解读SDN网络在大规模数据中心的应用

关于未来网络的规划，中国移动提出了NovoNet网络架构，NovoNet架构包含了SDN和NFV等技术，提出采用新的运营模式并提供创新服务。在NovoNet架构下，基于SDN技术的数据中心应用，中国移动将其命名为NovoDC，NovoDC是由中国移动结合开源项目定制化研发构成，本文主要围绕以上几个方面进行详细介绍。

NovoNet网络架构下的DC场景

在中国移动提出NovoNet网络架构之前，谷歌已经实现了使用SDN技术进行流量调优的商业案例。随后的NFV也因为其可虚拟化网元的技术特点，被运营商视为网络架构转型的利器。而中国移动将两种技术实现融合，构成了之后提出的NovoNet网络架构。2015年，中国移动正式发布了NovoNet2020愿景，中国移动将构建软件化、虚拟化可编程的网络架构，打造灵活高效的网络运营体系，希望通过引入NFV、SDN等新技术，使移动网络、IP承载网络、传送网络、数据中心等领域实现多种网络实施和业务的虚拟化。

关于中国移动NovoNet网络架构，它在数据中心这样场景下的布局，也就是NovoDC.从时间轴上来看，从最开始中国移动认识SDN技术，是因为谷歌利用SDN的技术，提高了广域网连接的利用率；在2012年的时候，中国移动进行了SDN的技术研究；2013年，中国移动在NFV标准化组织中，又成立了运营商级别的SDN工作组，并建立了SDN数据中心架构。

从2014年开始，中国移动在数据中心SDN化上加大了自研投入。伴随着很多开源组织的出现，中国移动结合开源技术相应做了一些自研产品，主要包括三方面，首先是数据中心的应用层APP开发；其次，是数据中心网络创建控制器的开发，这个控制器是基于AERO代码；最后，中国移动开发乐自研定制化的交换机。而在2015年《NovoNet白皮书》提出之后，中国移动在国内首次进行了SDN系统方案的招标测试，在中国移动10086公有云里面引入了SDN技术，中国移动基于SDN三种场景做了技术方案的分析。

进入2016年，在2014年自研产品的基础之上，结合2015年商用试点的现状，中国移动总结了目前SDN数据中心存在的一些问题。比如，平台不够开放，在转发设备的整体架构中，更多存在运行绑定的方式，所以之后中国移动开始把精力投入到了怎样打开A厂家的控制器跟A厂家转化设备，并提出了端到端解耦的解决方案，这个解决方案的核心就是控制器接口的标准化。

SDN数据中心的四层架构三大场景

目前，基于SDN技术的数据中心采用经典的四层架构，这也是业界公认的四层架构，从上到下分别是应用层（APP层，更多面向用户）、云操作系统层、控制层（包括两类，一类是网络的控制层，也就是控制器，另外一类是增值服务网元的控制器VNFM）、转发层（包括硬件的交换机、软件交换机、SDN网关、还有增值业务网元及安全设备）。

基于四层的架构，中国移动希望在智能应用的平台上，无论是客户还是中国移动自己内部的业务系统，都可以提供一个虚拟的VPC业务和业务链的功能。VPC的业务是一个多租户的业务，租户可以看到自己一张独立的网，同时，这张网也是可拓展的网，中国移动可以创建多个租户，租户和租户之间，可以根据更多的需求进行更多的打通。NovoDC的构建正是实现了VPC/业务链的需求。

中国移动在2015年结合自身需求，提出了SDN数据中心的三大场景，第一种场景是虚拟化的场景。因为中国移动承载的业务是一些虚拟机，它们都是装在虚拟化的平台上，在这种网络上采用虚拟交换机作为SDN转发设备这个方案是最成熟的，因为它采用虚拟化形式，带来了软件的灵活性。不过缺点是由于虚拟交换机降低服务器的性能，所以虚拟交换机的损耗会损耗CPU.在这样的背景下，中国移动研究虚拟交换机在KVM开源的平台下性能最好，如果采用的是商用虚拟化平台，就需要采用一些特定的方式，会影响转发的性能。

第二个场景是裸金属服务器的场景。目前有很多=应用，可能不接受虚拟机这种形式，更多是希望把这个应用处在一台物理服务器上，所以提出来裸金属服务器的场景，它没有虚拟交换机，中国移动采用SDN硬件交换机，采用硬点交换机作为SDN转发设备。中国移动从2015年开始研究、测试裸金属服务器，2016年开始规模商用，单这种形式它对硬件交换相应的提出了要求，比如控制器与交换机有多种协议，相应的占用硬件交换机的资源，实现的门槛比较高。

第三种场景，就是将第一种场景和第二种场景简单的结合，既有虚拟化服务器，又有裸金属服务器。

大规模数据中心组网研究

中国移动在2016年重点研究了大规模数据中心组网，随着网络数据量越来越大以及大数据业务的兴起，更多的