SDN生态系统

SDNLAB君

根据自己的理解介绍SDN生态系统。

1 SDN由来
根据SDN先驱的一些演讲和文章，可以发现他们是在推行一种理念，即把控制模块和数据模块分开来，以促使数据转发的硬件、网络操作系统及其上层应用分别发展。这样就把网络设备分成三个层次，每个层次之间通过开放接口对接，客户自己选择哪家厂商的解决方案。就像今天的PC产业，客户可以自己选择PC硬件（intel或AMD），操作系统（Windows或Linux），应用（notes还是exchange）。当前SDN硬件提供商有Arista、HP等，SDN操作系统提供上有Nicira、Big switch、opendaylight等，SDN应用有虚拟交换机，网络可视，负载均衡，流量优化等。
为什么要这么做？Martin给联邦政府维护网络，遇到很多头痛的问题：网络复杂、设备繁多、需要分别进入不同网络进行管理；斯坦福老师Nick认为现有的网络体系制约了网络的发展，如果想试验新网络服务，可能需要网络厂商在设备上提供的某种功能，而这个时间很长，而且这种方式用于教学不现实。为了便于管理，加快网络发展速度，他们提出了SDN概念，这样每个层次可以独立分别发展，使得网络能像之前PC一样的创新和发展速度。SDN白皮书还是那篇用openflow管理校园网络的论文。
他们定义了openflow接口，用于网络硬件和网络操作系统的通信，类似于PC里的CPU指令。但没有定义网络操作系统和上层应用的接口，就像PC操作系统间系统接口不一样，但很类似。当前的几个网络操作系统也一样，提供给上层应用不同但类似的网络API。

2 SDN的三个层次
在SDN硬件层次，由传统硬件厂商主导，他们在原有交换机上支持openflow协议，或者用SDN的概念去改进原有的解决方案。目前简单的在交换机上支持openflow是很难让客户买单，因为上层的网络控制系统和应用不全也不成熟。用SDN改进原有解决方案我看不是很懂，比如华为、NEC，Juniper等，因为他们原有的解决方案就比较复杂，SDN加上去之后更看不懂。不过这些厂商有钱，声音最大，让大家感觉你买个openflow交换机回去就有SDN了。硬件层次的芯片提供商做了很有意义的事情，比如Intel、6wind、freescale等在硬件上提供更多针对SND的指令使得SDN解决方案的性能更好，就像之前intel为PC虚拟化提供的虚拟化指令一样。
在SDN的网络操作系统上，有开源、startup、以及IBM、NEC、cisco和NTT等商业机构提供解决方案，4月份刚成立的opendaylight最受关注，估计会成为网络操作系统的Linux。
在SDN的应用上，首要应用就是交换机功能，其次是网络可视、网络负载等功能，这上面的应用还很少。但这部分才是真正能为客户带来价值的部分，在硬件性能足够，SDN网络系统稳定之后，理论上SDN上层应用会像PC应用一样百花齐放。投资Nicira的LightSpeed ventures也看好这点，在Nicira被收购后投资了3家做SDN APP的公司。

3 SDN和网络虚拟化
当SDN没有遇到PC虚拟化。在SDN酝酿的那几年，PC虚拟化刚刚开始，PC大量虚拟化之后遇到的问题如网络问题并不明显，因此SDN在开始时并没有考虑到去解决网络虚拟化的问题，而是按照PC的体系结构去发展，解决管理和快速创新问题。但这个发展会比较缓慢，因为即使现在网络复杂，创新慢，它依然能够解决问题，用户用SDN的动机不大。另外Cisco等也不愿意按照ONF的方向走，因为那样会削弱它整体解决方案的核心竞争力。
但SDN遇到了PC虚拟化。大量PC虚拟化之后，虚拟化数据中心的网络管理出现了新的刚性需求，要配合虚拟机的快速部署去快速部署网络和网络服务，并且要支持虚拟机到处迁移。这个需求和前面的需求不一样，虽然SDN理论上可以解决大量PC虚拟化的问题，但当前SDN的硬件、网络操作系统和上层应用都不成熟。因此SDN转向做网络虚拟化，以解决PC虚拟化后出现的问题。在做网络虚拟化过程中，openflow给交换机做配置太麻烦，他们又开发了OVSDB的方式配置虚拟交换机，因此openflow这一套在网络虚拟化用处并不明显，而vmware则根本没有用openflow。
网络虚拟化通过VXLAN，NVGRE和STT等隧道技术做network overlay来实现。网络虚拟化的目的就是在一个物理网络上，虚拟出多个虚拟网络及相应的服务。现实案例如Rackspace，单一简单的交换网络上通过Nicira提供许多相互隔离的网络。
SDN和网络虚拟化的发展可以类比PC的发展。IBM通过兼容机完成了把PC硬件和OS分离，Nick和Martin想通过SDN/openflow做同样的事情。Vmware实现了PC虚拟化，Nicira实现了网络虚拟化。PC体系结构和PC虚拟化时间分得很开，技术很不一样，大家容易理解和区分。但SDN和网络虚拟化由同一小批人在短短几年内给出解决方案，加上技术有重叠，还有厂商的噪音，很多人都被搞模糊了。当前，网络虚拟化会给客户带来很大价值并给厂商带来销售额，但SDN还需要若干年去成熟，第一批商业用户会是ISP。为什么SDN这么火，估计是占了网络虚拟化的光。IDC预计2016的SDN市场大20亿美金估计包括了网络虚拟化部分。
PC虚拟化运行在PC体系结构上，网络虚拟化数据同样会跑在SDN网络上。比如ISP们用SDN管理他们的骨干网络，上面跑多个数据中心之间的的网络虚拟化数据。

