楊帆 中國信息通信研究院通信標準研究所工程師
侯樂青 青海省武警總隊網(wǎng)管中心高級工程師
SDN/NFV技術(shù)發(fā)展及開放生態(tài)分析
楊帆 中國信息通信研究院通信標準研究所工程師
侯樂青 青海省武警總隊網(wǎng)管中心高級工程師
SDN和NFV產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速,開源項目在推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新上發(fā)揮了巨大的作用,促進了產(chǎn)業(yè)生態(tài)的開放。國際上先后成立了多個SDN/NFV相關(guān)的開源項目,在網(wǎng)絡操作系統(tǒng)、硬件性能、虛擬化等方面開展創(chuàng)新并逐漸形成事實標準。SDN/NFV標準組織開始向開源開放轉(zhuǎn)型,尋求各組織之間的協(xié)作,但也形成了新的競爭關(guān)系。SDN產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟促進國內(nèi)SDN/NFV開放產(chǎn)業(yè)生態(tài)發(fā)展,協(xié)同業(yè)界共同解決SDN技術(shù)和產(chǎn)業(yè)上面臨的問題。
SDN NFV 開源 開放 生態(tài)
SDN和NFV的誕生使運營商等用戶能夠減少設備廠商對產(chǎn)品的鎖定,通過軟硬件分離及虛擬化,使得采用通用網(wǎng)絡硬件和服務器代替專用的商用網(wǎng)絡設備成為可能,提高網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施變更升級和規(guī)模擴展的靈活性,同時帶來成本的降低。經(jīng)過幾年發(fā)展,SDN形成了較為完整的產(chǎn)業(yè)鏈,出現(xiàn)了豐富的控制器、交換設備、虛擬化等產(chǎn)品和解決方案,并仍在不斷推陳出新,用戶需求也從數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡擴展到園區(qū)網(wǎng)、城域網(wǎng)、接入網(wǎng)與傳送網(wǎng)等多種場景。NFV同樣發(fā)展迅速,與SDN緊密結(jié)合,給網(wǎng)絡基礎(chǔ)設施帶來革新。Infonetics預計到2018年,全球SDN和NFV的市場規(guī)模將超過110億美元。
在SDN和NFV迅速發(fā)展的浪潮中,開放和開源逐漸成為產(chǎn)業(yè)的熱點。開源項目OpenDaylight聯(lián)合市場研究公司GigaomResearch在2014年發(fā)布了關(guān)于SDN和NFV的運營商開源市場研究報告,指出95%的運營商對開源SDN/NFV產(chǎn)品持積極態(tài)度,運營商用戶在SDN/NFV部署中使用開源產(chǎn)品的主要動機是避免廠商鎖定,以及降低網(wǎng)絡設備采購和運維成本。此外,增強網(wǎng)絡軟件功能、降低網(wǎng)絡和網(wǎng)絡軟件的管理難度、提高軟件系統(tǒng)的互操作性等也是開源產(chǎn)品普及的驅(qū)動因素。用戶希望使用開源產(chǎn)品降低成本并獲得產(chǎn)品控制權(quán)的同時,也希望能獲得像商業(yè)產(chǎn)品那樣的技術(shù)支持。根據(jù)Gigaom報告,很大比例(76%)的運營商希望由設備廠商提供基于開源產(chǎn)品的解決方案。
開源項目在推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新上發(fā)揮著巨大的作用,促進著產(chǎn)業(yè)生態(tài)的開放。開源和開放促進了企業(yè)組織之間的交流與合作,減少了各自重復性的工作和同質(zhì)化的競爭,促進產(chǎn)業(yè)生態(tài)多樣化的健康發(fā)展。因此,SDN/NFV不會由單一或少數(shù)幾個廠商壟斷技術(shù)和市場,而是向著開源開放的趨勢發(fā)展,逐漸形成具有行業(yè)標準的多樣化生態(tài)系統(tǒng)。國際領(lǐng)先的設備商、運營商和互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)先后發(fā)起及參與了多個開源項目,很多標準組織也將開放合作作為戰(zhàn)略路線的重要組成部分。
