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為什么說“混合云上，網絡能力等于云能力”

2021-02-14    分類： 網站建設

已經誕生了13年的云計算產業，如今還有什么可發明或創新的領域？市場調查和咨詢公司Wikibon的分析指出，2019年是企業部署長期云計算戰略的第一年，而隨著云計算產業進入到混合多云時代，下一個重大發明領域來自服務于企業的數據、網絡和云資源的控制平臺。所謂混合多云即今天的企業傳統IT和數據中心、私有云、多種公共云資源所構成的混合云+多云資源。在這個前提下，Wikibon強調，云即網絡。

網絡本身是云計算技術的大挑戰之一，也是混合多云的基礎。云計算在本質上理解，就是通過網絡向用戶交付IT服務，也就是增加了網絡上的業務負載多樣性，同時也讓現有的網絡更加擁擠，不論是通過互聯網或是在企業內部私有網絡中交付，都對所交付的IT服務質量、時延、性能等提出了要求。特別是企業發展的“互聯網+”業務，業務與網絡的結合越來越緊密，業務、IT和網絡之間的靈活匹配以及高效支撐，讓云網融合成為了下一代云和網絡技術的發展重點。

SDN（軟件定義網絡）和NFV（網絡功能虛擬化）是近年來興起的網絡技術新趨勢。此前，SDN的重點在于南向接口的標準化，也就是SDN控制平臺軟件與各種網絡設備的對接；隨著混合云的興起，SDN的重點轉移到對北向接口的支撐，也就是對各種混合云業務和應用負載提供靈活的網絡支撐?；赟DN重構的網絡，將推動從企業應用被動適配網絡向網絡主動、快速、靈活適應企業應用的根本性轉變。與此同時，網絡和資源的部署將打破行政管理體制和傳統組網思路的制約，轉向以數據中心為核心的新格局。

換句話說，SDN就是軟件定義網絡的PaaS層，也就是混合多云的網絡控制平臺。自2004年開始構思、2006年問世OpenFlow協議，2009年OpenFlow引申出的SDN概念入選了MIT科技評論評選的年度十大前沿技術，SDN由此獲得了學術界和工業界的廣泛認可。但SDN技術本身的定義并不清晰，隨著越來越多的廠商的實踐，SDN概念也越來越寬泛。一家來自中國的SDN創業公司云杉網絡從本質上抓住了SDN和混合云部署的關鍵：多域網包分類識別。在2020年混合多云市場爆發之際，云杉網絡也迎來了自身發展的新階段。

掌握SDN核心技術

SDN到底是不是一種技術創新？著名的咨詢公司Gartner一直拒絕提供SDN/NFV的單獨市場魔力象限，并在2015年的時候就此表示SDN只是一種網絡架構、NFV只是一種部署選擇，SDN只是以太網交換機提供的免費功能或者是按高級服務價格進行售賣，同樣NFV只是一種服務器虛擬化部署方式，而服務器虛擬化、容器和X86服務的性能提升可以提供更好的選擇，因此并不單獨存在所謂SDN/NFV市場。

（SDN云數據中心網絡架構圖）

換言之，在2015年的時候，Gartner仍然認為網絡市場是由硬件所壟斷的設備市場。到了2017年，Gartner再次發表評論，認為由于SDN概念而推動的網絡轉型，帶動了網絡市場從硬件走向軟件。如果沒有SDN鋪路，網絡分解、白盒交換機和軟件定義廣域網的趨勢將不會出現。不過，2017年的時候，關于SDN的炒作已經趨于平靜，Linux基金會OpenDaylight（北向接口項目）生態系統開發負責人將SDN視為解決具體問題而不是大平臺的一種方式，形容SDN為一場“安靜的革命”。而在2017年的時候，Gartner仍不建議企業購買單獨的SDN解決方案，同時建議IT廠商更好的將網絡與IT基礎設施平臺集成在一起。