4 网络功能虚拟化network function virtualization(NFV)
在网络虚拟化之后，每个用户都有了自己的虚拟网络，但虚拟网络里面的网络功能如负责均衡、防火墙、网络可视、网络优化不能再由原来物理设备提供，因此就有了NFV。当前NFV主要还是表现在在一个虚拟机上面跑网络功能，如vmware定义的virtual appliance，还有Amazon market place上面的各种网络功能。Vmware提供vmsafe api让一些安全厂商可以直接挂钩子获取虚拟机的数据流，这样可以很方便部署，不用把虚拟网络设备串在网络中。
刚刚被Brocade收购的vyatta专门做这一块，他们在软件上做了很多优化，据说他们的软路由比思科在某些情况下快10倍。传统的网络厂商如F5，Checkpoint，Riverbed也纷纷把自己的主打功能虚拟化。

5 初创企业
SDN的初创企业主要集中在做网络虚拟化以及SDN的controller。网络虚拟化解决方案竞争激烈，有One convergence, nuage, Big switch等，都支持openstack这个平台，除了Nicira，估计单独在openstack提供网络虚拟化解决方案的很难赚钱了。要赚钱的还是vmware在自己平台上构建的网络虚拟化解决方案，别人进不来。
应该还有一些小公司再做SDN的controller及其上面的APP，估计现在时间还早，很难看到他们的影子。

6 厂商
在2013展会中了解到的一些信息。
l  Cisco
Cisco什么都做，SDN方向上让原有的交换机通过升级固件支持openflow，并在2013年3季度推出自己的controller，但有哪些应用没有透露，意味着客户还需要时间才能享受到Cisco的SDN带来的价值。在网络虚拟化方向Cisco给VMware做了1kv虚拟交换机，但感觉只做了网络虚拟化的一部分，即交换功能。还没有搞清楚Cisco在这两条路上的策略。
l  Vmware
在收购nicira前，vmware通过虚拟交换机提供简单的网络虚拟化解决方案。但没能像nicira那样提供接口去定义网络和数据流，或支持多个虚拟化平台。在收购nicira后，今年3月份推出vmware推出了NSX，通过NSX可以给云管理平台如openstack、vcloud提供网络虚拟化接口对网络进行管理，这样vmware有能力给所有平台提供网络虚拟化功能。同事NSX提供了原来vcloud提供的网络安全和优化功能，如防火墙和负载均衡。
在ONS2013上，vmware的人也明确指出：SDN != 网络虚拟化。
l  Big switch
Big switch在opendaylight出来之后显得很尴尬，因为Big switch有的东西opendaylight都能提供并且开源，不知道以后Big switch会朝哪个方向走，但无论哪个方向，都有比它强大的对手领导市场。虽然同时提供SDN和网络虚拟化解决方案，但还没看到能拿得出手的实际客户案例。
l  NTT
日本在SDN还是走得比较前面，还有好几个日本人用很破的英文在台上演讲。主要是NTT下面的项目，有自己的controller和应用，但没有说明是否用在实际网络中并解决什么问题。
l  IBM、NEC、HP
这几个传统厂商都在推硬件为主，软件为辅的SDN解决方案。而且同时包括网络虚拟化解决方案。但方案看起来很复杂，自己看不清楚他们的定位。
l  On.LAB
这是一个由多个大厂商支持的开源社区，有20多个工程师，主要是把SDN的controller做成分布式，多个controller之间共享信息，只有有一个controller存活网络就可以正常运行，而不是传统的单一controller控制所有需要管辖的网络设备。这种设计模式vmware和nicira也在用。
l  高校
-- 清华大学展示了一个流表优化的技术。
-- EstiNet是台湾一所大学的项目发展出来的公司，模拟网络和openflow交换机，验证controller功能和性能。
-- 另外还有美国其他大学在SDN上面的各种研究成果，但没有看到网络虚拟化方面的，也许网络虚拟化没有什么可以研究的，直接解决客户需求就行了。
l  One convergence
这家在做几乎和Nicira一模一样的东西，即为云管理平台如openstack等提供网络虚拟化方案。
l  Freescale
为数不多的芯片厂商，直接在硬件支持应用识别、加密等指令，可以使得用freescale做的openflow交换机支持更复杂的指令，并且更高性能的执行。
l  Intel
DPDK是为网络虚拟化，而不是SDN服务的。DPDK可以让利用它接口的虚拟交换机跑得更快，像VT让PC虚拟化跑得更快一样。这样虚拟交换机就不会耗CPU资源并且性能高。
l  Centec
硬件提供商，提供高性能的openflow芯片或openflow交换机，在ONS2013获得ONS IDOL第一名奖项。
l  Nuage
阿尔卡特朗讯下面的SDN公司，除了分布式交换机，还提供了分布式路由功能。

gaobin_1989

很好的学习资料