Hình 2.9 ở trên đã cung cấp một minh họa về sự khác biệt giữa đường đi ngắn
nhất thông qua công nghệ từng nút hiện tại và đường dẫn tối ưu, điều này có thể thực hiện được với bộ điều khiển SDN để có thể xem xét nhiều tham số mạng hơn như dữ liệu lưu lượng khi đưa ra quyết định.
Open SDN được thiết kế rõ ràng để có thể điều khiển trực tiếp lưu lượng mạng
trên phần cứng chuyển mạch xuống mức luồng. Chúng em đối chiếu điều này với giải pháp thay thế lớp phủ trong đó lưu lượng mạng tồn tại ở mức luồng trong các liên kết ảo, nhưng không tồn tại trong phần cứng chuyển mạch. Do đó, Open SDN đặc biệt phù hợp để giải quyết các nhu cầu về kỹ thuật lưu lượng và hiệu quả đường dẫn.
SDN via APIs
Tính năng cốt lõi của SDN thơng qua API là thiết lập cấu hình của các thiết bị mạng theo cách đơn giản và hiệu quả hơn. Vì điều này được thực hiện từ một bộ điều khiển tập trung, một giải pháp sử dụng API sẽ tăng cường tự động hóa và sẽ mang lại mức độ linh hoạt hơn. Mặc dù các API kế thừa thường không được thiết kế để xử lý các nhu cầu về thời gian, chi tiết cao vốn có trong kỹ thuật lưu lượng, nhưng các API mở rộng có thể cải thiện kỹ thuật lưu lượng ngay cả trong các thiết bị cũ có mặt điều khiển
cục bộ. Điều này hoàn toàn khả thi thông qua việc sử dụng các ứng dụng SDN chạy trên bộ điều khiển dựa trên API như OpenDaylight, Contrail hoặc APIC-DC.
Trên thực tế, mặc dù Hình 2.9 minh họa các khả năng của OpenFlow để lựa chọn đường dẫn tối ưu nhưng một giải pháp tương tự cũng được cung cấp thông qua plugin BGP-LS / PCE-P của OpenDaylight. Cần lưu ý rằng định tuyến dựa trên chính sách (PBR) có khả năng định hướng các gói qua các đường dẫn ở mức độ khá chi tiết. Về lý thuyết, người ta có thể kết hợp các cơng cụ giám sát lưu lượng hiện tại với PBR và sử dụng các API SNMP hoặc CLI hiện tại để hoàn thành loại kỹ thuật lưu lượng mà chúng ta thảo luận ở đây. RSVP và MPLS-TE là các ví dụ về giao thức kỹ thuật lưu lượng có thể được định cấu hình thơng qua lệnh gọi API tới mặt phẳng điều khiển của thiết bị.
Tuy nhiên, các API và PBR đó theo truyền thống trước kia sẽ không cho phép các thay đổi thường xuyên và hiệu quả nhanh đối với các đường dẫn và cũng không thể phản ứng nhanh khi đối mặt với sự thay đổi như OpenFlow có thể làm được. Tuy nhiên, với các giải pháp mới như APIC-DC và Contrail, sử dụng các giao thức dựa trên chính sách và đường dẫn, các nhà cung cấp đang đưa các API SDN vào một tương lai dựa trên SDN nhanh nhạy hơn.
2.7. So sánh giữa Open SDN, Overlays và API
Chúng ta thấy trong chúng trong việc giảm bớt xét kỹ hơn trong các phần
Bảng 2.1 so sánh các loại SDN khác nhau và đóng góp của
các vấn đề với mạng trong trung tâm dữ liệu. Chúng em xem sau.
SDN qua Overlays
• Công nghệ này được thiết kế để giải quyết các vấn đề về trung tâm dữ liệu. • Cơng nghệ này thường sử dụng các công nghệ trung tâm dữ liệu hiện đại, đặc biệt là VXLAN và NVGRE, và do đó, cơng nghệ này khơng hồn tồn mới.
• Cơng nghệ tạo ra một mạng lớp phủ ảo và do đó thực hiện rất tốt cơng việc khắc phục các hạn chế của mạng và cải thiện sự nhanh nhẹn.
• Cơng nghệ khơng giải quyết bất kỳ vấn đề nào liên quan đến việc cải thiện hoạt động của cơ sở hạ tầng vật lý. Tuy nhiên, điều này có lợi thế là phát sinh ít hoặc khơng có chi phí liên quan đến thiết bị mạng mới.