那么，SDN究竟是否值得列為一項獨立的技術方案或技術創新？在一份2014年IEEE國際通信學術會議（ICC）上發布的論文中，提及網包分類優化是SDN的關鍵技術。這份由世界級研究型大學英國貝爾法斯特女王大學電子、通信與信息技術系學者所發表的學術論文指出：SDN與傳統網絡技術的區別在于基于流量管理網絡中的交換機、路由器等要素，從而改善網絡的可編程性、降低時延和實現更好的性能。而由于云服務的爆發式發展以及數據中心的整合趨勢，而導致運營商、IT服務商等開始大規模采用基于虛擬化的網絡變革。

網包分類是網絡設備區分和識別不同應用與協議的第一步，高性能的網包分類算法是SDN技術領域的一大課題。早在2011年的時候，云杉網絡創始人亓亞烜在其清華大學的博士論文《多域網包分類算法研究》中，就已經提出了高性能的網包分類HyperSplit和AggreCuts算法，其中：HyperSplit算法利用啟發式方法構建多域區間樹，解決了當時區間查找算法內存使用過高的問題；AggreCuts算法則利用深度為常數的決策樹結構，結合壓縮和編碼技術解決了當時空間分解算法時間性能不可控的問題。

（云杉網絡創始人、CEO亓亞烜）

亓亞烜的博士論文還提出了基于網包載荷分類的FEACAN算法，通過狀態聚類和二維壓縮技術提高了當時深度檢測算法的空間性能。在系統實現層面，亓亞烜博士論文所提出的算法分別實現于多核網絡處理器平臺以及FPGA硬件平臺上。其中，AggreCuts算法和HyperSplit算法分別在多核網絡處理器平臺上實現了10Gbps和8Gbps的吞吐率，而HyperSplit算法和FEACAN算法分別在FPGA硬件平臺上實現了超過100Gbps和40Gbps的吞吐率。

而在更早的2009年IEEE INFOCOM學術大會上，亓亞烜及其導師以及其他幾位學者共同發表了《網包分類算法從理論到實踐》學術論文，該學術論文指出：在當時之前的十年間，網包識別問題一直受到研究關注，以加速網絡接入控制、流量工程以及入侵偵測等網絡應用。經過亓亞烜等學者的研究，盡管當時已經提出了諸多網包識別算法，但大多停留在數學分析或軟件仿真階段，很少有能部署到商用設備上成為通用解決方案，該論文當時就提出了HyperSplit算法，在識別速度、內存占有率及處理時間等方面都表現出了卓越的性能。當時的這篇論文指出，當時只有HyperSplit這一種算法可以成功處理所有規則集、也是唯一在Octeon3860多核平臺搭配64位以太網交換機處理1萬條ACL規則的算法。

在Gartner的2019數據中心網絡市場魔力象限中，SDN軟硬件供應商Arista Networks高居領導者象限榜首，于思科、Juniper Networks、VMware、DellEMC、HPE等公司，并在2016年12月的時候，Arista Networks推出了革新性的Arista AlgoMatch網包分類識別算法，該高效算法專為云工作負載而設計。

實際上，不論是云杉網絡、英國貝爾法斯特女王大學還是Arista Networks，都是研究如何改進搜索網絡設備上接入規則集的算法和軟硬件方案性能，從而支持接入列表的大規模擴展，這樣就可以支撐更多的網絡工作負載，同時對網絡業務和流量進行精確和精準控制。傳統的基于TCAM（三態內容可尋址存儲器）的解決方案可以達到線速性能，但TCAM因其功耗問題、范圍前綴轉換問題等始終難以支持更大且更復雜的規則集合。

今天，成立于2004年的Arista Networks是一家與思科相抗衡的網絡設備和解決方案公司，自2014年上市以來已經達到了近190億美元市值，其核心產品CloudVision即為混合云的網絡控制平臺，核心技術即為創新的網包分類算法。毫無疑問，今天的SDN有著自己獨特的技術，而云杉網絡作為中國的SDN創業公司，一直走在全球SDN理論研究前沿。