2.1 OpenDaylight
作為Linux基金會旗下的開源項目之一,Open-Daylight致力于開發(fā)一個通用的、開放的SDN架構(gòu),加速SDN和NFV的創(chuàng)新。OpenDaylight成立以來受到業(yè)界的廣泛關(guān)注,截至2015年3月已有48個成員單位,其中11個白金會員、2個黃金會員和35個白銀會員(國內(nèi)廠商主要為白銀會員),主要成員為設備制造商。由于組成關(guān)系,OpenDaylight某種程度上代表了設備商的利益,沒有做到真正的開放。而且可能會出于利益問題將部分功能同設備鎖定,而這并不是SDN的初衷。
OpenDaylight已發(fā)布Hydrogen和Helium兩個版本,計劃在2015年6月25日發(fā)布第三個版本Lithium。根據(jù)Helium版本,OpenDaylight架構(gòu)分為3層,即網(wǎng)絡應用及編排、控制器平臺、數(shù)據(jù)平面(物理及虛擬網(wǎng)絡設備)。其中,模塊化的控制器平臺作為核心,將需要的網(wǎng)絡功能組成動態(tài)的插件集合,這種靈活性有利于開源的開發(fā)模式。位于控制器平臺和數(shù)據(jù)平面之間的南向接口同樣采用了插件式模塊,來支持包括Open-Flow和BGP-LS在內(nèi)的多種協(xié)議,這些模塊被動態(tài)加載到服務抽象層(ServiceAbstractionLayer,SAL),SAL將來自上層的調(diào)用轉(zhuǎn)化成適用于底層網(wǎng)絡設備的協(xié)議格式。但是,OpenDaylight的領(lǐng)導者思科將OpFlex引入OpenDaylight南向接口,它將設備細節(jié)暴露給應用,所以并不能認為是真正的抽象。
2.2 ONOS
ONOS是開放網(wǎng)絡實驗室(ON.Lab)在2014年11月推出的首個開源的SDN網(wǎng)絡操作系統(tǒng),旨在為服務商和關(guān)鍵性網(wǎng)絡提供電信級保證,并幫助服務商將現(xiàn)網(wǎng)設備遷移至白盒設備,降低CapEx和OPEX。ONOS提供了GUI操作界面,以及用于應用開發(fā)的北向API,北向抽象層隔離了應用與網(wǎng)絡細節(jié),促進了應用開發(fā)的敏捷性。分布式核心可以部署在集群服務器上,為控制平面帶來高可用性、可擴展性和性能等電信級特征和敏捷性。南向接口采用了類似OpenDaylight的模塊化插件形式,支持OpenFlow和傳統(tǒng)協(xié)議,南向抽象層將每個網(wǎng)絡單元表示為通用格式的對象,屏蔽了底層網(wǎng)絡設備的細節(jié),這也是能夠使用戶從傳統(tǒng)設備遷移到基于OpenFlow的白盒設備的一個關(guān)鍵保證。
截至2015年3月,ONOS有11家成員單位和9家合作單位。AT&T、NTT等運營商以及愛立信、華為等設備商資助并開發(fā)ONOS,Internet2、CNIT等科研教育網(wǎng)絡運營機構(gòu)參與了合作。ONOS本質(zhì)上相當于SDN控制器,與OpenDaylight構(gòu)成競爭關(guān)系。OpenDaylight的另一個競爭者是開放網(wǎng)絡基金會(ONF),OpenDaylight由思科等設備商創(chuàng)建,主要由設備商主導,削弱了用戶的聲音;而ONF由Google、Facebook、Verizon等SDN用戶創(chuàng)建并主導。ONF作為ONOS的合作方之一支持ONOS的開發(fā),某種意義上是希望替代Open-Daylight框架。
2.3 OPNFV
OpenPlatformforNFV(OPNFV)是一個聚焦于發(fā)展NFV的開源平臺項目,它由Linux基金會成立于2014年9月,旨在提供電信級的綜合開源平臺以加速新產(chǎn)品和服務的引入,建立NFV生態(tài)鏈,構(gòu)建事實標準,促進多廠商互通和NFV部署。OPNFV由運營商主導,此外主流的通信廠商、IT廠商、云系統(tǒng)商和器件商也是技術(shù)的主要貢獻者。2015年3月,OPNFV已發(fā)展52個會員,其中18個白金會員、34個白銀會員,成為業(yè)界最重要的NFV開源組織。
OPNFV項目模式是平臺+子項目,由Technical SteeringCommittee(TSC)負責。計劃在2015年4月發(fā)布第一版集成基礎(chǔ)平臺,隨后第二個版本中加入子項目。OPNFV將子項目分為4類,即文檔、需求、集成與測試、合作開發(fā),其中合作開發(fā)包括了與上游其他開源項目、產(chǎn)業(yè)論壇、標準組織等合作的項目。
