0512-  聯(lián)系

 哪怕是苛刻的IT專業(yè)人員，有一個詞也會很吸引他注意：節(jié)約成本。當(dāng)市場中出現(xiàn)白盒交換機(jī)時——即一種預(yù)安裝第三方網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的消費(fèi)類交換機(jī)硬件，網(wǎng)絡(luò)工程師一般首先聽到或了解到的是這種新方法有可能節(jié)約成本。

        但是，隨著網(wǎng)絡(luò)可編程性的概念變得越來越受到關(guān)注，節(jié)約成本已經(jīng)不是白盒交換機(jī)中受關(guān)注的方面了。除了節(jié)約金錢，它們還可以增加網(wǎng)絡(luò)自動化、可編程性和靈活性，這些改進(jìn)也有其實(shí)際價值。

        根據(jù)波士頓Doyle Research分析師Lee Doyle的觀點(diǎn)，包含軟件和硬件在內(nèi)的白盒交換機(jī)市場預(yù)計(jì)將在2018年增長到5億美元。但是，現(xiàn)在仍然是軟件定義網(wǎng)絡(luò)(SDN)的發(fā)展早期，因?yàn)榘缀薪粨Q機(jī)與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)市場目前還很小。Doyle指出，作為對比，像Cumulus Networks和Big Switch Networks這樣的白盒交換機(jī)供應(yīng)商現(xiàn)在的“收益可能只有200萬美元”。

        他補(bǔ)充說，目前主攻白盒交換機(jī)的公司主要有三類：有資源部署和維護(hù)這些交換機(jī)的互聯(lián)網(wǎng)級別公司、更多考慮綠地部署風(fēng)險的數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商和一些基于云但未達(dá)到互聯(lián)網(wǎng)級別的公司。然而，大多數(shù)企業(yè)和服務(wù)提供商并不滿足于任何一個網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。對于大多數(shù)公司而言，他們的操作系統(tǒng)選擇終取決于作出采購決策的負(fù)責(zé)人的專業(yè)技術(shù)背景。

        Gartner公司杰出分析師Joe Skorupa說：“服務(wù)人員會選擇Cumulus Networks或Pica8，而網(wǎng)絡(luò)人員則會選擇Big Switch或Pica8。Cumulus Networks有適用于數(shù)據(jù)中心的白盒交換機(jī)。人們通常會用它來支持SDN堆疊網(wǎng)絡(luò)，但是它本身并不是SDN?！?/p>

        下面將針對這個特點(diǎn)來介紹三個使用拍盒交換機(jī)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可編程性的用例。

像管理服務(wù)器一樣管理交換機(jī)

        DreamHost LLC是洛杉磯一家網(wǎng)站托管公司和云提供商，它在白盒交換機(jī)上使用Cumulus Networks的Cumulus Linux網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)來地?cái)U(kuò)展和管理自己的開源多租賃公共云服務(wù)：DreamCompute。

        DreamHost負(fù)責(zé)云的副總裁Jonathan LaCour說：“由于運(yùn)行著Cumulus Linux網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，所以我們將交換機(jī)看作是另一種Linux服務(wù)器。我們也用相同的團(tuán)隊(duì)、工具和流程去管理我們的Linux服務(wù)器上的Cumulus Linux?！?/p>

        這與DreamHost的遺留交換機(jī)有很大的區(qū)別，后者運(yùn)行著預(yù)安裝的私有軟件和工具，與IT團(tuán)隊(duì)用于管理和監(jiān)控計(jì)算與存儲設(shè)備的Linux工具完全不同。

        LaCour說：“Cumulus Linux幫助我們將一種特殊的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境變成一種不那么特殊的通用環(huán)境?！?/p>

        Cumulus白盒交換機(jī)采用的方法將來自大型傳統(tǒng)交換機(jī)供應(yīng)商的私有交換機(jī)接口更換為所有Linux服務(wù)器管理員都能理解的通用Linux接口。

        在白盒交換機(jī)上運(yùn)行Cumulus Linux可以幫助DreamHostLinux平臺的性能和實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)可見性，同時讓它的工程師能夠使用現(xiàn)有的Linux服務(wù)器管理工具實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動化。采用與Linux服務(wù)器自動配置安裝過程的相同方法，除了一些小更新和修改之外 ，完全不需要更多的特殊考慮，Cumulus Linux控制器會自動配置其白盒交換機(jī)安裝設(shè)置，以滿足DreamHost的網(wǎng)絡(luò)要求。這個網(wǎng)絡(luò)包括客戶Pod(自包含硬件單元，表示DreamHost云的一個可用域)和用于管理用途的命令與控制Pod，它們運(yùn)行著Cumulus Linux和40GbE葉脊架構(gòu)。

