騰訊在SDN控制器的探索與應(yīng)用

劉晶晶

如今，SDN作為行業(yè)熱詞經(jīng)常進(jìn)入人們的視野，甚至被命名為當(dāng)前產(chǎn)業(yè)的大趨勢。SDN的出現(xiàn)，促使網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)重新被定義，通過控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面的解耦，實現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源的池化，這徹底改變了原來垂直封閉的產(chǎn)業(yè)形態(tài)，給了運(yùn)營商更強(qiáng)的網(wǎng)絡(luò)掌控能力。

近日，騰訊系統(tǒng)架構(gòu)師何權(quán)在某公開場合向業(yè)界闡釋了針對SDN控制器的探索和應(yīng)用，騰訊都做了哪些方面的努力，并取得了怎樣的突破。談到SDN，何權(quán)說：“我們在天津、上海、深圳等地建立了數(shù)據(jù)中心，規(guī)模各異。同時，基于分布式的復(fù)用計算進(jìn)行路由，建了一條隧道，在這樣的運(yùn)作模式下缺乏一種全局的視野和統(tǒng)一的調(diào)度能力，它會導(dǎo)致我們在網(wǎng)絡(luò)帶寬的利用方面效率降低?！毖韵轮猓琒DN是補(bǔ)充全局視野和提升統(tǒng)一調(diào)度能力的有效方法。

數(shù)據(jù)中心構(gòu)建

針對數(shù)據(jù)中心云化的問題，騰訊也在跟一些設(shè)備廠商合作，構(gòu)建數(shù)據(jù)中心的云化，用Overlay的方案實現(xiàn)虛擬化租戶的應(yīng)用?！拔覀円呀?jīng)接觸了很多用戶，有個人用戶，還有一些大小不同的企業(yè)，這些企業(yè)會根據(jù)自身業(yè)務(wù)的不同提出各種各樣的需求，但這些需求在現(xiàn)有的系統(tǒng)上是沒法滿足的。

例如，普通用戶可能僅僅需要租用一臺虛擬機(jī)，但是大型租戶需要強(qiáng)化的計算性能，這就意味著可能會需要一大批物理機(jī)器;在這個網(wǎng)絡(luò)中，我們發(fā)現(xiàn)VM跟物理網(wǎng)絡(luò)是混在一起的，在部署方面，在現(xiàn)有的系統(tǒng)上進(jìn)行部署彈性很差;另外租戶之間的安全隔離也是一個很重要的問題，我們在傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)中利用VXLAN技術(shù)運(yùn)作用戶的可視化會受到很大限制，因為VXLAN的資源本身就很少，所以我們采用Overlay的方式去做。”何權(quán)闡釋說。

大規(guī)模數(shù)據(jù)中心的建設(shè)，從IDC模塊建設(shè)角度出發(fā)，數(shù)量從原來的五千臺到現(xiàn)在的兩萬，甚至是五萬、幾十萬臺規(guī)模，基于原來的方式管理就會存在很大缺陷。例如通常調(diào)度的云都是基于網(wǎng)端調(diào)用，傳統(tǒng)的路由網(wǎng)絡(luò)中我們有一個比較好的業(yè)務(wù)LOL，但曾經(jīng)出現(xiàn)過網(wǎng)絡(luò)的堵塞情況。利用傳統(tǒng)的手段，很難發(fā)現(xiàn)到底哪個地方出現(xiàn)了堵塞，所以如何快速地解決這樣的問題是目前的關(guān)鍵。騰訊考慮的是想利用一些比較新的網(wǎng)絡(luò)硬件，通過特性，從Openflow的角度分析，基于流量的方式去監(jiān)控，來實現(xiàn)自動化的故障診斷。

統(tǒng)一控制器平臺

騰訊已經(jīng)在很多方面嘗試應(yīng)用SDN的解決方案，在解決方案中希望所有的SDN解放都是基于一個統(tǒng)一的控制器平臺。對于現(xiàn)在的SDN控制器來說，它需要承載各種各樣的應(yīng)用。如果試圖總結(jié)SDN控制器方面的特性，可以從以下幾個角度去著手：例如必須具備較高的可靠性、強(qiáng)大的雙備份能力以及很好的擴(kuò)展性。