2015年,OPNFV將跨社區(qū)合作做為一個重點,與OpenStack合作開發(fā)集成多個開源項目特性的基礎(chǔ)平臺,并將與ETSINFV密切合作開發(fā)一致的開放標準;2015年2月,ETSINFV在布拉格舉行的第9次大會的同時,OPNFV在同一地點舉辦Hackfest,并與ETSI NFV討論如何將OpenDaylight、OpenStack、KVM和OpenvSwitch等開源特性集成到OPNFV平臺上。
2.4 OpenStack
為打破Amazon和VMWare等少數(shù)公司對公有云、私有云領(lǐng)域技術(shù)壟斷,2010年由NASA和Rackspace合作發(fā)起了OpenStack開源項目,采用Apache2.0許可授權(quán),為公共云和私有云提供建設與管理軟件,簡化云的部署過程,并為其帶來良好的可擴展性。OpenStack以Python編程語言編寫,支持KVM、Xen、VirtualBox、QEMU、LXC等虛擬化平臺。OpenStack已發(fā)布10個版本,其中Icehouse版本有120個組織、1202名代碼貢獻者參與,最新穩(wěn)定版本是Juno。
OpenStack目前已在IaaS資源管理方面占主導,成為公有云、私有云及混合云管理的“云操作系統(tǒng)”事實標準。國際上有很多使用OpenStack搭建的公有云、私有云以及混合云,如RackspaceCloud、惠普云、MercadoLibre的IT基礎(chǔ)設施云、AT&T的CloudArchitec、戴爾的OpenStack解決方案等。國內(nèi)企業(yè)對OpenStack的興趣也在逐漸增加,京東、阿里巴巴、百度、中興、高德地圖等都參與相關(guān)的開發(fā)工作。
2.5 OpenComputeProject(OCP)
由Facebook發(fā)起的開放計算項目(OCP)基金會旨在為可擴展計算設計和開發(fā)高效的服務器、存儲及數(shù)據(jù)中心硬件,降低能源消耗和成本。OCP董事會成員包括Facebook、微軟、英特爾、高盛等6家公司,到2015年3月,有將近200家公司參與OCP項目,個人會員將近1000人。
不同于其他幾個以軟件為中心的開源項目,OCP專注的領(lǐng)域是硬件設施。目前,OCP有8個子項目,分別是一致性和互操作性、數(shù)據(jù)中心、硬件管理、高性能計算、網(wǎng)絡、開放機架、服務器、存儲。OCP成員在各子項目領(lǐng)域推出了多種創(chuàng)新技術(shù)和產(chǎn)品。Facebook和英特爾基于IntelXeonD系列14nm級處理器,聯(lián)合開發(fā)了名為Yosemite的SoC芯片,用來支持數(shù)據(jù)中心里高度并行的任務。另外,F(xiàn)acebook還發(fā)布了名為Wedge的架頂式(top-of-rack)交換機設計及其操作系統(tǒng)FBOSS,以及開源主板管理軟件OpenBMC。HP推出了Cloudline服務器,幫助需要運行大規(guī)模IT架構(gòu)的運營商最大化數(shù)據(jù)中心效能,提升云服務敏捷性。OpenOptics MSA創(chuàng)始成員公司Mellanox和RANOVUS向OCP提交了數(shù)據(jù)中心互聯(lián)的WDM規(guī)范,是業(yè)界首個奠基性的針對2km100GWDM互通標準,不僅將加速基于硅光子的WDM數(shù)據(jù)中心解決方案的部署,也為下一代的數(shù)據(jù)中心互聯(lián)方案帶來可升級的架構(gòu)。CumulusNetworks向OCP貢獻了ACPI平臺描述(ACPIPlatformDescription,APD)規(guī)范,作為網(wǎng)絡硬件與操作系統(tǒng)集成的產(chǎn)業(yè)標準。
3.1 ONF成立開源SDN社區(qū)
2011年3月,在斯坦福大學McKeown教授等人的推動下,成立了開放網(wǎng)絡基金會(ONF),致力于開發(fā)基于OpenFlow的開放SDN技術(shù)及標準,目前發(fā)展成為SDN技術(shù)重要的標準化組織之一。ONF董事會成員包括德國電信、NTT、Facebook、Google、微軟、Verizon、雅虎及高盛等公司,會員數(shù)量已發(fā)展到150多個,包括電信運營商、網(wǎng)絡設備供應商、半導體廠商、計算機集成商、軟件公司、超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心運營商和企業(yè)用戶。