        LaCour說：“雖然網(wǎng)絡(luò)工程師現(xiàn)在可以通過自動化、CPI(命令行接口)和API編程控制交換機(jī)，Cumulus Linux的特別之處是它的CLI和API與每一位系統(tǒng)工程師和云工程師長期使用的Linux工具完全相同，如路由器命令和ipconfig等。他們完全不需要學(xué)習(xí)新東西，所有東西都由硬件加速?！?/p>

        Linux服務(wù)器與運(yùn)行Cumulus Linux的交換機(jī)之間并沒有很大的差別——主要差別就是每一臺設(shè)備上的端口數(shù)量。一個Linux服務(wù)器可能只有2~4個2層和3層連接以太網(wǎng)端口，而Cumulus白盒交換機(jī)則有48個10GB端口。

        DreamHost使用DevOps工具Opscode Chef實(shí)現(xiàn)服務(wù)器與網(wǎng)絡(luò)編制。由于每一個交換機(jī)都運(yùn)行著版本2和版本3的開放短路徑(Open Shortest Path First)，因此從配置到故障修復(fù)等所有網(wǎng)絡(luò)操作都變得非常簡單。DreamHost工程師根據(jù)Chef手冊和秘訣(一組可重用配置說明)編程實(shí)現(xiàn)Cumulus Linux交換機(jī)的目錄管理和配置。它的IT團(tuán)隊(duì)使用基于Python編寫的工具Graphite來監(jiān)控交換機(jī)。

        交換機(jī)會出現(xiàn)故障，而當(dāng)它們出現(xiàn)故障時，Cumulus Linux會讓DreamHost的網(wǎng)絡(luò)保存路由數(shù)據(jù)并保持正常運(yùn)行，直到交換機(jī)完成更換，即從網(wǎng)絡(luò)移除故障交換機(jī)，然后使用剩余交換機(jī)自動重建網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。然后，控制器會配置新交換機(jī)，然后自動將它添加到網(wǎng)絡(luò)中。這樣就可以將平均修復(fù)時間從幾小時減少為幾分鐘。

        但是，與所有網(wǎng)絡(luò)平臺一樣，Cumulus Linux也不是的。

        LaCour說：“在一些復(fù)雜特性上，網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)仍然無法與傳統(tǒng)交換機(jī)架構(gòu)相媲美。但是，這與我們的情況沒有關(guān)系，因?yàn)槲覀兏敢獗３值讓泳W(wǎng)絡(luò)的簡單性，同時在SDN堆疊網(wǎng)絡(luò)上添加白盒交換機(jī)所缺少的更多特性?！?/p>

用白盒交換機(jī)簡化網(wǎng)絡(luò)分流器

        為了監(jiān)控流量或修復(fù)網(wǎng)絡(luò)問題，企業(yè)網(wǎng)絡(luò)工程師通常會使用到網(wǎng)絡(luò)分流器，如嗅探器或數(shù)據(jù)包分析器。此外，服務(wù)提供商也會使用網(wǎng)絡(luò)分流器服務(wù)交付和服務(wù)質(zhì)量，使用這些工具來流量的質(zhì)量和交付，或者測量實(shí)際網(wǎng)絡(luò)性能是否符合服務(wù)水平。

        此外，網(wǎng)絡(luò)工程師可以使用分流器查找網(wǎng)絡(luò)擁塞的根源。

        白盒交換機(jī)供應(yīng)商Pica8的銷售副總裁Steve Garrison說：“如果有人在觀看網(wǎng)絡(luò)視頻，造成核心網(wǎng)絡(luò)擁擠，那么就可能影響SaaS應(yīng)用或VoIP系統(tǒng)的性能。”網(wǎng)絡(luò)工程師需要診斷這些問題，然后才能尋找出應(yīng)對方法，如應(yīng)用策略等。

        但是，傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)分流器方法可能會有一定的問題，特別是在大規(guī)模環(huán)境中，必須將物理分流器插入到所有出現(xiàn)流量問題的設(shè)備中，才能實(shí)現(xiàn)完全可見性。

        白盒交換機(jī)的可編程性提供了一個替代方案。例如，Pica8的軟件使網(wǎng)絡(luò)工程師能夠通過API和控制器編寫在操作系統(tǒng)中使用的分流器——這種分流器可以映射來自一個端口、子網(wǎng)或VLAN，或者讓通過一個交換機(jī)的所有HTTP流量聚集在一個采集端口上。

        這種方法的好處是，工程師不需要在每一個交換機(jī)上部署物理分流器。他們可以在一個交換機(jī)上部署分流器，然后給它們配置一些需要檢測的邏輯網(wǎng)絡(luò)。

