Software Defined Network OpenFlow SDN

網路為何要軟體定義?看清SDN的牌局

2013-06-18
OpenFlow只是一個協定,就像USB Disk所使用的USB協定一樣,真正有價值的是USB Disk裡的資料,而非這個協定。同樣的,在「以服務驅動的架構」之下,有價值的不是OpenFlow這個協定,而是透過它所建構的服務。
自從SDN(Software Defined Network,軟體定義網路)2012年開始成為熱門議題,延燒到2013年仍是各家網通廠商極力宣傳的關鍵字。筆者常在許多演講或私下場合被問到相關技術的市場概況,雖然樂見業界認同SDN的概念,但也擔心SDN淪為充斥混淆訊息的行銷名詞,非但無法呈現其商業價值,反而日後可能成為票房毒藥。

其實在今日SDN並不是一個「民生必需品」,因為多數的網路環境,沒有它照樣可以運行得很好。但是從熱門的雲端相關應用Infrastructure as a Service、Platform as a Service與Software as a Service等來看,可以發現一個共通點,那就是「Service」。

以「服務」的角度驅動網路建構所需要的環境,並且根據實際網路需要的狀態,提供程式化的服務策略及規模的需求,才是我們對於SDN的需要。

這也是當前硬梆梆的網路概念所無法支持的「以服務驅動的網路基礎架構」(Service Drives Network Infrastructure)觀念。

讀者可以思考,目前維運的網路是否真的需要這種投資。什麼樣的環境才會需要這種高靈活及彈性的網路?一定不是靜態的伺服器或是大型主機,因為這些設備就像大樹一樣屹立不搖,或許多年也不會有變動網路的需求。

但是被高度虛擬化的伺服器(Server Virtualization)可就完全不一樣了,Hypervisor根據用戶或是服務運行的狀態被動地產生、刪除、變更、搬移,越來越多應用的環境已經完全架構在伺服器虛擬化之上,這對網路營運來說就是很大的負擔,因為我們使用的網路概念就像工作了超過30年的老先生,已經跟不上這個跑在雲端上的年輕小夥子所需要的彈性和速度。

多租戶雲非SDN不可

若問哪種網路環境一旦沒有SDN就幾乎無法順利營運,目前看來,多租戶的雲端(Multi-Tenancy Cloud)環境會是首當其衝的痛苦者(Sufferer)。以下舉幾個例子,希望能幫助讀者了解這個網路層面上的苦難。

VLAN數量不足

一個L2 Domain可用的VLAN數量至多支援4094個。如果用戶使用4個VLAN,整個網路只可規劃(provision)1000左右的用戶,並需要建構新的L2 Domain繼續提供服務,但是新舊的L2 Domain卻無法合併運用,而且平均網路背板(Fabric)的運轉效率可能達不到規模的30%。

TCAM記憶體不足(Memory Overflow)

一般機架交換機(ToR)僅需要服務20台左右規模的靜態伺服器,但在伺服器虛擬化之後,即使保守以1:10的比例來看,伺服器規模也會立刻成長10倍。

加上以VLAN Trunk為基礎的便利連結方式,每一個ToR因為VLAN Trunk所帶來的ARP訊息更會呈等比級數增加,最終導致TCAM Overflow成為單點故障。可怕的是,這個問題在許多的除錯過程(Troubleshooting)中不易察覺。

服務可控度低

前面提到以服務驅動基礎架構的議題,在這裡更可以看出更明顯的差異。以多租戶的雲端環境來看,每一個租戶的服務需求各有不同,所以網路管理員幾乎不可能以人力一一應對,用戶更不可能為此等待數個小時。與時間賽跑的商業服務,需要以SDN這樣的技術,建構具有高度彈性的基礎建設,才能符合雲端服務市場需求。

本末倒置的迷思

觀察SDN議題在市場上被廣泛討論,其主軸往往圍繞著OpenFlow這個協定,但OpenFlow真的是救世主方案嗎?筆者很幸運在前幾年加入Nicira公司(現為VMware網路及安全事業群),它是全世界第一個對OpenFlow進行產品化的商業公司,主要成員也是OpenFlow發源地史丹佛大學的早期開發團隊。

某次與發明OpenFlow概念的Nicira技術長Martin Casado對談時,他說,OpenFlow只是一個協定,就像USB Disk所使用的USB協定一樣,真正有價值的是USB Disk裡的資料,而非這個協定。

其實如果讀者理解前面所提到的「以服務驅動的架構」,到此應該可以理解,有價值的不是OpenFlow這個協定,而是透過它所建構的服務。所以SDN是不是民生必需品?未來不敢說,但至少今天可能是只有特定的服務型態,才需要它的支持。

OpenFlow兩大模式

在現今OpenFlow發展中,存在著兩個不同類型,一種是Hop by Hop模式,另外一種則是Overlay模式。


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