What is SDN West-East Interface

在SDN架構(gòu)中，控制平面掌控全局網(wǎng)絡(luò)的資源，主要控制數(shù)據(jù)平面的轉(zhuǎn)發(fā)等功能，尤其重要，所以控制平面的性能對(duì)整體網(wǎng)絡(luò)的性能有直接的影響。以前控制平面多以單例控制器為主，控制平面能力欠缺成為SDN網(wǎng)絡(luò)規(guī)模受限的***原因之一。 后來(lái)OpenDayLight、ONOS等控制器的出現(xiàn)，使用了集群技術(shù)，使得SDN控制平面性能得到了提升，是當(dāng)下解決SDN控制平面性能不足的主要解決方案之一。

然而，這樣的解決方案只能用于同一控制器之間的性能擴(kuò)展，無(wú)法完成異構(gòu)控制器之間的協(xié)同工作。此外，某些場(chǎng)景對(duì)于安全、隱私方面的考慮，需要隱藏網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的細(xì)節(jié)，所以還需要有SDN域的概念。如何完成跨域之間的流量處理，實(shí)現(xiàn)多異構(gòu)控制器之間的協(xié)同工作是未來(lái)研究的方向之一，筆者將其歸類為SDN控制平面的東西向接口。SDN控制平面的南向接口面對(duì)數(shù)據(jù)平面、北向接口面向應(yīng)用，容易理解，控制器之間的接口稱之為東西向接口，用于完成控制器之間的通信。

Figure1. West-East Interface of SDN

Why SDN need West-East Interface

SDN東西向接口是定義控制器之間通信的接口。由于單控制器能力有限，為滿足大規(guī)模和可拓展性要求，東西向接口的研究成為下一個(gè)SDN研究領(lǐng)域。目前對(duì)于SDN東西向接口的研究還處于初級(jí)階段，還缺少行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。標(biāo)準(zhǔn)的SDN東西向接口應(yīng)與SDN控制器解耦，能實(shí)現(xiàn)不同廠家控制器之間通信。

在很多場(chǎng)景中都需要控制器之間的協(xié)同工作，如在運(yùn)營(yíng)商網(wǎng)絡(luò)場(chǎng)景中，接入網(wǎng)、回傳網(wǎng)、核心網(wǎng)三者功能差異很大，需要指定不同的控制器去運(yùn)行不同的應(yīng)用，而這三者又需要協(xié)同合作，實(shí)現(xiàn)全網(wǎng)的***化。此時(shí)就需要東西向接口來(lái)完成控制器之間的通信?？鐢?shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)中，多數(shù)據(jù)中心的控制器也有相互通信的需求。

Figure2. Federation of SDN Controllers

目前南向的標(biāo)準(zhǔn)還未統(tǒng)一，OpenFlow協(xié)議成為SDN南向接口的通用標(biāo)準(zhǔn)之一，其他(如，netconf)還有許多可以實(shí)現(xiàn)SDN架構(gòu)的南向接口協(xié)議。總的來(lái)說(shuō)，目前南向接口是百花齊放的狀態(tài)。北向接口方面，目前ONF已經(jīng)有相關(guān)部門(mén)在進(jìn)行這項(xiàng)工作。統(tǒng)一的北向接口標(biāo)準(zhǔn)可以降低在不同控制器上開(kāi)發(fā)應(yīng)用的成本。關(guān)于東西向接口的標(biāo)準(zhǔn)，目前在業(yè)界中還未得到重視，僅ONF一個(gè)項(xiàng)目組在關(guān)注這個(gè)方向。

Approach for West-East Interface

SDN控制平面性能拓展方案中，目前的設(shè)計(jì)方案有兩種，一種是垂直架構(gòu)的，另一種是水平架構(gòu)的。垂直架構(gòu)的實(shí)現(xiàn)方案是在多個(gè)控制器之上再疊加一層高級(jí)控制層，用于協(xié)調(diào)多個(gè)異構(gòu)控制器之間的通信，從而完成跨控制器的通信請(qǐng)求。水平架構(gòu)中，所有的節(jié)點(diǎn)都在同一層級(jí)，身份也相同，沒(méi)有級(jí)別之分。目前比較常見(jiàn)的架構(gòu)為水平架構(gòu)，比如華為的SDNi，Pingping Lin博士提出的West-East Bridge for SDN inter-domain network peering(注：Lin P, Bi J, Chen Z, et al. WE-bridge: West-East Bridge for SDN inter-domain network peering[C]//Computer Communications Workshops (INFOCOM WKSHPS), 2014 IEEE Conference on. IEEE, 2014: 111-112)。垂直架構(gòu)目前在中國(guó)移動(dòng)提出的SPTN架構(gòu)中有涉及，筆者正在研究的內(nèi)容也正是這部分內(nèi)容。

Figure3. Vertical Approach for Inter-SDN Controller Communication

Figure4. Horizontal Approach for Inter-SDN Controller Communication

Previous Research

東西向接口其實(shí)并不是一個(gè)新鮮事，在很多架構(gòu)中都會(huì)被提到。2013年，清華的博士pingping lin的論文“East-West Bridge for SDN Network Peering”中提出了West-East Bridge的概念。論文中介紹了他們?cè)O(shè)計(jì)的東西向接口的功能，并完成了部署和測(cè)試。

SDNi是華為提出的一種SDN東西向的實(shí)現(xiàn)，目前已經(jīng)在OpenDayLight中部署實(shí)現(xiàn)。其架構(gòu)為水平架構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)多OpenDayLight實(shí)例之間的通信，完成跨域通信。目前支持傳輸Topology Data, QoS Data和其他一些拓展內(nèi)容。

中國(guó)移動(dòng)發(fā)布的關(guān)于SPTN的白皮書(shū)中也有涉及多控制器協(xié)同工作的內(nèi)容，然而目前僅僅處于白皮書(shū)階段，并沒(méi)有實(shí)際部署和測(cè)試。

在很久以前發(fā)布了關(guān)于跨域通信的報(bào)告，提出了基于BGP或者SIP協(xié)議去完成SDN東西向接口的想法，然而筆者并沒(méi)有搜集到相關(guān)的實(shí)踐部署。