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数据中心网络部署,软硬SDN如何选择

杨晓峰

杨晓峰

2020-06-17 335
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当前数据中心仍然处在SDN现代化的代际演进中,作为一个网络规划者在初始规划时却遇到了新问题。SDN已经分化出两条路线,是把Overlay控制端点驻留在实体交换机还是服务器内的虚拟交换机上?由此衍生出的所谓硬件式SDN(简称硬SDN)和软件式SDN(简称软SDN)。众说纷纭之下,本文尝试从实践角度出发做一个梳理供大家参考。

在回答用什么之前,我们先回归初心,问一下用SDN到底帮我们解决了什么问题? 这个问题回答之后,再来对照看看软硬SDN在这些方面哪种做的更好,更符合项目建设诉求,以期帮助我们决策。

为什么要用SDN?

当前业界SDN的实践,已经和Overlay技术(主要是VXLAN技术)紧密的捆绑在一起,所以我们作为一个整体一起谈。

在SDN技术之前,网络是通过命令行接口进行人工配置,有低效易出错、运营成本高昂、业务TTM慢等问题,相信只要做过网络的人都所见略同。在计算资源向虚拟化纵深推进的过程中,同时暴露出数据中心网络的二层域规模不足,无法跨地域构建二层网络,限制了业务虚机的部署位置和灵活迁移,阻碍了数据中心在大规模、自动化方向的能力提升。

SDN带来一股新气象,改变了传统命令行的部署方式,很多厂家提供了图形化的友好界面。通过与VXLAN Overlay技术的有机结合,网络虚拟化并和计算资源实现联动,让网络更具有业务目标导向而摆脱了底层的繁琐人工配置工作。SDN下当前通用的spine-Leaf架构也顺带把传统树形拓扑不能适应东西向流量快速增长的问题一起解决了。

看起来,SDN在网络的结构可扩展性、业务自动化方面贡献卓著。同时网络人员最重视的高可靠、高性能、开放集成等基础能力也需要持续加强。

软硬SDN孰优孰劣,如何评估?

现在SDN的发展,客观上已经形成网络设备厂商为主的硬SDN阵营和以软件供应商为主的软SDN阵营。

但孰优孰劣,我们针对上面SDN的各个价值要素对比分析一下。

首先,从自动化能力的灵活性来看,自动化程度更多取决于不同厂家对网络业务的理解能力和逻辑抽象水平,与软硬方式相关性并不那么高。比如在SDN的业务发放上,北美厂商沿用一贯简单的多级表单的方式来下发业务逻辑。而国内厂家基本已经使用图形化交互的方式,抽象层次更高、逻辑理解更直接,这一点值得为国内厂家点赞。而目前逐步兴起的意图网络,硬SDN厂商可用基于IT业务语言来自动化网络的配置,甚至可以做到事前校验、事后验证等更高的自动化水平。软SDN厂商则相对落后。

软SDN在于其业务开发全部依赖于软件实现,更灵活、迭代更快,能力可以不依赖于硬件快速更新。但实际商用时也有严格的版本策略,并且需要考虑将对性能影响严重的特性如加密、封装卸载在网卡上。总体而言,软件方式身段更灵活一点,但因为完全依赖CPU也面临较多约束。所以在这一点上,更应该侧重考察的是,不同厂家不论软硬方式,其在自动化能力上表现出的不同眼界和实践水平。

其次,从网络的可扩展性来看,二者能力不分伯仲。二者均可以构筑大规模的SDN网络,包括支持跨域多DC的级联网络。

软SDN可以灵活牺牲服务器资源来置换网络资源,所以在租户、VPC等规格上可能会超过硬SDN在交换机上的硬件资源限制,然而当前主流交换机规格基本不存在瓶颈,所以这个优势无法体现到实际项目价值中。暂且认为二者在此打成平手。

第三,在实际的网络部署中,可靠、稳定是重中之重。没有人会容忍一个频繁掉链子的网络。这一点硬SDN天然具备更佳的身位,其从早期一路积累的商用可靠性能力有巨大优势。而软SDN通过vSwitch也提供了故障切换的能力,但作为业务软件依然受限于软件特有的可靠性问题。此外,软SDN会给网络运维团队带来新的挑战,运维边界需要延伸到服务器内部,服务器运维在网络和业务团队部分叠合,存在冲突的可能。所以我们看到,敢于使用软SDN的基本是互联网厂家,自身拥有较强的技术能力来克服这个问题也是一个重要原因。