ONF在2014年10月對組織架構(gòu)進行了梳理,成立4個技術(shù)領(lǐng)域,在各領(lǐng)域的設置相應的工作組。其中,技術(shù)領(lǐng)域負責協(xié)議和轉(zhuǎn)發(fā)模型的定義,業(yè)務領(lǐng)域負責架構(gòu)、北向接口和SDN業(yè)務的定義;運營商領(lǐng)域負責運營商的SDN需求的輸入;市場領(lǐng)域負責認證、測試和營銷活動的組織等。
開源工作在ONF逐漸受到重視,ONF將在在各個領(lǐng)域成立開源項目組,支撐各領(lǐng)域的技術(shù)研究、標準化和產(chǎn)業(yè)推廣。ONF執(zhí)行主席DanPitt在2014年公開表示,SDN不再是廠商鎖定的SDN,而應該向開放的SDN發(fā)展,這也是ONF重點推動的工作。2015年2月,ONF建立OpenSourceSDN開源社區(qū)及代碼庫,推動SDN技術(shù)的開源合作。此外,ONF正在組織暫名為AnchorStack的開源項目,旨在開發(fā)一個集成的和垂直的開源SDN組件集合,為多場景下的SDN解決方案提供核心功能,計劃在2015年5月發(fā)布第一個版本。交換機和控制器廠商可以將產(chǎn)品集成到該開源平臺中,運營商和應用開發(fā)者可以基于這個平臺開發(fā)部署SDN解決方案。
3.2 ETSINFV加強與開源組織合作
NFV標準組織ETSINFV在2015年1月結(jié)束為期兩年的第一階段,在2015年2月開始為期兩年的第二階段,著重于推動互聯(lián)互通的NFV生態(tài)系統(tǒng),并加強與其他SDN和NFV標準組織的合作,推進相關(guān)的標準、產(chǎn)業(yè)和開源項目。截止到目前,ETSINFV發(fā)布了11個NFV標準文稿,成員擴大到260個企業(yè)及組織,其中包括37個運營商,并舉行了9次全會。
在第二階段中,為了滿足建立開放生態(tài)系統(tǒng)的工作需求,NFVISG將WG進行重組,組織架構(gòu)如圖1所示。工作組的重點領(lǐng)域除了繼續(xù)保證穩(wěn)定性、互操作性、可靠性等性能,開展針對互操作性和實現(xiàn)的測試及驗證之外,也著重于加強與其他組織的合作和建立活躍的NFV生態(tài)系統(tǒng)。
ETSI NFV推動科研和教學,鼓勵產(chǎn)業(yè)界和學術(shù)界參與到NFV生態(tài)系統(tǒng)中,開展NFV研究項目和NFV教學課程。另外,ETSI NFV與OPNFV緊密合作,致力于創(chuàng)建開放的NFV參考平臺,整合其他開源項目(如OpenDaylight和OpenStack等)的開放硬件和軟件接口。
3.3 IETF尋求開放化轉(zhuǎn)型
標準組織IETF主要負責互聯(lián)網(wǎng)相關(guān)技術(shù)規(guī)范的研發(fā)和制定,定義設備間的協(xié)議及技術(shù)規(guī)范。隨著網(wǎng)絡技術(shù)的演進,IETF開始希望打破網(wǎng)絡設備的封閉性,增強網(wǎng)絡可編程能力,加速網(wǎng)絡演進,成立了ForCES、ALTO、I2RS、SFC、PCE、SPRING等工作組,其基本思路是在現(xiàn)有網(wǎng)絡協(xié)議及架構(gòu)的基礎(chǔ)上,提供網(wǎng)絡的可編程性,從某種意義上可以看成是SDN的另一種實現(xiàn)方式。與ONF的標準化思路不同,IETF是在現(xiàn)有網(wǎng)絡、設備和技術(shù)的技術(shù)基礎(chǔ)上,立足于以演進的方式實現(xiàn)集中控制和網(wǎng)絡可編程的目的;而ONF標準化基于流轉(zhuǎn)發(fā)模型來定義控制平面同網(wǎng)絡的通信協(xié)議,并擴展到各種網(wǎng)絡場景、業(yè)務和可編程性等方面。IETF是網(wǎng)絡協(xié)議開發(fā)及標準化的重要組織,但在SDN技術(shù)的發(fā)展及引導方面,IETF并非主導者。在SDN方面,IETF更注重重用現(xiàn)有的協(xié)議及架構(gòu),來實現(xiàn)網(wǎng)絡的可編程性。
