裴志

【摘要】SDN的引入不僅是為了克服OpenStack Neutron的不足，還為了支持多種網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)和方法。由于在SDN上集成，Neutron有望支持大規(guī)模、高密度的多租戶云環(huán)境具有的動(dòng)態(tài)性。

【關(guān)鍵詞】SDN；網(wǎng)絡(luò)控制器；OpenStack；Neutron

1.OpenStack簡介

2010年7月，Rackspace和NASA啟動(dòng)開源的云管理軟件OpenStack。這是創(chuàng)新軟件項(xiàng)目的集合，為快速供應(yīng)、創(chuàng)造和管理公有云和私有云中的虛擬設(shè)備提供了一個(gè)架構(gòu)，本質(zhì)上是作為基礎(chǔ)設(shè)施即服務(wù)（IaaS）。所有服務(wù)協(xié)同使用API來提供靈活和可擴(kuò)展的云解決方案。OpenStack由多個(gè)組件分別實(shí)現(xiàn)計(jì)算（Nova）、存儲(chǔ)（Cinder/Swift）、監(jiān)控（Ceilometer）和網(wǎng)絡(luò)（Neutron）等服務(wù)。

2.Neutron的功能

Neutron添加了一層虛擬的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)讓租戶（用戶）構(gòu)建自己的虛擬網(wǎng)絡(luò)。Neutron是對(duì)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化，該網(wǎng)絡(luò)可以從一個(gè)地方移動(dòng)到另一個(gè)地方，而不會(huì)影響現(xiàn)有的連接。它可以進(jìn)一步解釋為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)管理服務(wù)，為創(chuàng)建和管理虛擬網(wǎng)絡(luò)公開了一組可擴(kuò)展的API（通過創(chuàng)建虛擬網(wǎng)絡(luò)為OpenStack Compute節(jié)點(diǎn)上的虛擬機(jī)提供網(wǎng)絡(luò)服務(wù)）。Neutron的插件架構(gòu)為開源社區(qū)或第三方服務(wù)提供API。Neutron還允許供應(yīng)商研究和添加新的插件，提供先進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)功能。隨著Neutron逐漸成熟，越來越多的云計(jì)算廠家開始選用Neutron組件，并且有大量網(wǎng)絡(luò)設(shè)備商和云計(jì)算方案廠商為 Neutron提供硬件設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)方案，使得Neutron的發(fā)展倍受關(guān)注。

Neutron中提供了使用虛擬路由器實(shí)現(xiàn)租戶網(wǎng)絡(luò)的互通和隔離、安全組（Security Group）、防火墻（FWaas）、負(fù)載均衡（LBaas）和虛擬專用網(wǎng)（VPNaas）等服務(wù)。在Neutron網(wǎng)絡(luò)中還可以采用VMaas（VM as a Service）的方式提供一些極易創(chuàng)新的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，包括Neutron中不支持的接入VPN等功能。雖然Neutron 的功能已經(jīng)相對(duì)比較完備，但還存在一些不足之處，在大規(guī)模、高密度、多租戶云環(huán)境中，Neutron的性能會(huì)下降，這也是為何Neutron需要SDN架構(gòu)的部分原因。

3.SDN控制器對(duì)Neutron的擴(kuò)展

SDN的名稱Software Defined Network，典型的SDN控制器的核心是實(shí)現(xiàn)集中控制平面和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)平面的相分離。這里強(qiáng)調(diào)兩個(gè)，控制器和交換機(jī)的接口——我們叫做南向接口；另一個(gè)是往上的北向接口。SDN的核心理念有三個(gè)，第一個(gè)控制和轉(zhuǎn)發(fā)分離，第二個(gè)集中控制，第三個(gè)開放的API——網(wǎng)絡(luò)可編程。基于Neutron的SDN技術(shù)，OpenStack網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可擴(kuò)展的框架，并能部署和管理多種網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，如入侵檢測系統(tǒng)（IDS），負(fù)載均衡，防火墻和虛擬專用網(wǎng)絡(luò)（VPN）等。所以SDN控制器虛擬化的好處包括，能夠更有效地向上擴(kuò)展和向外擴(kuò)展――為現(xiàn)有的SDN控制器動(dòng)態(tài)添加更多的資源（比如存儲(chǔ)資源）。在虛擬化分布式部署環(huán)境中――SDN控制器被實(shí)施成一組協(xié)同工作的虛擬機(jī)，面對(duì)增加的工作負(fù)載，可以添加額外的虛擬機(jī)實(shí)例。

OpenStack平臺(tái)中應(yīng)用的SDN技術(shù)已經(jīng)成為了云環(huán)境中的網(wǎng)絡(luò)支柱，OpenStack的Neutron本身作為一個(gè)SDN網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)，在網(wǎng)絡(luò)配置方面提供了一種自服務(wù)能力，用戶可以創(chuàng)建自己的網(wǎng)絡(luò)并控制流量，實(shí)現(xiàn)連接服務(wù)器和設(shè)備到一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)絡(luò)。與openstack Neutron相關(guān)聯(lián)的開源控制器來。主要有：OpenContrail、ONOS、Floodlight、Ryu 、OpenDaylight項(xiàng)目等。

4.OpenStack和SDN控制器的全局

OpenStack Neutron及其插件架構(gòu)提供了將SDN控制器集成到OpenStack的功能。使用插件將SDN控制器集成到Neutron的這種做法提供了集中式管理，還為使用API對(duì)OpenStack網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可編程性提供了方便。

OpenDaylight、Ryu和Floodlight等SDN控制器使用特定的插件或擁有相應(yīng)機(jī)制驅(qū)動(dòng)的ML2插件，允許Neutron和SDN控制器之間進(jìn)行通信。下圖顯示的全局表明了OpenStack與SDN控制器集成。

1）OpenStack儀表板（Horizon）上的用戶操作將被轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)API，并發(fā)送到Neutron服務(wù)器。

2）Neutron服務(wù)器收到請(qǐng)求后，將同一請(qǐng)求傳遞給已配置的插件（假設(shè)ML2已配置好了ODL機(jī)制驅(qū)動(dòng)和VXLAN類型驅(qū)動(dòng)）。

3）Neutron服務(wù)器/插件會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)庫做適應(yīng)的變動(dòng)。

4）插件會(huì)調(diào)用與SDN控制器對(duì)應(yīng)的REST API。

5）一收到請(qǐng)求，ODL會(huì)使用任何南向插件/協(xié)議，比如OpenFlow、OVSDB或OF-Config，對(duì)網(wǎng)絡(luò)元素做必要的變化。

5.小結(jié)

SDN給OpenStack帶來了一些特性，如網(wǎng)絡(luò)可視性、無縫的網(wǎng)絡(luò)和網(wǎng)絡(luò)可擴(kuò)展性，SDN控制器集成OpenStack還不成熟，在測試階段驗(yàn)證了這個(gè)結(jié)果。從商業(yè)調(diào)查的結(jié)果顯示在未來幾年，受訪者有意愿改變他們的生產(chǎn)網(wǎng)絡(luò)并分配大部分的預(yù)算支持SDN。從商業(yè)調(diào)查結(jié)果顯示參與者對(duì)SDN集成OpenStack有很高的接受度。

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