SDN及云计算平台中的网络性能优化

你知道吗？当你部署IaaS云计算平台时，就已经在应用SDN了。你知道吗？云计算平台可以在vSwitch和physical Switch之间无缝切换。你知道吗？当前的云计算平台的网络部分有很大的优化空间。本文就带你了解这一切。

一、没有SDN，就没有云计算网络

SDN起源于校园网络，发扬光大于数据中心。但现在看来很多人对后一句话并没有真正理解，如果你不服气，你能回答我这个问题吗：为什么说SDN很适合数据中心？我相信很多人对此都不甚了解。我这么说有一个依据，因为工作的关系，我跟国内不少做云平台的技术和管理人员聊过，包括提供公有云、私有云服务的公司以及企业内部私有云网络的研发和运维部门 的员工，有很多人跟我说过这样一句话：我们目前还没有开始使用SDN，但正在研究，也许以后会考虑吧。这句话暴露了当前很多从事云计算网络研发和运维的技术人员，对SDN在云计算网络中的应用并不清楚。

实际上，当你的数据中心在部署云计算平台（如OpenStack）时，就已在应用SDN了。先来看看OpenStack的网络组件Neutron的整体架构（如图1所示）。

这个架构，逻辑上可以分为三个部分。最上面的一部分是OpenStack的控制平台，它通过用户操作直接或者间接向网络组件Neutron发送标准的命令。 第二层是Neutron组件，它通常是位于一个独立的控制节点上（一台服务器），它有一套标准的API对应上层应用发给它的每个命令，这些API包括 create_network、create_port、create_subnet等创建多租户网络以及创建Firewall、Load Balancer等各种业务的API。这套API从SDN的架构来看属于北向接口。在Neutron组件内部有很多个不同的插件（plugin），这些插 件大多数都是vSwitch插件，例如OVS、Linux Bridge和OpenFlow Controller等，也有部分硬件交换机插件，目前已经存在的包括Cisco、Arista和Mellanox，相信后面还会有公司会提交。用户可以 选择自己的网络使用哪种方式，然后选择相应的插件，这些插件会处理Neutron API调用，将它们转换为每种插件对应的switch所提供的API调用，然后通过各自定义的方式，发消息去调用虚拟交换机或者物理交换机提供的API， 这套API从SDN的架构来看属于南向接口。

我们再回过头来看看SDN的定义。SDN有很多属性，每个人理解都不同，正是因为如此，所以很 多人对于某一项技术是否是SDN看法不同。实际上，有很多属性是伪属性，它们并不影响对某项技术是否是SDN的判断，比如是否用了OpenFlow，是否 有标准化的编程接口，是否使用了物理交换机，都跟是否是SDN无关。在我看来，SDN有三个核心属性可以用来判断一个技术是否是SDN，这三个属性包括控 制与转发分离、开放的编程接口、集中化的网络控制（关于这点会有歧义，这里集中化网络控制，并不意味着Controller必须是集中式架构，也可以是分 布式的，只是说，所有参与控制的Controller，在被控制的交换机看来，逻辑上只有一个）。

然后我们再来看一下 OpenStack（别的云平台也一样）是否符合这三个要求。

第一，OpenStack架构中，控制面都是在OpenStack逻辑中（图1中的第一层和 第二层），而转发面则在虚拟交换机或者物理交换机中，绝对的控制与转发分离。

第二，无论是南向还是北向，都有开放的编程接口。

第三，集中化的 OpenStack控制平台控制着网络中多台服务器和交换机。所以无论从哪个方面看，OpenStack都是标准的SDN架构，OpenStack就是一 个超级Controller。

可以说如果没有SDN的理念，就没有OpenStack，你能想象交换机（物理或者虚拟）如果不提供编程接口 出来，OpenStack怎样灵活控制网络吗？特别是网络虚拟化的引入更是离不开SDN的协助（但网络虚拟化不等于SDN，不要搞混了）。而SDN确实为 包括OpenStack在内的云平台提供了无可替代的便利，让云平台的自动化操作成为可能。所以现在可以回答最开始的问题了：为什么说SDN非常适合用在 数据中心？其实更准确地说，是适合部署了云计算网络的数据中心，因为云计算网络要协调的资源非常多，引入一个业务要执行的操作非常复杂，靠手工去操作，一 方面容易出错，另一方面耗时太长，所以需要借助工具进行自动化部署，而使用了SDN的云管理平台使得这一切成为了可能。以后如果再有人问你SDN到底有什 么用，有什么是SDN能做而传统网络设备做不了的，给他讲讲这个例子。

但为什么还是有很多做云计算平台的人不认为自己使用了SDN呢？我归 纳了一下，大致有三种原因。

第一种，这些人不了解OpenStack Neutron的架构和工作原理，自然就不清楚。就像我在没有深入研究Neutron之前，也不清楚这一点。

第二种，很多人潜意识里面觉得没有用到 OpenFlow，就不能算用了SDN。前面提到，用不用OpenFlow并非是否是SDN的判断依据，因为OpenFlow只是SDN的其中一种实现方 式。

第三种，有人潜意识里面觉得我都用的是OVS，没有涉及到物理交换机，就觉得不能算是SDN，或者是觉得没有全网都用SDN，只是在网络边缘用到了， 不能算是部署SDN了。这一切都是误解，归根结底还是属于对SDN的本质或者OpenStack架构看得不透彻。

对于云计算网络的用户来 说，他们看不到SDN，但这并不代表他们没有享受到SDN带给他们的好处。现在大多数公有云平台的用户都是自助服务的，他们自己创建虚机，自己创建虚拟网 络，自己创建虚拟路由器，自己创建防火墙等，谁在底层支撑着这些动作的顺利执行呢？是SDN架构！没有SDN，就没有这一切！SDN的最高境界就是用户在 享受着SDN带来的便利却并没有意识到自己使用了SDN。