• Đơi khi rất khó để chẩn đốn các vấn đề và xác định xem chúng liên quan đến mạng ảo hay mạng vật lý.
Open SDN
• Cơng nghệ được thiết kế để giải quyết các vấn đề mạng trong nhiều lĩnh vực, không chỉ trung tâm dữ liệu.
• Open SDN có thể được triển khai bằng cách sử dụng các thiết bị mạng được
thiết kế cho Open SDN. Phần cứng chuyển đổi kế thừa thường có thể được tăng cường bằng cách thêm OpenFlow để hoạt động như các thiết bị Open SDN.
• Cơng nghệ, được sử dụng cùng với các mạng ảo (ví dụ: VXLAN và NVGRE), thực hiện rất tốt công việc giải quyết tất cả các vấn đề về mạng mà chúng ta đã thảo luận.
• Cơng nghệ có phạm vi rộng hơn; do đó, nó gây gián đoạn hơn và có thể gây ra nhiều vấn đề chuyển tiếp hơn so với SDN via Overlays.
•Mặc dù cả Open SDN và SDN via Overlays đều cho phép đổi mới đáng kể nhưng các trường hợp sử dụng Open SDN sẽ cho thấy cách người triển khai đã định nghĩa lại mạng một cách triệt để. Khi làm như vậy, họ từ bỏ các cấu trúc kế thừa và cấu trúc mạng để hoạt động phù hợp chính xác với các yêu cầu ứng dụng.
SDN via APIs
• Cơng nghệ này có thể tận dụng các thiết bị mạng hiện có với những nâng cấp tối
thiểu.
•Một số giải pháp (ví dụ: APIC-DC và OpFlex) vốn là các giải pháp dựa trên chính sách cịn trong khi các giải pháp khác sẽ được thêm vào giải pháp hiện có để thực hiện
được.
• Các giải pháp khác dịch các kiến trúc thành cơng hiện có từ một miền sang miền trung tâm dữ liệu. Tuy nhiên, đây là trường hợp của Contrail sử dụng công nghệ MPLS trong trung tâm dữ liệu MPLS thường được sử dụng trong mạng WAN. Hiệu quả của bản dịch này vẫn chưa được chứng minh, nhưng nó chắc chắn có nhiều hứa hẹn trong tương lai sắp tới.
• Có sự hỗ trợ của các nhà cung cấp chính từ Juniper và Cisco, mỗi nhà cung cấp cho giải pháp trung tâm dữ liệu của riêng họ, giải pháp này có thể được chứng minh là có ý nghĩa quan trọng trong việc xác định sự thành công hay thất bại của một công nghệ mới.
Những điểm này chỉ ra rằng SDN via Overlays là một giải pháp tốt và có thể là một giai đoạn chuyển tiếp dễ dàng và thành cơng hơn trong thời gian tới, trong khi
Open SDN có nhiều hứa hẹn nhất theo nghĩa rộng hơn và toàn diện hơn. Mặc dù Bảng
2.1 minh họa rằng SDN thơng qua API có thể khơng phải là giải pháp tối ưu trong
trung tâm dữ liệu do xử lý các vấn đề cũ nhưng một số vấn đề của trung tâm dữ liệu có thể được giải quyết bởi SDN cụ thể thông qua các giải pháp API. Các giải pháp SDN thông qua API đơn giản hơn trên thực tế và có thể đại diện cho kế hoạch chuyển đổi dễ dàng nhất cho các nhà lập trình mạng trong ngắn hạn vì cần thay đổi ít triệt để hơn so với u cầu chuyển sang phương pháp Overlay hoặc Open SDN.
2.8. Triển khai trung tâm dữ liệu thế giới thực
Trong chương này, chúng em đã dành thời gian xác định nhu cầu của các trung tâm dữ liệu mới mẻ và chúng em đã tìm hiểu các cách thức mà mỗi cơng nghệ SDN đã giải quyết những nhu cầu đó. Người ta có thể tự hỏi liệu có ai đang thực sự triển khai các công nghệ SDN này trong trung tâm dữ liệu hay khơng?
