數據中心網絡的SDN用戶價值

時至今日，SDN的發展🌠已經歷了十余個年頭。中國的網絡生態經過云計算和大數據的洗禮，SDN的旁觀者和先行者們早已心有千✤千結。本文記述了近日北京“SDN茶話會”上與會者從用戶業務視角出發，追尋SDN價值的一些探討。

SDN在WAN中的價值之體驗性

1）SD-WAN的背景與應用

WAN（Wide Area Network）是指分布在不ꦅ同地理位置，連接多個LAN的私有通信網絡。在企業網絡中通常由一個多功能路由器將LAN接入到WAN中，一個WAN通🌼常包括了總部、分支機構、托管設施、云服務等之間的網絡互聯。在不同的WAN之間的連接包括有線和無線兩種。

傳統的專線業務如MPLS、T1等價格比較昂貴，企業處于對成本和開通速度的考慮，期望運營商能夠滿足在WAN業務上的新需求。隨著各種公共云服務的興起、SDN和NFV技術的出現，讓新增網絡服務不再依賴專有硬件，簡化了配置和維護成本，提高了部署速度，于是SD-WAN應運而生💙。

SD-WAN（Software-defined WAN）, 通過利用虛擬化技術，應用級的策略和overlay網絡，可能還有on-site的CPE設備，能夠實現下面兩個目的：1）綜合利用多條共有或私有鏈路，讓普通鏈路能夠達到專線的網絡質量，降低了流量成本，提高了帶寬。2）根據現網情況及配置的策略，自動選擇最佳路徑，𝓰實現負載均衡，保證了網絡質量。據Gartner統計，至2019年底，SD-WAN在企業中的部署꧒將會增長到30%。

2）SD-WAN的體驗與價值

在網絡領域，無論是從業務到運維，為保證一個好的網絡體驗，就需要讓客戶感受到三重緯度的與眾不同：

一度體驗：速度快，帶寬要足夠大。作為信息的高速公路，帶寬就像車道，帶寬增加帶來的用戶的直觀感受十分明顯，這也是提升SD-W🐬AN服務水平的基礎。

二度體驗：高可用、高可靠性。簡單地說，信息高速公路雙向車道要保持暢通，遇到車禍、擁堵或其他中斷情ꦓ況，能及時感知并切換到其他暢通的線路，不能對客戶的業務造成影響。

三度體驗：具有安全的ꩲ要求，同時具有敏捷性。除了🐽提高網絡利用率、降低使用成本，用戶從業務訴求出發，對安全性和敏捷性也有相應的要求。

以時下流行的應用為例，SD-WAN的用戶體驗將直接影響業務的創新和發展。比如，當前最火的網絡直播，用戶對卡頓、延遲的要求極高，在一些競技比賽項目中，超過300毫秒的延遲將直接決定賽事的輸贏，而網絡直播業務如果出現卡💝ಞ頓，用戶的流失幾乎不可避免。SD-WAN的興起，旨在為企業提供分支與分支、分支與數據中心、分支與云之間的隨需互聯，為企業關鍵應用進行智能選路和加速，提高業務的穩定性和連續性，打造極致的業務體驗。

SDN在異構數據中心的價值之自運營

隨著云計算的發展和落地，越來越多的用戶將各種不同類型的業務部署ꦓ到云端，接入設備的類型和數量、不同業務的網絡流量等也在快速增長，如何在數據中心使用和管理好這些數目龐大、類型各異的網絡信息，成為了數據中心網絡的巨大挑戰。

1）數據中心網絡的變遷

數據中心網絡架構的改變是業務發展推動的結果。在網絡拓撲結構上，為了減少帶寬收斂比，增加網絡性能。經典的數據中心網絡✅采用“核心-匯聚-接入”這種傳統的三層架構，隨著云計算的發展、計算資源的池化，為了滿足計算資源任意分配的需求，大二層的網絡架構隨之誕生，大二層網絡架構雖然使得虛機網絡能夠靈活創建，但是帶來的廣播風暴問題也是顯而易見的。隨著谷歌、Facebook等互聯網巨頭大型網絡的建設，一個融合了OverLay的Spine/Leaf的網絡架構呼之欲出。

