SDN大趨勢：控制器整合

在軟件定義網絡(SDN)中，控制器是網絡架構中至關重要的一個點，它處在網絡應用和網絡設備之間。對網絡專業人士來說，集中化的控制器擔負著控制平面的作用，而控制平面就是傳統上各種分布式路由協議如BGP和OSPF等駐留的所在。

目前，我們仍處在SDN的初期階段，眾多的組織和廠商都在想方設法力圖控制或者支配SDN的發展，因此出現了大量可供選擇的控制器也就不足為奇了。一般而言，SDN控制器可以分成如下一些類別：

● 科研用SDN控制器項目

● 廠商支持的開源SDN控制器項目

● 有特定用途、廠商專用的控制器產品

事實上，一些剛剛知道SDN的用戶可能會因為選擇的眾多而不知所措。

但如果作更進一步的審視，我們就會看到在SDN控制器市場上，有一個趨勢逐漸清晰——那就是控制器的整合。盡管仍然有很多不同類型的控制器在售 賣，但卻開始緩慢而明確地看到了兩個關鍵性的集合點，而且都是在開源社區出現的。一個是Linux基金會的OpenDaylight(ODL)項目。另一 個則是ON.Lab的開放網絡操作系統(ONOS)。

這種整合趨勢是SDN發展進程中非常重要的一步。

●控制器太多已經阻礙了SDN在企業中的普及。因為在初期階段，很好有企業會去押寶某個SDN控制器，尤其是還要圍繞該平臺構建一個新的業務策略，這就更得慎而又慎了。因此，整合就意味著企業可以作出選擇，依靠某個控制器長期運轉了。

●對互操作性感興趣的廠商也會因控制器太多而受到影響。但是，隨著ODL和ONOS被廣泛接受，廠商便可選擇其中一種來開發自己的控制器，又不會冒自己的產品最終可能成為孤兒的風險。

●一些SDN應用開發商早就在采取“坐等”的態度，因為要支持一個能在多種控制器平臺上運行的應用，時間和資金成本都不會少。一旦整個行業基本穩定在ODL和ONOS上之后，應用開發商便可為這些平臺推出相應的產品。

此外，科研用SDN控制器項目也并非什么貢獻都沒有。科研院所在這方面的努力至少在概念驗證、嘗試各種新的想法方面是很有用的。只不過它們不是為規模化工作而設計的，也不可能適用于企業或服務提供商可能有的所有SDN用例。

另外，某家廠商所設計的垂直整合型控制器一般只用于它們自己的生態系統，它需要特殊的堆棧，在統一的產品線中才能工作。這些廠商專用的控制器不太可能長期存在下去，因為它們總是有可能需要與其他廠商的產品相互集成或者互操作。

這并不是一件壞事。在用戶的網絡中有空間可以容納不只一臺控制器，這主要取決于想要解決的問題以及所使用的產品。不過讓人感興趣的是，有一部分整合運動來自廠商。有不少廠商主要基于開源項目，特別是基于OpenDaylight來開發自己的控制器。

下面我們就來看一看整合趨勢下的這兩種SDN控制器的發展情況。

1、OpenDaylight(ODL)

OpenDaylight項目形成于2013年，可以說是一個開放的廠商聯合體，主要目的是要研發模塊化SDN控制器。這個項目是真正開源的，任 何人都可以貢獻有用的代碼、文檔、或想法，共同利用IRC論壇參與項目，尤其可公開訪問各類會議、維基條目等等，來推動項目的進展。

ODL對自己初期的巨大成功相當滿意，而且還不斷有廠商加入進來，貢獻代碼，參與治理進程。ODL剛剛慶祝了兩周歲生日，在此過程中，它所取得的幾個關鍵性成就包括：

-20個ODL用戶組，成員多達千余人

-實際部署案例，涉及各類組織，如科研院所、電信廠商以及政府部門等

-對基于YANG的建模逐漸達成了一致，YANG是一個描述網絡設備的配置和狀態的標準(IETF)模塊化方式

-設置策略，力圖將現實世界的商業策略轉換成網絡配置

對于策略設置而言，雖然大多數人都認為，必須以可編程方式去定義含義不清的策略概念，但是策略本身充滿著挑戰。要將一個策略概念翻譯成一個特定的 任務要求，就需要在具有不同功能的各種網絡設備之上構建一個復雜的抽象層。這一抽象層的目的是：如何才能最好地表達出策略意圖?如何最好地抽象出該意圖? 在定義策略時，需要哪些配置步驟去滿足這種有著特定表述方式的，或者僅僅是有暗示內容的策略呢?又該如何讓設備自己去決定怎樣滿足策略的要求呢?