Microsoft Azure
Ebay Rackspace
Thì câu trả lời có thể là mặc dù nó vẫn đang trong q trình hồn thiện, nhưng có những tổ chức đang chạy thử nghiệm SDN và trong một số trường hợp đã đưa nó vào sản xuất. Trong Bảng 2.2, chúng em liệt kê một số doanh nghiệp nổi tiếng và việc triển khai SDN sớm của họ trong các trung tâm dữ liệu của họ. Bảng hiển thị kết hợp giữa
Open SDN và SDN via Overlays, nhưng khơng có ví dụ nào về SDN qua API. Phần
lớn các nỗ lực hướng về API khơng thực sự là những gì đã được định nghĩa là SDN. Chúng sử dụng các công nghệ tương tự tức là các công cụ điều phối và các plugin VMware để điều khiển mạng bằng SNMP và CLI. Một số thử nghiệm với các API SDN mới hơn có lẽ đang được tiến hành, nhưng mạng SDN của trung tâm dữ liệu sản xuất có xu hướng trở thành lớp phủ dựa trên siêu giám sát với một vài ví dụ sử dụng
Open SDN. Điều đáng nói là Juniper’s Contrail có phần khác đặc biệt nhất ở đây. Đó
chính là Contrail đã được triển khai trong mơi trường trung tâm dữ liệu thương mại và do đó có thể được coi là một ví dụ về SDN sản xuất thơng qua triển khai API. Trong bất kỳ trường hợp nào, giữa Open SDN và phương pháp tiếp cận lớp phủ, quan sát của chúng em là các ví dụ về trung tâm dữ liệu trường xanh cực lớn thu hút về Open SDN, trong khi lớp phủ dựa trên siêu giám sát đã được áp dụng nhiều hơn trong các trung tâm dữ liệu quy mơ điển hình hơn.
2.9. Phần kết luận
Chương này đã mô tả nhiều nhu cầu cấp thiết và quan trọng đã khiến mạng trung tâm dữ liệu trở thành một trở ngại cho sự tiến bộ cơng nghệ trong lĩnh vực đó. Chúng em đã kiểm tra các cơng nghệ và tiêu chuẩn mới nhằm giải quyết những nhu cầu đó. Sau đó, chúng em đã trình bày ra ba cách lựa chọn thay thế SDN chính là sử dụng lại chính các cơng nghệ đó, cũng như các ý tưởng mới do SDN đưa ra để giải quyết những nhu cầu đó. Cuối cùng, chúng em đã liệt kê cách một số doanh nghiệp lớn đang sử dụng SDN ngày nay trong môi trường trung tâm dữ liệu của họ. Và tiếp đến trong Chương 3,
chúng ta sẽ xem xét các trường hợp sử dụng khác cho SDN, chẳng hạn như mạng di động và mạng doanh nghiệp.
CHƯƠNG 3: SDN TRONG CÁC MƠI TRƯỜNG KHÁC
Ngồi việc đáp ứng những nhu cầu trên thì SDN cịn có những ứng dụng thực tiễn trong nhiều mơi trường làm việc khác nhau mang đến sự đa dụng của nó. Ở chương cuối này, chúng em sẽ đề cập đến tính cấp thiết liên quan đến sự phát triển của các trung tâm dữ liệu đã khiến SDN vươn lên vị trí dẫn đầu trong các giải pháp được các chuyên gia CNTT và CIO coi trọng. Chương này sẽ xem xét các miền khác trong đó SDN sẽ đóng vai trị chính như nào. Các mơi trường sau và một số trường hợp sử dụng đi kèm sẽ được xem xét trong chương này:
• Mạng diện rộng (Phần 3.1) • Nhà cung cấp dịch vụ và mạng nhà cung cấp dịch vụ (Phần 3.2) • Mạng cơ sở (Phần 3.3) • Mạng lưới khách (Phần 3.4) • Mạng di động (Phần 3.5) • Mạng quang (Phần 3.6)
Khi xem xét từng miền này, chúng em sẽ giải thích các vấn đề cấp bách nhất và sau đó chúng em xem xét các cách mà SDN có thể đóng một phần trong việc giúp giải quyết chúng. Chúng em sẽ cùng thảo luận về các triển khai hiện tại và các bằng chứng về khái niệm (PoC) đã được phát triển để giải quyết các nhu cầu trong các lĩnh vực này. Trước khi xem xét chi tiết từng môi trường, chúng ta sẽ xem xét một số ưu điểm đi kèm với giải pháp SDN dành riêng cho các mơi trường này.