再者,性能问题上二者差异如何呢?由于硬SDN在交换机硬件上甚至芯片上来处理,性能上确实远胜软SDN。软SDN依赖的vSwitch也在持续往这个方向努力,比如叠加DPDK,智能网卡卸载等“围魏救赵”方式,性能问题确实得到了一些缓解,各厂家数据普遍提升到十多G,但相比硬SDN能力仍然差距较大。

有些卸载技术能否规模商用还没有形成行业共识,有些还处在创新实验阶段,而且引入这些辅助技术时又扩展了软SDN的配套边界和复杂度,当然也增加了成本。国内有些保险公司在初期选择软SDN后,因出现了无法接受的性能瓶颈转而寻求硬SDN方案。

还有一点,就是开放集成能力。企业市场细分市场众多,不同企业对包括服务器的厂家和型号、虚拟化平台、云平台等不同部件也有不同的喜好或经验,二者谁更能匹配这种开放集成的诉求呢?由于软SDN依赖服务器vSwitch,它需要配套底层平台软件,甚至匹配虚拟服务器型号支持。由于不同虚拟层软件的差异性,导致了单个vSwitch产品无法通配所有虚拟层平台而需要独立配套的产品。硬SDN则避免了这些锁定,由于控制点在硬件交换机,能普遍适应下层接入的IT资源生态,如不同厂家服务器和不同虚拟化平台,以及云平台产品。

最后却是最重要的,成本!其实,业界不少人认为软硬SDN之争最关键的两点便是可靠性和成本。

性能问题最后归到底也可以看为成本的一个部分。在这场赛跑中,一边是软SDN通过服务器成本来置换网络资源,包括性能叠加和规模管理引入的成本。另一边则是网络设备商的硬件能力提升快速消化掉硬SDN的成本。哪个效率曲线跑的快,哪个就更有优势。

这一点上,目前硬SDN有明显优势。从实际项目中取得信息看,硬SDN方案交换机已经基本消化了SDN的成本,和非SDN交换机的价格基本一样,这得益于这几年芯片集成能力飞速发展。反观软SDN,vSwitch的数量庞大加上运维年费,价格也并不便宜。

但具体到不同场景上,软SDN展现了其灵活的用武之地。比如在一个不再增长的传统业务数据中心,客户无意过多投资网络改造,而老旧的交换机不支持SDN,这时软件SDN方式用服务器资源置换SDN能力会是一个好的选择。毕竟对一个没有增长的业务不必要去大动干戈。硬币的另一面,如果预期业务要持续增长时,仍然建议采用硬SDN的方式来建设或逐步改造,时间越长回报越大。

总体而言,由于各个厂家的销售策略不同,加上服务器和交换机各自成本的下降竞争速度动态变化,成本要素在不同场景不同项目里表现差异较大,只能因地制宜,这里姑且认为一致。

综上所述,我们分别从灵活性、可扩展性、可靠性、性能、开放集成能力以及成本等六个纬度进行软硬SDN的对比分析,汇总评估如下:

对比纬度 软SDN 硬SDN
灵活性 ★★★★★ ★★★★
扩展性 ★★★★★ ★★★★★
可靠性 ★★★ ★★★★★
性能 ★★ ★★★★★
开放集成 ★★★ ★★★★★
成本 ★★★★★ ★★★★★

整体看来,软SDN在某些细分场景有独特价值,而硬SDN的应用场景则更通用和广泛一些。从当前业界实践经验来看,也基本符合这个结论。除了一些互联网企业追求极致的灵活性,对多数企业而言,包括金融、政企、生产制造等更广泛的实业领域,则基本采用了硬SDN来部署网络来更快获取自身实业领域的商业价值。

所以软硬之争,具体怎么选,还是要结合应用场景和网络规划要素来综合判断。就市场规模而言,从分析对比来看,硬SDN具备更广泛的普适性。

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