圖1 ETSINFVISG在第二階段的領(lǐng)導和組織結(jié)構(gòu)(來源:ETSIBlog)
IETFJournal指出,IETF等標準組織意識到在開源軟件項目快速發(fā)展的形勢下,其在產(chǎn)業(yè)上技術(shù)格局的相關(guān)度和地位在下降。與標準組織制定標準相比,開源項目能夠基于市場需求開發(fā)產(chǎn)品并成為市場公認的事實標準,填補相關(guān)標準上的空白。在標準組織與開源項目開發(fā)標準的速度之間存在明顯差別,二者開發(fā)一項標準(后者為事實標準)的耗時比率在2∶1,開源項目成為事實標準的速度幾乎比標準組織快一倍。并且,在標準組織制定標準的過程中,很少能夠保證初創(chuàng)企業(yè)、新興廠商和用戶能夠發(fā)出聲音,相比之下開源項目更能夠促進市場公平繼而真正滿足市場需求。由此可見,開放與合作是傳統(tǒng)標準組織轉(zhuǎn)型的趨勢。為了適應技術(shù)發(fā)展,IETF需要考慮適當?shù)膬?nèi)部重組,提高軟件研發(fā)的地位,并加強與開源項目及組織的合作。
國外領(lǐng)先企業(yè)與標準組織在開源項目技術(shù)架構(gòu)與創(chuàng)新以及場景應用上走在前面,而我國國內(nèi)SDN/NFV產(chǎn)業(yè)發(fā)展也非常迅速,在解決方案和一些應用場景上也有了較為領(lǐng)先的部署及考慮,應用場景也得到進一步明確和豐富并逐漸落地。但是,SDN產(chǎn)業(yè)鏈涉及的運營商、互聯(lián)網(wǎng)公司、電信設備制造商、軟件開發(fā)商以及硬件芯片廠商等各環(huán)節(jié)基于自身利益的考慮,以及對SDN的理解不盡相同,在采用的技術(shù)路線上沒有達成業(yè)界共識。國外通過開源模式來整合各方優(yōu)勢資源推進技術(shù)發(fā)展,開源項目的推進將會給網(wǎng)絡運營和使用者帶來新的商業(yè)挑戰(zhàn)。實力較為雄厚的網(wǎng)絡運營和使用者會基于開源項目成果來研發(fā)自己的SDN解決方案,而一些傳統(tǒng)的電信運營商則會依賴設備供應商提供的解決方案建設網(wǎng)絡。但是,不同的廠商基于開源項目成果開發(fā)的產(chǎn)品往往會存在不同的私有設計,如何在保持平臺開放性的前提下允許不同的廠家完成自有競爭性的方案對運營商的SDN商業(yè)部署將是一個挑戰(zhàn)。
為了解決SDN技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的問題,推動SDN產(chǎn)業(yè)生態(tài)繁榮,SDN產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在2014年11月成立,是業(yè)界首個面向SDN商用的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟,致力于聚集產(chǎn)業(yè)界各方資源,共同推動SDN技術(shù)、標準、產(chǎn)品和解決方案的應用推廣。SDN產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟一方面積極與各
諾基亞通信日前宣布將創(chuàng)建全新的全球客戶運營組織(CustomerOperation)結(jié)構(gòu)。新的客戶運營組織將由七大區(qū)域市場組成,于2015年4月1日正式生效。這是諾基亞轉(zhuǎn)型之旅的一個重要里程碑。此舉意在打造一個更簡單、透明、強大的平臺以推動公司的業(yè)務增長。
全新的客戶運營組織旨在推動諾基亞網(wǎng)絡業(yè)務的進一步增長,通過建立集中、靈活且可復制的運營模式,與客戶建立更緊密的關(guān)系,為客戶提供更出色的支持。全新客戶運營組織包括歐洲區(qū)、大中華區(qū)、北美區(qū)、拉美區(qū)、印度區(qū)、亞太區(qū)和中東非洲區(qū),共七大區(qū)域市場,每個市場的負責人都向諾基亞通信首席運營官周德翰(AshishChowdhary)匯報。標準組織和開源項目合作,另一方面整合國內(nèi)業(yè)界資源構(gòu)建SDN開源生態(tài)圈。SDN產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟在關(guān)鍵技術(shù)、標準化、互聯(lián)互通以及測試等方面發(fā)揮平臺作用,促進SDN技術(shù)應用與業(yè)務創(chuàng)新,積極推進SDN相關(guān)標準組織制定南北向接口的標準,實現(xiàn)開放的SDN方案。并通過制定互通性測試規(guī)范,促進在商用場景下多廠商解決方案的互通。