        Garrison說：“編寫一個動態(tài)可編程分流器，就可以集中管理網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控。你可以附加工具到一個端口上，然后就可以使用可編程功能檢測整個網(wǎng)絡(luò)的所有虛擬或物理端口。你可以轉(zhuǎn)到不同的端口，檢查來自任意指定端口的不同流量流。”

        他補(bǔ)充說：“此外，你還應(yīng)該過濾特定的流量，查看過濾后的結(jié)果，用這種方式來隔離和發(fā)現(xiàn)造成流量淹沒問題的根源?！?/p>

創(chuàng)建滿足需求的網(wǎng)絡(luò)

        美國圣安東尼奧德克薩斯(UTSA)是開放計(jì)算項(xiàng)目(Open Compute Project, OCP)認(rèn)證與解決方案實(shí)驗(yàn)室所在地，這是北美個云與大數(shù)據(jù)研究實(shí)驗(yàn)室。這個實(shí)驗(yàn)室負(fù)責(zé)認(rèn)證開放計(jì)算技術(shù)和大型企業(yè)的關(guān)鍵工作，同時也向?qū)W生講授開源技術(shù)。UTSA云計(jì)算應(yīng)用研究副主管Carlos Cardenas指出，它的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行在基于開放網(wǎng)絡(luò)安裝環(huán)境(Open Network Install Environment, ONIE)的Cumulus Linux上，它是目前好的白盒交換機(jī)開放網(wǎng)絡(luò)啟動加載程序。

        為了支持實(shí)驗(yàn)室關(guān)于開源技術(shù)的支持研究和工作，它的數(shù)據(jù)中心必須能夠擴(kuò)展和調(diào)整。實(shí)驗(yàn)室選擇在白盒交換機(jī)上運(yùn)行Cumulus Linux，使用一種標(biāo)準(zhǔn)Linux操作系統(tǒng)和Linux工具來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)各個部分的自動化。

        UTSA實(shí)驗(yàn)室的大多數(shù)網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)基于OCP認(rèn)證的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，包括來自Edge-Core Networks的交換機(jī)和運(yùn)行Cumulus Linux的Quanta Computer。其目標(biāo)是將這種架構(gòu)擴(kuò)展到網(wǎng)絡(luò)的其余部分，用同樣運(yùn)行Cumulus Linux的OCP認(rèn)證網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和交換機(jī)去搭建網(wǎng)絡(luò)。這種網(wǎng)絡(luò)可以適應(yīng)新開源研究項(xiàng)目的增長需求。

        將Cumulus Linux作為網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，實(shí)驗(yàn)室網(wǎng)絡(luò)就可以支持大量不同開源服務(wù)器軟件包的訪問。這意味著通常安裝在Linux服務(wù)器的軟件一樣可以用在Cumulus Linux上，如OpenSSH、OpenNTPD、isc-dhcp-server、DNSMasq和Quagga。由于和在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一樣，所以這些軟件包不需要特殊版本，而是和Debian和Ubuntu等Linux發(fā)行版本的軟件包完全一樣。交換機(jī)接口的用法與原先在Linux服務(wù)器上一樣——只是現(xiàn)在有48個端口了。

        Cardenas說：“我們在交換機(jī)上使用與所有服務(wù)器完全相同的配置管理接口。管理員要懂Linux，可以編程管理交換機(jī)?！?/p>

        實(shí)驗(yàn)室在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)架構(gòu)上使用的大規(guī)模軟件更新和重新配置機(jī)制與在Linux服務(wù)器上使用的機(jī)制完全相同。Cumulus Linux使工程師能夠根據(jù)需要用熟悉的腳本和API編程控制網(wǎng)絡(luò)。因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)是基于Linux的，所以網(wǎng)絡(luò)工程師可以使用他們喜歡的自動化工具(Ansible)管理白盒交換機(jī)的網(wǎng)絡(luò)配置。而且，有了ONIE之后，實(shí)驗(yàn)室可以在硬件上安裝自己想要的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。

        Cardenas說：“ONIE能夠發(fā)現(xiàn)操作系統(tǒng)并將它安裝到硬件上?！?/p>

        白盒交換機(jī)不僅允許實(shí)驗(yàn)室自行選擇硬件和網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)，也允許實(shí)驗(yàn)室的IT團(tuán)隊(duì)選擇可編程網(wǎng)絡(luò)上運(yùn)行的Linux版本及兼容Linux的軟件應(yīng)用程序。這種方法可以實(shí)現(xiàn)比傳統(tǒng)交換架構(gòu)風(fēng)險更小和人為錯誤更少的自動化網(wǎng)絡(luò)。

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