對于大部分企業和組織來說，其數據中心的規模在沒有達到網絡巨頭的規模前提下，必然要從🍬自身業務出發，從技術能力、運營成本、資源利舊、戰略規劃等方面綜合考量，從操作自動化、硬件白盒化、技術創新和成本優化幾個方面改進數據中心的網絡運營。

2）異構數據中心的自運營網

通常情況下，大部分的組織和企業需要的是一個更加智能化的網絡平臺，使用戶能夠根據業務需求，基于意圖來創建和管理自己的網絡。IBN（Intent-based Network，基于意圖的網絡）技術的出現，被業界認為是對網絡管理方式的一個重大轉變。美國新銳創業公司Apstra在“SDN茶話會?北京站”上分享了如何通過操作系統（AOS?）的方式來實現基于意圖的網絡，AO🗹S?通過自我配置、修復和防御來自動化網絡基礎設施和服務的整個生命周期。

以常見的網絡創建需求為例，當用戶需要一個新的業務網絡來支持1000臺服務器的Openstack云部署時，用戶根據AOS?的模板或者自定義選項，設置諸如服務器要求10G帶寬、支持雙連接、1:1收斂比等參數，AOS?即可為此建立一個網絡：通過IP Fabric來連🦂接所有應用程序，保證冗余和大量的帶寬，ꦐ在其余的網絡配置參數中選用業內標準最佳實踐。

SDN在DCN的價值之數據與智能

1）SD-DCN的背景與應用

數據中心是云計算的核心基礎🗹設施，電信運營商不斷利用其IDC數據中心打造云計算戰略，我國各地方政府一直積極建造數據中心以促成云計算產業落地。作為SDN的主要服務對象，網絡應用才是最能體現SDN這一全新網絡架構的價值之處，云數據中心則是最重要的SDN應用場景。云數據中心網絡不但是互聯網服務公司和網絡運營商重點關注的領域，而且成為各國政府、學術界、標準化組織和設備商共同關注的焦點。

SDDC的長期目標是將其轉༺變成可以提供給最終用戶/消費者的服務。創建軟件定義的云數據中心網絡基礎設施，是提高網絡性能、實現多租戶網絡共享以及控制網絡能耗的基本保障。SDDC為企業提供自己的私有云，讓他們在托管數據時有更多的控制權。SDDC在核心硬件資產上超越傳統的抽象層，因此一些專家認為，采用SDDC可以更安全地選擇云。

數據中心成千上萬的機器需要很高的帶寬，如何合理利用帶寬、節省資源、提高性能是數據💞中心的一個重要課🧸題。2012年7月，VMware重金收購Nicira進軍數據中心網絡市場，其他傳統網絡巨頭如Cisco、Juniper等也紛紛收購相關創業公司，迅速切入數據中心網絡市場。

2）SD-DCN的體驗與價值

研究表明，由于當前的云計算任務往往伴隨著服務器之間密集的數據交互，網絡資源已經成為影響云計算服務質量的瓶頸資源。云數據中心提供不同類型的云計算ꦿ服務，為了提高云計算的服務質量，非常有必要針對不同的應用需求對網絡功能進行靈活配置。在給定硬件設施條件下，盡可能通過軟件技術來優化云數據中心網絡資源利用率，既是云計算模式的內在技術需求，也是提高云計算性能和用戶體驗的外在需求。