開放合作是互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的基本理念和趨勢,SDN和NFV的誕生也是為了打破技術(shù)壟斷,形成開放的市場格局,降低技術(shù)的成本和門檻,加速技術(shù)和產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新。開源項目在開放的產(chǎn)業(yè)生態(tài)中發(fā)揮了巨大的推動作用,聚集了多方力量協(xié)同開發(fā)基礎(chǔ)架構(gòu)并形成事實標準,受到越來越多用戶的青睞。SDN/NFV標準組織同樣意識到開源開放的重要性,開始尋求轉(zhuǎn)型。開源技術(shù)和產(chǎn)品仍面臨諸多挑戰(zhàn),安全性、可靠性以及缺少廠商的產(chǎn)品支持等都是開源生態(tài)中需要解決的問題。SDN產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟會發(fā)揮平臺作用,促進國內(nèi)SDN/NFV開放產(chǎn)業(yè)生態(tài)的發(fā)展,協(xié)同業(yè)界共同解決互聯(lián)互通、技術(shù)創(chuàng)新和商用部署等多方面的問題。
1 Carrier SDN and NFV Hardware and Software.Infonetics Research.11,2014
2 SDN,NFV,andOpenSource∶theOperator’Sview.MarkLeary, GigaomResearch.3,2014
3 Introducing ONOS-a SDN Network Operating System for ServiceProviders.ONOSOverviewWhitepaper.11,2014
4 Open Standards,Open Source,Open Loop.David Ward.IETF Journal.3,2015
Analysis ofSDN/NFVTechnology Landscape andOpenEcosystem
The industry of Software- defined Networking (SDN) and Network Functions Virtualization (NFV) is growing fast, while open source projects have made immense impact on boosting industry growth and technology innovation, and promoted the open ecosystem of the industry.Anumber of open source projects on SDN/NFVhave been established globally, creating de-facto standards through innovations on fields including network operating system, hardware performance, and virtualization. Standards development organizations (SDOs) intend to transform towards openness, by seeking for collaborations between open source community and SDOs, which however, introduces new competition. The SDN Industry Alliance has been established to drive the open ecosystem of domestic SDN/NFV industry, and to collaboratively solve problems in technology and industry.
SDN,NFV,opensource,openecosystem
2015-03-30)