對于控制器來說，未來支持的網(wǎng)絡(luò)規(guī)?？缍瓤赡軙?萬臺到10萬臺，與此同時在控制器上進(jìn)行應(yīng)用開發(fā)，對于不同時期、不同場景的條件會生發(fā)不同應(yīng)用。

動態(tài)的負(fù)載均衡的能力方面，在大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)背景下，控制器需要接入很多設(shè)備，這樣就需要控制器能夠從一個動態(tài)的角度將所有的連接負(fù)載均衡到設(shè)備上。如果從南向協(xié)議的角度思考，SDN可以從很多方面加以利用，在應(yīng)用場景中，我們可能需要像openflow、VDP等這些接口的應(yīng)用;除此之外就是高安全性的要求，控制器其實已經(jīng)跟網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的境遇類似，面臨的關(guān)鍵問題都是會受到一些攻擊，所以控制器的連接其實也需要安全可靠。

基于SDN基礎(chǔ)特性的討論，何權(quán)表示：“我們第一次做了一個自研的控制器，做自研控制器的想法是想把普通的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的控制平面抽象出來，放在控制器上進(jìn)行集成計算，而制作這個控制器的目標(biāo)就是驗證控制器的性能。我們將開源的組建集成，使用openflow去通信。下發(fā)流表時，發(fā)現(xiàn)openflow沒有辦法滿足現(xiàn)實的需求，所以當(dāng)時就在openflow1.0上進(jìn)行了相關(guān)擴(kuò)展。”

盡管騰訊著手制作的控制器不算復(fù)雜，但提升了多角度的功能，例如流表的管理、拓?fù)涔芾淼?，這些都是比較基本的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)。但是在控制器的關(guān)鍵性能上，騰訊使用的系A(chǔ)pollo開源組建，實現(xiàn)了控制器的集群能力;使用MQ開源組建成功構(gòu)建了一個集群之間的消息通信總線，并在南向連接實現(xiàn)動態(tài)的負(fù)載均衡。

自研性控制器平臺的反思與更新

第一代自研控制器后，騰訊也驗證了控制技術(shù)需要的一些開源組建以及對網(wǎng)絡(luò)的需求。在SDN發(fā)展方向上，何權(quán)認(rèn)為十分需要廠商、開源組建一起參與。因為有大量的設(shè)備存在，如果從現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)走向開源的網(wǎng)絡(luò)，就必然需要各個廠商的配合。

他說：“NOX架構(gòu)基于C++進(jìn)行開發(fā)，我們做了比較，這個框架上的擴(kuò)展性不夠理想。ODM控制器基于NOX架構(gòu)開發(fā)可以加載更多的功能，相比之前的NOX實現(xiàn)的開源軟件更豐富一些。NOX關(guān)鍵的特性，集群能力、北向接口標(biāo)準(zhǔn)化、分布式存儲、南向負(fù)載均衡，對于NOX應(yīng)用來說非常關(guān)鍵，但在NOX上并沒有看到這些能力，我們希望更多的廠商能夠參與進(jìn)來，把控制器的基礎(chǔ)框架進(jìn)行完善和優(yōu)化?！?/p>

從現(xiàn)實的角度看，自研的控制器已經(jīng)不太滿足實際需求。相比之下，CBN控制器可以從全局的角度達(dá)成端到端的優(yōu)化流量路徑;在獲取網(wǎng)絡(luò)信息方面，通過PCE的協(xié)議獲取網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的鏈路信息以及帶寬信息，再通過一個比較普通的方式，用SMP把所有的流量進(jìn)行采集。通過現(xiàn)在的流量狀況，還有網(wǎng)絡(luò)的帶寬去計算端到端之間的最優(yōu)化的路徑。DC控制器，位于控制器定位中比較高的層次，業(yè)界希望在未來的網(wǎng)絡(luò)中，有一個控制器能夠接入所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，對現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行重新建模。建模之后能夠提供給不同的人看，其中包括基礎(chǔ)的運(yùn)維人員、網(wǎng)絡(luò)操作人員以及有網(wǎng)絡(luò)設(shè)計人員等，分不同的角度詮釋網(wǎng)絡(luò)的架構(gòu)狀態(tài)。

最后，何權(quán)總結(jié)說：“SDN控制器還處在發(fā)展時期，需要進(jìn)行優(yōu)化與完善，我們希望能夠與業(yè)界一起推動其發(fā)展，為產(chǎn)業(yè)大趨勢的升級貢獻(xiàn)力量?！?