Chính sách về cấu hình chuẩn
Một trong những vấn đề lớn mà các bộ phận CNTT đang phải đối mặt hiện nay là vấn đề về quy mơ, liên quan đến việc có cấu hình nhất quán trên một số lượng rất lớn các thiết bị mạng. Trong quá khứ, nhiệm vụ này đã rơi vào cấu hình thủ cơng hoặc quản lý mạng, nhưng với SDN, hứa hẹn sẽ đơn giản hóa rất nhiều các tác vụ này, cùng với việc giảm chi phí hoạt động cho doanh nghiệp. Một số chi tiết cụ thể của SDN liên quan đến cấu hình là
(1) Xử lý với số lượng lớn thiết bị (2) Tính nhất qn của cấu hình (3) Lưu trữ chính sách trung tâm (4) Ứng dụng chính sách chung (5) Mức độ chi tiết của kiểm soát.
Số lượng tuyệt đối các thiết bị hoạt động trong các mạng ngày nay đã phát triển đến mức gần như không thể quản lý được. Trong các Mạng diện rộng lớn (WAN) có thể có hàng nghìn thiết bị chuyển mạch vật lý được triển khai. Nhân viên CNTT ngày nay được yêu cầu duy trì một số lượng lớn các thiết bị sử dụng các công cụ truyền thống như CLI, giao diện web, SNMP và các phương pháp thủ công, sử dụng nhiều lao động khác. Nhưng đến khi có SDN đã hứa hẹn sẽ loại bỏ nhiều tác vụ này để hoạt động và mở rộng quy mô, các bộ điều khiển đang được xây dựng từ đầu để hiểu và quản lý một số lượng lớn các thiết bị. Ngoài ra, sự tập trung này thúc đẩy tính tương đồng giữa các thiết bị
nhiều hơn. Nhiệm vụ quản lý số lượng lớn các thiết bị được đơn giản hóa là kết quả trực tiếp của sự đồng nhất này. Việc đơn giản hóa cấu hình mạng này là một trong những khoản tiết kiệm chi phí hoạt động chính do SDN mang lại.
Một vấn đề phổ biến với các mạng lớn ngày nay là khó khăn trong việc duy trì tính nhất qn trên tất cả các thiết bị, là một phần của cơ sở hạ tầng. Hình 3.1 cho thấy một ví dụ đơn giản về việc so sánh các thiết bị tự động được cấu hình riêng lẻ và thủ cơng với chính sách chung được phân phối thơng qua các quy tắc luồng từ bộ điều khiển trung tâm. Trường hợp nhỏ được mô tả trong sơ đồ được kết hợp bởi các thứ tự độ lớn trong các mạng ngồi đời thực. Việc duy trì cấu hình của chính sách nhất qn đơn giản khơng thể được thực hiện bằng các phương tiện hồn tồn thủ cơng. Từ lâu, các công cụ quản lý mạng phức tạp đã tồn tại với mục đích cung cấp cấu hình và quản lý chính sách tập trung.
Tuy nhiên, những công cụ này chỉ đạt được thành cơng ngồi lề. Chúng thường dựa trên mơ hình tạo trình điều khiển tóm tắt sự khác biệt giữa nhà cung cấp và thiết bị. Những công cụ này cố gắng tiêu chuẩn hóa ở mức cao đến mức sự khác biệt giữa nhà cung cấp và thiết bị ở mức thấp nên đã thực sự đặt ra một thách thức liên tục và đầy áp lực cho các chun gia CNTT. Mơ hình này cũng khơng thể mở rộng với số lượng thay đổi phổ biến trong mạng nhưng SDN lại tiếp cận cấu hình theo một cách hồn tồn khác. Cấu hình được thực hiện theo kiểu tiêu chuẩn nhưng hoàn toàn mới và chi tiết hơn, ở cấp độ chạy liên tục và đều đặn. Cấu hình này dựa trên cấu trúc cơ bản của luồng, được chia sẻ bởi tất cả các thiết bị mạng. Điều này cho phép cấu hình bằng một giao thức phổ biến như OpenFlow. Thay vì cố gắng hỗ trợ băng tần qua một morass cấu hình với hệ thống các trình điều khiển đã nói ở trên, phương pháp SDN này có khả năng mở rộng quy mơ theo sự phát triển của mạng và thực hiện chính sách cấu hình tồn mạng nhất qn. Lưu trữ chính sách trung tâm tự nhiên khơng có trong kiến trúc bộ điều khiển tập trung của SDN. Những thuộc tính này bắt nguồn từ chính nguồn gốc của SDN. Theo Ethane, tiền thân trực tiếp của OpenFlow là được nhắm tới mục tiêu cụ thể vào việc phân phối chính sách phức tạp trên mạng.