Openflow網絡虛擬化的探索
“互聯網之父”文頓-瑟夫在創建了43億個IP地址之后,不知是否預料到互聯網發展如此之快,短短四十年,人們就要面對IPV4地址枯竭的現實。于此同時,隨著互聯網的進一步發展,用戶對于網絡性能的要求進一步提高,越來越多復雜的功能例如OSPF、BGP、組播、區分服務、流量工程、NAT、防火墻、MPLS等都被紛紛塞進了路由器等交換設備里面,從而使交換機不堪重負。這時,有人提出,如果能有一個開放接口、支持控制的交換標準該有多好?就像計算機領域有一個簡單可用的硬件底層(X86指令集),那么網絡是不是也可以復制計算機領域的成功呢?于是,OpenFlow便應運而生。
OpenFlow由斯坦福大學和加州大學伯克利分校領導的大學聯盟所發起,他們的初衷是讓研究人員可將企業級以太網交換機作為定制構件用于大學的網絡實驗。他們希望服務器軟件能夠直接訪問交換機的轉發表,因此他們研發了OpenFlow協議。該協議用于修改、轉發、排隊和剝離匹配數據包的基元。OpenFlow與用于網絡的x86指令集相似,可創建在軟件層上,也就是說用戶可以定義數據流并偵測這些數據流以何種途徑通過網絡,且上述過程完全無需涉及底層硬件。
在OpenFlow網絡中,L2交換機的許多控制平面功能,如生成樹協議、MAC地址學習等均由服務器軟件而不是交換機固件決定。早期研發人員在定義協議時想的更遠,他們允許OpenFlow控制器和交換機執行許多傳統的控制功能(如路由、防火墻和負載平衡)。說得簡單點兒,人們想要控制Internet,最直接的辦法就是控制網絡中最為關鍵的節點--交換設備,一旦可以實現這一目的,那么所有的流量便可以為我所用,這時便需要有一套開放接口、支持控制的交換標準,而這便是OpenFlow。目前,OpenFlow協議已經走出大學實驗室。
OpenFlow是把網絡流量的控制權從基礎設施交換機和路由器等手中收了回來,交到了網絡所有者、個人用戶或個別應用的手中。用戶有了這個控制全便可制定策略,為工作流尋找有可用帶寬、低延遲或低阻塞,低跳數的路徑。
業界對OpenFlow的前景看法不一。有人認為OpenFlow對于數據中心、私有云以及園區網的負載均衡、流量控制和虛擬網絡特別有用,因為在這些場合中,網絡設備和虛擬機會成倍增加,使網絡拓撲不堪重負。有人認為,OpenFlow之于網絡有點兒像VMware之于虛擬化,它可以對由相互不兼容的路由器和交換機構成的網絡進行統一控制。不過Openflow可謂網絡虛擬化領域中重要的探索。從目前的行業趨勢來看,網絡設備廠商思科對Openflow的態度仍然不明朗,業內分析思科可能是基于Openflow這樣開源的SDN(軟件定義網絡)被廣泛接受,思科很可能失敗。與思科這種低調的態度表示,惠普把 OpenFlow作為了網絡份額穩步攀升的發力點,HP更是16款以太網交換機產品中支持OpenFlow,以試圖在OpenFlow市場分得一杯羹。此外,IBM和NEC在龍年伊始,宣布聯合向用戶提供OpenFlow交換設備,合作開發OpenFlow交換機和軟件定義網絡。
雖然IBM并不是主流網絡供應商,但是它是世界上***型IT供應商之一,也有很長的網絡產品研發歷史。IBM加入OpenFlow大潮引起了一定的關注,但是OpenFlow是否真的能夠改變網絡尚不明確。目前OpenFlow還并不完善,尚存在許多問題待解決,而且涉及的面非常廣,其中牽涉到用戶需要有足夠的軟件開發力量。要想實現軟件定義的互聯網,還需要得到業界全方位的支持和努力才能夢想成真。不過很多大公司共同組建了開放網絡基金會,極力推進OpenFlow實現的軟件定義網絡,相信OpenFlow標準規范的制定已經不遠了。