简单直观的带你了解NFV/SDN技术应用

2015-12-25 15:42

　　网络就是把数据从A点传递到B点。曾在运营商和IT企业供职多年的HPE资深技术顾问马炜这样比喻：网络其实就像道路系统，车辆通过行驶（数据转发）和调整方向（网络控制）从起点到达目的地。导航系统可以在每个路口帮助司机进行转向。

　　在传统的网络系统里，这些“转向”是与数据转发（底层硬件通过网络设备传递数据）紧密耦合并作为集成的系统出现——比如交换机、路由器等。这种耦合方式意味着：对于数据是否能以他们喜欢的方式在网络中加以传递，网络运营商并没有太多的发言权。

　　举例来说：假设您有一辆内置导航系统的车，但是您更喜欢使用谷歌地图或其他导航软件。您可以有两种选择，第一种就是换一辆车。毫无疑问，这并不是一个经济并且有效率的选择。或者您还可以将数据转发（您开您的车）从网络控制（依赖导航工具选择方向）中分离出来。这让您可以灵活地使用任何您喜欢的导航工具，而无需购买新车。

　　将网络控制和数据转发进行分离是软件定义网络（SDN）的核心思想。就像汽车导航系统一样，使用SDN的网络可以带给您更多的灵活性，让您摆脱那些垂直集成产品所固有的局限性，对网络里的转发活动拥有更多控制权。

　　而SDN作为一个整体为网络提供了一种全新方式。网络功能虚拟化（NFV）具体涉及到电信级/运营商级网络，这些类型的网络是独特的，因为它们必须提供非常广泛的功能（除了最基本的将数据从A点传递到B点），以及无可置疑的可靠性和性能。

　　历史上，电信运营商已经建立了电信级网络。但是，这些网络是使用高度专业化的硬件和特定系统的软件设计制造的，打包之后只能提供一个特定的网络功能。每当需要一个新的功能时，必须部署另外一个系统；每一个系统都有自己独特的供电、空间和管理要求。这意味着在变革道路上存在巨大障碍。

　　针对这个问题，马炜继续用刚才道路系统的例子进行类比说明：比如说您不仅想要一个导航系统，而且还想要一个行路助手——能够找到最近的星巴克、收听互联网广播、检查您的电子邮件、实时跟进新闻大事。现在，一个智能手机和一堆应用程序可以实现一切您想做的事。否则就只能是相反的情形，您必须购买一个个单独的设备来完成这些事情，这样您就只能跟着服务提供商的后面，继续沿用他们到目前为止建设网络的方式——一次只部署一个集成系统。

　　从本质上来讲，NFV将网络功能软件与承载它们的硬件平台进行分离。这就意味着我们不必过多考虑那些预定义的硬件，即可决定需要哪些网络功能。这在建立自己的网络方面给了电信运营商更多选择。这种方式提供了另一个好处：即电信运营商可以使用通用的、性价比更高的、工业标准硬件（例如基于处理器的服务器），而不再依靠昂贵的专用硬件。在这个过程中，电信运营商可以规范网络硬件以简化维护工作、降低管理开销。进一步讲，这意味着电信运营商可以使用服务器虚拟化软件在一个单独的硬件平台上承载多个网络功能软件实例。

　　那么，NFV与SDN是怎样的关系？答案很简单：它们可以一起使用，但正如马炜所指出的，它们产生的效果是不同的。

　　一个NFV的部署可以使用传统的网络设备（把网络控制和数据转发集成在一个单一的系统）进行创建……并且在合适的情境下可以采用SDN。电信运营商在部署NFV时，SDN是一个工具——是一种将网络控制和转发与NFV的部署紧密结合起来的方式，这能够改善服务交付和管理。这意味着服务提供商比以前有了更多选择。采用NFV（有或没有SDN）能够使运营商降低成本、有效利用开放的市场竞争、提高灵活性、敏捷性和创新……带来他们迈向成功所需的所有要素。

　　为了进一步说明NFV与SDN的这种关系，马炜以HPE的SDN产品ConteXtream为例进行介绍：ConteXtream为NFV提供了一个基础，使得运营商可以对流量加以识别，将流量集中在各个用户流所需要的特定网络功能上。以Gi-LAN为例，在Gi/SGi接口上部署ConteXtream解决方案可以让移动运营商在引入新服务时拥有更大的灵活性，并为应对日见增长的流量提供了一种规模化的解决方案。因此对移动运营商来说，对Gi-LAN网络的虚拟化是他们在网络虚拟化的道路上非常具有实践性的第一步。

　　移动互联网中，传统的Gi-LAN服务的部署方式是将功能或服务以串行的方式简单的链接在一起，如下图所示：

NFV/SDN

传统Gi-LAN服务的实现方式

　　这种串行的链接方式存在很多问题。当需要插入新的功能或者对现有功能进行升级时，这种实现方式就需要付出很多的时间和精力。这样，当运营商在引入新服务时所需要的敏捷性就会被显著降低。某一个单独的功能出现故障时，所有用户的整体服务都有可能会被中断。每一个功能都不得不处理并转发所有的数据流，而这一点又增加了复杂度、处理时间、延迟，并由此也增加了供应成本。

　　在部署到Gi/SGi-LAN接口后，ConteXtream解决方案可以在利用现有的移动分组核心基础设施的同时将部署在Gi接口上的功能进行虚拟化。ConteXtream解决方案可以将Gi-LAN中与一个或多个APN有关的网络进行虚拟化。

　　马炜进一步介绍，ConteXNet运营商级SDN解决方案连同由第三方提供的分析、内容过滤、视频优化功能都可以完全基于COTS硬件设备。这一解决方案可以提供基于用户和会话数的线性性能，并支持IPv4、IPv6网络。该解决方案在标准x86硬件平台上做高可用（HA）部署，使其在虚拟环境/云环境下具有高度的可扩展性，并且可以在网络功能实例之间（物理网元/虚拟网元）进行基于数据流的特定控制，网络结构如下图所示：

NFV/SDN

　　NFV是一个旅程。对于网络运营商来说，这是一个从多个实体组成的网络向一个虚拟网络转变的旅程。在商业模式方面，这是一个从传输/连接服务到更高层次服务的旅程。对于操作人员来说，这是一个从基于人工配置的运营系统向事件驱动的服务自动化系统转变的旅程。这是一个面向新的API，新的生态系统的旅程。

　　最重要的是，它是一个向云转变的旅程。

　　云是一个可由软件建模的资源池，可以为任何服务提供支持。通过与虚拟化网络以及在任何连接或服务中都可由软件定义的SDN相结合，云计算在行业中有史以来第一次为基础设施建设创造出完全灵活的框架。任何连接组都可以创建服务，任何功能都可以创造客户价值和运营商商利润。任何事都可以做到快速尝试，快速适应，并以任何规模进行部署。NFV则拥有云和SDN所具有的全部潜力，最终将运营商从依靠供应商、技术、和协议的孤岛中解放出来。