自主創新走出中國SDN特色

云杉網絡成立于2011年12月；2012年與Nicira（NFV&SDN創業公司，后被VMware收購）同步推出基于x86的網絡虛擬化平臺；2013年2月獲得北極光創投數百萬美元的天使輪投資；2014年成為國內首個交付SDN的云平臺，全面交付網絡虛擬化、網絡功能虛擬化兩大SDN場景，還獲得美國紅點創投領投的數百萬美元的A輪投資；2016年云杉硅谷研發中心成立，同年推出DeepFlow云網分析品牌，并獲得經緯中國領投的千萬美元B輪融資；2018年完成B+輪1100萬美元的融資，由聯想創投、華創資本領投。2019年推出全新升級的NSP混合云網絡互聯與服務平臺，專注于解決企業從傳統IT架構向云架構演進過程中遇到的業務連續性、敏捷性、安全性的難題。


云杉網絡創始人、CEO亓亞烜近期接受采訪時表示，云杉網絡在2019年新增客戶數量比去年擴大了十倍，從SDN客戶的規模變化上說明了中國的SDN市場正在成熟，走向產業化。2018年以來，中國企業對于SDN的需求變得更加明確了，這就是混合云網絡的一體化管理。按照云杉網絡CTO張天鵬的說法，這就是網絡的超級控制器。SDN的方向有很多，云杉網絡則聚焦于企業的數據中心網絡領域。

實際上自從SDN的概念提出以來，SDN的實踐就比較混雜、提法比較混亂、方向也有很多，特別是由學院派提出的OpenFlow在真正落地的時候并不算成功，思科、Juniper Networks、華為、華三等硬件廠商都提出了應對方案，提出了硬件SDN。近一兩年來，隨著IT架構的快速演進，從裸機到虛擬化再到容器，短時間內出現了多種IT基礎設施和架構，而當企業應用向這些基礎架構遷移的時候，網絡往往達不到要求，特別是對網絡業務的超大規模管控，需要提供面向北向的編排服務，目前是一個新興的企業級市場。

作為一家軟件公司，云杉網絡的技術思路是將網絡分成Underlay和Overlay兩層，而Underlay為網絡硬件配置層，面向網絡業務的Overlay層則是云杉網絡創新的領域。云杉網絡對Overlay層進行了統一，形成了網絡業務層的“高速公路”，而在與網絡設備硬件方面則支持思科、華為、華三等硬件。云杉網絡自研的超級控制器可以納管不同的設備，通過超級Plug-in與不同交換機的API對接，云杉網絡自研的超級控制器所管理的范圍從單資源池網絡變成整個數據中心網絡設備和安全設備的統一納管，通過提供一個抽象的網絡平面，向下納管網絡資源池，向上提供靈活的組網和編排。

（云杉網絡產品組合）

亓亞烜介紹，美國SDN企業級商用市場（互聯網公司主要為自研）從2013年開始，中國SDN市場從2016年開始出現企業級商用市場，到2017年2018年開始進入爆發期，華為、云杉網絡等為主要供應商。SDN企業級商用市場的爆發與企業數字化轉型密切相關，中國企業數字分為三個階段：第一階段：開始是從小規模云或虛擬化開始嘗試，第二階段：自建私有云進入試生產階段，第三階段：則是上混合云和進入大規模生產環境。

（NSP網絡虛擬化方案）

云杉網絡SDN矩陣主要包括三個方面：網絡可視化、網絡自動化和網絡智能化。其中可視化產品先行一步自2016年推出、2018年產品成熟；自動化產品則從2018年開始研發、2019年完成產品化；智能化產品為網絡分析與網絡服務，將于2019/2020年推出。云杉網絡產品主要適合企業數字化轉型的第二和第三階段，當前中國前500強企業開始陸續進入到第二階段，由此印證了云杉網絡在2018年到2019年的業務快速進展。

（NSP混合云網絡編排方案）

亓亞烜強調，所謂面向云的網絡虛擬化或軟件定義網絡有三種形態，即云上網絡、云間網絡和云下網絡，而云杉網絡則是目前云上網絡的中國市場唯一技術供應商。云上網絡，主要是面向私有云和混合云環境，把網絡資源抽象成服務向上層應用交付網絡，這就是“超級控制器”，而“超級控制器”本身即云服務而不是硬件形態。張天鵬表示，云杉網絡的SDN控制器全部為自研，并沒有采用開源的軟件，這主要是因為云杉網絡剛開始做SDN的時候，相關的開源軟件遠不成熟，而全自研就能夠掌握產品演進的速度，有需求時能靈活調整。