這些都是很復雜的問題，好在ODL就是行業內一個探討策略定義的重要項目之一。OpenStack的Congress項目也是聚焦策略定義的另一個關鍵的開源項目。思科同樣表達了它對策略定義的觀點，并向開源社區提交了它的OpFlex協議。

雖然有人批評ODL的成員“廠商太多，用戶太少”，但ODL已部分解決了這一問題，成立了一個ODL咨詢小組。ODL的執行董事Neela Jacques對該咨詢組的表述是，“匯集了業界的思想領袖、工程師，以及領導著金融、企業、電信和云服務商的頂尖架構師們。”該小組將為“路線圖、功能 優先順序以及用例的開發提供指導。”因為ODL的所有會議都有記錄，因此咨詢小組的所有討論內容都是公開的，任何人都可以查閱。

ODL一直在持續不斷地進行軟件升級，但主版本只發布過兩個，即2014年2月發布的氫(Hydrogen)版和2014年9月發布的氦(Helium)版。目前最新的版本是2015年3月發布的氦-SR3。

該項目的發展勢頭很好，不斷有新的代碼在開發和維護，不斷有大量的合作伙伴加入進來提供各種支持。不過更讓人感興趣的事實是，有些廠商正以ODL為基礎開發他們自己的控制器。

例如博科的Vyatta控制器就是基于OpenDaylight開發的。博科正計劃將控制器代碼回饋給該項目以便改進ODL。極進網絡的 OneController也是基于OpenDaylight開發的，而且已經有用戶在其網站上進行部署了，例如康涅狄格州的恩菲爾德小鎮，還有瑪麗山大 學等。

思科的開放SDN控制器同樣是基于OpenDaylight開發的。思科一直是該項目的主要貢獻者，同時也是白金合作伙伴，其他白金合作伙伴還有博科、思杰、戴爾、愛立信、惠普、英特爾和紅帽。

還有兩款面向運營商的OpenDaylight控制器是Ciena的多層廣域網控制器和ConteXtream的ContexNet。當然還有其 他廠商基于OpenDaylight開發的控制器，這些都說明OpenDaylight正在被業界廣泛接受。而且，企業和服務商的用例也開始出現。

2、開放網絡操作系統(ONOS)

然而，正獲得業界廣泛支持的并非只有OpenDaylight這一個開源控制器項目。最近幾個月來，ON.Lab的開放網絡操作系統(ONOS) 項目也已引起了業界的廣泛興趣，且有了長足的進步。根據ON.Lab最新的一份簡報透露，在ONOS打算解決的一些關鍵問題中，最明確的一個問題就是應用 擴展。SDN控制器的可擴展性一直是眾多網絡所擔心的一個問題，更是服務商尤其擔心的問題。

為什么控制器的擴展會成為一個問題?因為在單個x86盒子上運行的控制器應用會受到諸如本地CPU、內存、總線架構和存儲I/O等能力的限制。一 旦單一系統出現性能瓶頸時，該應用不可能跳出盒子去運行。要想讓只為單一盒子運行而設計的應用進行擴展，就需要一個規模更大的盒子。網絡從業者都知道，這 意味著需要一個頗具顛覆性的升級過程。將一個應用遷移到一個更大的盒子上是一種挑戰，即便在虛擬計算環境中亦是如此。

分布式計算系統是通過將應用以跨多個系統的分布方式運行在一個邏輯架構中來解決擴展問題的。擴展應用就意味著要增加更多的系統，而不再只是升級單個的系統。

ONOS的目標是創建這樣一個SDN控制器，它可以處理每秒高達100萬條的路徑設置，以及每秒多達600萬次的網絡狀態操作。換句話 說，ONOS控制器需要面對如何定義一個非常龐大的網絡路徑庫及其變化的問題。單盒架構已經無法適應這樣的需求，于是帶有分布式控制器架構的ONOS就應 運而生了。

這并不是說其他的SDN控制器架構不重視擴展的需求。有些SDN架構可通過創建多個SDN域，然后進行聯邦治理來處理負載的分布問題。在這種架構 中，每個域由一個單獨的控制器集群來管理，控制器集群負責與其他的域交換數據，從而形成一個聯邦。這不是分布式計算模式，而是一連串管理各個域的集中化控 制器集群彼此間相互通信而已。

