软件定义和硬件重构知多少（一）


海量数据和业务增长正以前所未有的趋势冲击着整个各个行业的数据中心，数据中心建设者也正以一种新的思维和模式去审视数据中心IT架构。在这一过程当中出现了两个泾渭分明的阵营：软件定义和硬件重构。以Google、Facebook和国内BAT为代表的互联网公司发起了“硬件重构”运动，例如OCP（由Facebook发起的开放运算计划）和天蝎项目（由BAT发起）；另一阵营以传统企业市场为主，希望以“软件定义”的方式整合数据中心。

分歧点：

简单地说,从构建者的角度出发,以 Google、Facebook为代表的互联网企业与传统企业级厂商的区别在于：对待透明性和层次化的看法不同。前者反对透明性和层次化,强调(下层资源)可见,认为所谓的“竖井式”(silos)应用架构没什么不好；后者认为资源“透明”自动分配；其两者观点则几乎相反。

共同目的：

硬件重构与软件定义,如同互联网企业和传统企业市场,涵盖范围不同但又相互交叉。双方都至少有一个共同诉求,即解决规模不断扩张,业务快速变化的挑战,同时还要有效控制成本。硬件重构与软件定义的应对之道,都是先IT资源池化,然后自动化。

软件定义篇

软件定义网络(SDN)

基于Fabric架构实现业务和网络服务敏捷发放、控制和管理。存在两大阵营：思科（强调基础自己网络硬件）和Vmware（强调集成自己的NSX软件）。

思科基于ACI（以应用为中心的基础设施）

主要讲网络数据平面和控制层面分离，北向接口实现应用对控制器策略可编程，南向接口实现不同物理交换机透明化集中管理。ACI架构基础单元：

1）网络策略模型，即将网络装置按容器式结构划分以及描述设备连接情况的组织原则；

2）APIC（应用基础设施控制器/即SDN中的控制器），提供所有配置策略的单独管理点和信息库；

3）ACI架构，即组成ACI的所有物理和虚拟网络设备的抽象概念。



基于WMware的NSX

主要由NSX管理器、NSX控制器、NSXEdge和NSX交换机组成。



OpenNetworking Foundation（ONF） 标准化OpenFlow架构

此外，还有基于OpenNetworking Foundation（ONF） 标准化OpenFlow架构。是通过在某个集中部件（比如控制器）进行软件的逻辑运行，并通过使用南向协议/应用程序接口（API）对交换机（硬件商品）进行指令编程。



Open vSwitch（OVS）

Open vSwitch（OVS）是OpenFlow开源实现，由NiciraNetworks（被VMware收购）主导的，运行在虚拟化平台（例如 KVM，Xen）的虚拟交换机上，也得到OpenStack的支持。在虚拟化平台上，OVS 可以为动态变化的端点提供2层交换功能，很好的控制虚拟网络中的访问策略、网络隔离、流量监控等等。

Open Daylight

Open Daylight是由思科、IBM领导的OpenFlow开源实现，隶属于Linux基金会。

开源ONOS(Open Network OperatingSystem)

华为的SDN战略方向，ONOS含有全局网络视图功能，在集群中通过ONOS服务器管理和共享网络状态，在每个ONOS实例中发现的网络拓扑和状态，如交换机端口、链路和主机信息构成全局网络视图，并从全局网络视图中读取应用程序确定转发策略，然后将转发策略依次写到网络视图中，当视图信息发生变化时，将变化消息发送到相应的OpenFlow控制器并下发到在指定的交换机上。



IETF的SDN体系架构

基于I2RS（Interface to the Routing System）支持的SDN体系架构。I2RS主张在现有的网络层协议基础上，增加插件（plug-in），并在网络与应用层之间增加SDNOrchestrator进行能力开放的封装，而不是直接采用OpenFlow进行能力开放，目的是尽量保留和重用现有的各种路由协议和IP网络技术。

大二层网络互通技术

实现网络大二层互通，由于传统二层网络受限于泛洪限制，局域网内服务器数量不可能做的很大；一方面通过VLAN实现广播隔离，无法打破VLAN个数限制；另一方面随着虚拟机技术成熟发展，虚拟机在线迁移的诉求在传统二层网络无法实现。大二层技术出现是为了应对跨数据中心(通过Trill/L2Over L3)业务连续性需求。

常见的大二层技术有如Trill，FabricPath，SPB，VxLAN（VMware和思科），EVN（华为）、OTV（思科）等。

网络功能虚拟化(NFV)

主要是针对运营商业务，通过Hypervisor方法提供硬件虚拟化，在服务器等虚拟化的基础上实现虚拟网元（vIMS、vEPC/vMSE、vFamily(vSTB/vAR/vRGW)）功能，以虚拟交换机实现VMs和物理接口对接，实现管理自动化，提高资源使用率、可靠等诉求。其组织有：

ETSI（欧洲电信标准协会）：发起一个网络功能虚拟化标准工作组（VFNISG）。

OPNFV：由华为，思科和爱立信主导。

虚拟化网络（VN）

指网络设备(交换机，路由器，负载器等)的虚拟化实现，用在服务器虚拟化内部完成VMs之间通信和安全隔离，如Neutron，FusionNetwork,vNetwork(VMware)等。在虚拟化网络上可以实现软件定义网络。

软件定义存储（SDS）

采用商用低成本硬件代替专用存储硬件，实现软硬件解耦(整个软件解耦)，存储软件跨硬件平台部署。进一步实现存储控制面和数据面解耦，统一资源调度。基于三个层次：存储功能虚拟化（存储软件和硬件解耦，如StorageFundation，HP VSA等），虚拟化融合（如Nutanix）和存储数据面和控制面分离（EMC ViPR/ECS设备）



SFV存储功能虚拟化

对应营运商的NFV，把备份，容灾，NAS/SAN,MPPDB, Hadoop等功看作网元能虚拟化出来，以应用的形式部署在虚拟机或通用硬件上(以某个功能为单位部署)。如EMC的ViPR，服务基于功能按需求提供，ViPR提供了兼容AmazonS3和OpenStack Swift的REST API和HDFS访问方法。ViPR对象数据服务将支持现有的EMC
Atmos、EMC VNX和EMCIsilon阵列作为持久层，此外还支持第三方阵列和商品化硬件。

软件定义数据中心SDDC

是对数据中心所有的物理、硬件的资源进行虚拟化、软件化的一种技术。由VMware提出，包含了数据中心的4个平面。管理平面（managermentplane）作为一个独立的平面掌柜整个数据中心；其余三个平面划分为：基础设施层，控制层（hypervisor、SDN、SDS）和应用层。



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