（NSP數據中心邊界服務方案）

多數企業上云的過程中背負著不同程度的歷史包袱，通常也都面臨網絡的統一規劃和長期演進問題。針對企業上云過程中IT架構的特點，云杉網絡推出NSP產品，聚焦于多云互聯、網絡邊界服務及相關的網絡運維問題。根據企業現有的IT和網絡環境，NSP通常有如下三個功能場景：網絡虛擬化，采用網絡Overlay方案，為企業的新建資源池提供虛擬網絡服務；網絡編排，面向多資源池場景，提供統一的邏輯網絡；網絡服務，為網絡邊界（包括ISP和DCI接入）提供統一納管的服務平臺，可對企業現有的物理網絡設備和安全網絡設備進行統一管理和抽象，實現網絡服務的自動化交付，解耦不同廠商網元設備帶來的復雜性。而DeepFlow以云網絡流量數據的Flow信息采集、處理、分析為閉環，主要解決云數據中心網絡的智能運維、精細運營、安全告警等難題，DeepFlow的優勢包括可以輕松管理1000節點以上規模集群、填補數據中心傳統監控手段無法采集虛擬流量的空白，而高效的包過濾和壓縮算法以及流量回溯能力可以快速定位故障、還原事故現場，一站式解決運維排障的難題。

亓亞烜介紹，簡單的理解云杉網絡SDN解決方案的特點就是三個“百倍提升”。首先是網絡部門效率提升百倍：網絡部門原來一天只能處理50個工單，云杉網絡SDN可以實現5000次工單，提升網絡部門工作效率百倍，特別是讓業務部門感受到網絡交付變成自服務；其次是安全能力提升百倍，云杉網絡SDN的監控粒度從交換機推進到容器、虛擬機等，將網絡的監控能力提升百倍，讓業務輕松實現等保2.0等；第三為診斷能力，企業IT環境中的虛擬化實例增多了、網絡接口也百倍的增多，但云杉網絡SDN可讓診斷效率從幾個小時變幾分鐘、上線從幾天到幾分鐘，讓網絡像云一樣可用、好用。

相對于國際廠商的整體軟硬件和管理解決方案，國內的SDN解決方案更傾向于“廠商設備（通常含控制器）+部分功能客戶自研+類似于云杉網絡的第三方控制器、分析器軟件+其它第三方應用層分析工具”所形成的組合。亓亞烜強調，對比國際上的網絡監控、采集和分析等同類型產品，云杉網絡的DeepFlow性能是其二到四倍，而NSP控制器編排能力則達到國際先進水平。實際上正是因為國產自主可控的要求，給予了云杉網絡以一個歷史性的發展機遇。而云杉網絡自身的研發能力也很強，例如自研了時序數據庫，消耗的計算資源為同類型產品的1/4。

總結而言，各種網絡虛擬化、軟件定義網絡技術，其本質就是理解網絡設備中流經的數據包并對其進行實時和及時的轉發，“虛擬”的關鍵就在于正確識別數據包后再按照新的邏輯進行轉發，而數據包的識別在于網絡設備接入規則表（主要包含路由器訪問控制列表ACL、防火墻策略和Linux IP Chains規則）的快速搜索和匹配。網絡設備一般都有嵌入計算單元但容量和處理能力有限，如何在有限處理能力下對一張有著數千甚至數萬規則的列表進行快速搜索、查找和匹配，而不影響上層應用的整體體驗，這就是核心算法技術能力。特別是在混合多云環境中，網絡承載的業務變得更加復雜、規則集更加龐大，哪家SDN公司的算法性能更好、效率更高、計算結果更可靠，哪家的SDN軟件解決方案就更能解決實際問題。

當前名稱：為什么說“混合云上，網絡能力等于云能力”
文章地址：http://m.newbst.com/news39/100939.html

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