虛擬數據中心網絡的整體開銷優化不簡單等同于帶寬資源的優化，也與數據流的路由選擇有關系。在橫向擴展的云數據中心網絡架構下，數據中心網絡拓撲都具備明顯的層次化特點。因此可以利用服務器的空閑磁盤空間，對讀取的數據進行緩存，大大增加每個文件的副本數量。這種泛在緩存的存儲系統優化方法，不但可以大大減小每個數據流的平均網絡路徑長度，還可以減少數據熱點，從而增大數據中心的網絡💯吞吐率，并提高分布式存儲系統的性能。

虛擬數據中心💜網絡的開銷包含計算資源開銷和帶寬開銷兩部分。為了設計優化虛擬數據中心網絡開銷的虛擬機遷移方案，需要網絡控制器能夠感知虛擬機之間的通信流量或帶寬需求。在軟件定義的可定制網絡中，可以通過網絡控制器維護全局網絡拓撲信息、云租戶的身份和位置信息、租戶的資源占用信息等，為實現云數據中心網絡的虛擬化管理提供靈活的控制平臺。在軟件定義網絡框架下，網絡控制器和存儲控制器可以進行有效的交互，從而實現高效的聯合優化，在不增加鏈路和帶寬資源的前提下꧙，通過軟件實現網絡容量提升，這一點在蘇州國科數據中心得到了進一步的實踐驗證。蘇州國科數據中心總經理助理顧文彬先生在“SDN茶話會?北京站”上分享道。

SDN在DCN的價值之業務畫像

數據中心的流量總的來說可以分為以下三種：

南北向流量：數據中心之外的客戶端到數據中心服務器之間的流量，或者數據中心服務器訪問互聯網的流量。

東西向流量：數據中心內部的流量。

跨數據中心流量：顧名思義是指數據中心之間的流量，例如數據中心之間的災備、專線接入互聯等。

思科發布的白皮書報告顯示，2020年全球數據中心東西向流量占比將超過80%，而早期數據中心的流量80%為南北向流量。隨著云計算的到來，越來越豐富的業務對數據中心的流量模型產生了巨大的影響，如搜索、并行計算等，當需要大量的服務器集群系統協同完成工作時，導致服務器集群內部的流量變大，數據中🐷心網絡流量由“南北”為主轉為“東西”為主。

1）異常流量與業務畫像

云數據中心的網絡異常行為不僅會對網絡設備造成不當的嚴重負荷，同時也極大地影響了云用戶的使用體驗，輕則﷽造成客戶投訴、重則導致客戶流失。云計算環境中的多租戶使得業務千差萬別，再加上繁雜的第三方托管和專線接入，使💎得云數據中心的網絡分析和異常行為定位極其困難。例如，某直播公司，其數據中心峰值流量為1.6T，但是互聯網帶寬只占400G，剩下的全是專線、CDN流量等。

從運營的角度來看，🎐數據中心正在從提供資源向提供產品或服務進行轉變。市場趨勢表明，流量分析是云平臺的運營方及其租戶迫切需求的一項產品或服務，流量分析在用戶的決策控制中扮演著極其重要的角色。假以時日，流量分析就會成為云數據中心運營的壓力和瓶頸，客戶遇到任何網絡的問題就會將電話打上💧門來。

2）流量分析的體驗與價值

云數據中心提供不同類型的云計算🧸服務，其中幾個典型的流量分析應用為：精準計量和容量規劃；業務畫像與流量拓撲；物理、虛擬網絡的關聯分析；性能量化與分析；安全分析。

多年來業界對SDN的看法不一，但實踐證🦂明SDN需要“大腦”才能使網絡的控制更合理、有效。隨著IBN的出現，網絡流量的采集、分析和控制要閉環的看法已經成為共識，中美也因此涌現出一🦋批相關的創業公司。

毫無疑問，數據中心網絡流量的分析要面向運營者、面向業務。數據中心用戶最關心的三個要素是效率、成本和效果。因此，數據中心運營者要從技術、流程和組織三個方面全面變革，樹🎃立云計算、大數據和人工智能領域典型應用，打造未來智能的云數據中心。