必將會在SDN的控制層和應(yīng)用層發(fā)生。
SDN交換機(jī)只負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)高速轉(zhuǎn)發(fā),保存的用于轉(zhuǎn)發(fā)決策的轉(zhuǎn)發(fā)表信息來自控制器,SDN交換機(jī)需要在遠(yuǎn)程控制器的管控下工作,與之相關(guān)的設(shè)備狀態(tài)和控制指令都需要經(jīng)由SDN的南向接口傳達(dá),從而實(shí)現(xiàn)集中化統(tǒng)一管理。
當(dāng)前,最知名的南向接口莫過于ONF倡導(dǎo)的OpenFlow協(xié)議。作為一個(gè)開放的協(xié)議,OpenFlow突破了傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商對設(shè)備能力接口的壁壘,經(jīng)過多年的發(fā)展,在業(yè)界的共同努力下,當(dāng)前已經(jīng)日臻完善,能夠全面解決SDN網(wǎng)絡(luò)中面臨的各種問題。
當(dāng)前,OpenFlow已經(jīng)獲得了業(yè)界的廣泛支持,并成為了SDN領(lǐng)域的事實(shí)標(biāo)準(zhǔn),例如OVS交換機(jī)就能夠支持OpenFlow協(xié)議。OpenFlow解決了如何由控制層把SDN交換機(jī)所需的用于和數(shù)據(jù)流做匹配的表項(xiàng)下發(fā)給轉(zhuǎn)發(fā)層設(shè)備的問題,同時(shí)ONF還提出了OF-CONFIG協(xié)議,用于對SDN交換機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程配置和管理,其目標(biāo)都是為了更好地對分散部署的SDN交換機(jī)實(shí)現(xiàn)集中化管控。
OpenFlow在SDN領(lǐng)域中的重要地位不言而喻,甚至大家一度產(chǎn)生過OpenFlow就等同于SDN的誤解。實(shí)際上,OpenFlow只是基于開放協(xié)議的SDN實(shí)現(xiàn)中可使用的南向接口之一,后續(xù)可能還會有很多的南向接口(例如ForCES、PCE-P等等)被陸續(xù)應(yīng)用和推廣。但必須承認(rèn)的是,OpenFlow就是為SDN而生的,因此它與SDN的契合度最高。相信在以O(shè)NF為領(lǐng)導(dǎo)的產(chǎn)業(yè)各方的大力推動下,它在未來的發(fā)展前景也將更加明朗。