而ONOS控制器架構則遵循著一種真正的分布式計算模式，這個集中的控制器操作系統是跨多個控制器節點分布的。乍一看似乎跟上述系統差別不大，但這微妙的差別卻非常重要。有了ONOS，一個單一的、分布式的ONOS實例便可維持一個網絡狀態的統一的全局視圖。

ONOS與ODL的明顯差異化還表現在其目標客戶群為服務商。雖然它并不排斥企業用戶，但其中的很多網絡架構看上去都與服務商的網絡架構相 似，ONOS也和眾多的服務商一樣擁有全球化規模和超高節點連接。ONOS還從一開始就宣稱它會讓廠商的最終用戶們參與進來，這對ODL來說是個不小的沖 擊，因為業界一直在詬病后者太過于廠商驅動了。

雖然企業的IT部門不太可能采納ONOS，但至少在今天看來，這種分布式控制器架構還是令人印象深刻的。感覺ODL存在SDN擴展瓶頸的企業也許會想在其環境中測試一下ONOS，看看這種架構能否滿足他們的需求。

ONOS在2015年3月發布的第二版叫黑鳥(Blackbird)。ONOS的第3版叫紅衣主教(Cardinal)，2015年6月2日起可用。ONOS意圖讓自己的發布周期比ODL更快(大約每季度一次)，盡管其中沒有太多可以像ODL的主版本那樣的“新的”內容。

ONOS的一些現實用例也已經可以看到，例如前不久在Internet2一些區段網絡中的部署。參與ONOS的重要廠商和機構包括 AT&T、NTT、SK電信、Ciena、思科、愛立信、富士通、華為、英特爾、NEC、開放網絡基金會(OpenFlow的維護機構)、 Infoblox和其他一些企業等。

ONOS另一個讓人感興趣的地方就是它與OPNFV項目的關系，這一項目正在為服務商使用網絡功能虛擬化(NFV)構建一個框架。ON.Lab在 今年5月8日宣布已批準啟動了一個項目，將打通OPNFV框架和ONOS。這樣的合作非常及時，因為OPNFV也正處于初期階段。雙方的合作意味著 ONOS有可能很好地映射到OPNFV的構建中去，如此而形成的平臺將能夠讓服務商們既可以擁有擴展性，又可擁有功能性。

3、整合對用戶意味著什么?

對于網絡服務的消費者來說，SDN控制器的整合至少可以提供兩個關鍵性的好處。

開發者們現在可以毫無顧慮地開始編寫SDN應用了，因為他們對未來將使用什么樣的控制器心中有底了。他們編寫的應用既可以在ODL的開源發行版本上運行，也可以在網絡廠商們基于ODL所推出的各種控制器上運行。這就等于說，編寫ODL應用是一個值得進入的市場了。

當然，這也并不是說未來為一些專用的廠商控制器(例如思科的APIC或者惠普的VAN)編寫應用是不值當的，只是說這些廠商專用的控制器只代表一 個較小的市場，應用開發者們要想靠它們賺大錢是不太容易的。而對于網絡服務的消費者來說，既然ODL尚在初期階段就有了這么好的市場滲透率，那么隨著時間 的推移，他們就能看到越來越多的SDN應用在市場上出現。

今后，業界的努力將確定SDN如何發展以及如何運營。我們可能需要超越只對技術細節的關注，轉而關注對運營影響的研究。SDN對廠商來說之所以一 直未能形成一個市場，就在于現在的SDN并不是很多用戶覺得他們想要的那種樣子。換句話說，SDN本身可能并不是一個賣點。相反地，SDN只是提升運營效 率，增加網絡新功能的一個催化劑。

概括而言，SDN就是一組工具，你可以對它感興趣，但普通的網絡從業人員要想從中獲益卻并不容易。而控制器的整合就意味著業界對這樣一種SDN架 構的普遍認同，這種架構可允許來自眾多廠商的復雜的和成熟的SDN產品形成一個市場。當這種情況出現時，我們就將會看到SDN被廣泛采用。

但我們也不能高興得太早。當廠商與最終用戶共同創建SDN的長遠未來時，關于SDN的各種爭論仍將繼續，所采取的立場或提出的建議仍然會有得有失。不過一些初期的成果已然浮現，在接下來的12個月內，SDN的發展將帶來各種美好的承諾。