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2022-07-18
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云网络的回归之路-全开放篇(一)

2022-07-18

自从2006年云计算正式诞生以来,只用了短短十年的时间,就已经发展到可以大规模在生产网络中部署及承载关键业务了。我们纵观整个IT发展历史,在基础设施层面发生如此大的变革,云计算毫无疑问是首当其冲的。

这么短的时间跨度内,云计算之所以能够有突飞猛进的发展,与亚马逊、谷歌、微软、阿里等这些老牌IT巨擎以及新锐互联网力量的勇于探索是密不可分的。当然也与计算与存储技术在云计算时代的快速发展和自我调整有着紧密的关系。



游离的云网络:当前的云网络游离于云计算的整体架构之外

计算网络存储被并称为云计算的三大支撑基础设施

在云计算时代,计算和存储紧紧跟随了云的发展步伐,率先完成了架构的演进——

➔系统从自我封闭到全面开放;

➔架构从硬件主导到软件定义;

➔管理从手工配置到自动调度;

➔运维从以设备为中心到以业务为中心。

网络,作为云中三大基础设施之一,却因为自身封闭的原因未能跟上这一步伐,从而使自身游离于云计算的整体架构之外。

当前云网络封闭的表现主要在于以下几个方面:

  • 软硬件一体化

私有的网络操作系统只能运行在私有的硬件平台之上,云计算的运营者不但无法享受硬件标准化带来的成本红利、有效降低TCO(Total Cost of Ownership,总拥有成本),而且往往面临着被底层网络锁定的风险。

  • 封闭在黑盒中的网络能力

因为历史原因,很多网络设备只能通过低效的命令行方式、逐设备地进行部署配置,即便提供了集中控制器,也只是从网络维护的视角出发提供了一个简单的图形化的管理界面,并未将其与云中的业务与运营需求紧密结合。

  • 无法支持云中常用的DevOps工具

DevOps(Developmentand Operations,开发运维)已经成为云以及网络运维的主要手段,各种自动化工具也在今天的云中大量部署、使用,但是传统网络却无法有效地集成或支持这些DevOps工具。

  • 面向设备而非业务的管理框架模型

传统网络即便提供了统一控制器进行集中管理,其管理框架往往也是按照设备管理的模型进行设计,一个业务对网络提出的需求往往需要管理员人为地拆解成针对若干设备的若干配置需求逐一配置,在设计、执行、维护等方面的复杂度都非常高。

在计算空间中用软件模拟虚拟网络,能解决吗?

当前的云计算运营者采用了“在计算空间中用软件模拟虚拟网络(如下图)”的思路,来规避封闭的网络给云计算带来的限制。

所以在“软件模拟虚拟网络”的云中,云计算运营者使用软件开发了各种虚拟网元(虚拟交换机、虚拟路由器、虚拟防火墙、虚拟负载均衡等)用来模拟云中租户需要的网络。与传统网络设备不同,这些虚拟网元完全具备软件定义、开放接口等能力,从而使得云对虚拟网络的各种需求,包括自动配置、动态调整、按需伸缩等,全部通过Cloud OS(Cloud Operating System,云操作系统,也称为CMP,Cloud Management Platform)对这些虚拟网元的自动调用来完成。

而位于底层的物理云网络,仅仅被作为最简单的三层IP通道来承载由“软件模拟虚拟网络”封装在隧道中的云业务流量。

这种解决方案虽然满足了云计算运营者对网络的需求,但缺点也是显而易见的:

侵占云中计算力、性能与效率低下、运维复杂度高、欠缺业务质量保障等

我们很遗憾地看到,在网络与云之间形成了一种:

“因为底层网络不开放,所以用软件模拟;因为软件模拟,所以导致底层网络使用效率越来越低”的恶性循环,而这一恶性循环产生的根源就是网络自身的开放性

那么有办法解决传统云网络在开放性方面所面临的挑战吗?答案是:有!

全开放云网络解决方案

星融元为云计算环境提供全开放云网络的解决方案,无缝地将云网络彻底融入到云中。

❶底层硬件平台基于开放架构、商用可编程交换芯片设计,在为上层软件提供高性能运行环境的同时,彻底抛弃传统网络硬件私有、黑盒的设计理念。

❷ 运行在硬件平台上的标准Linux内核为上层应用提供开放的操作系统内核支撑,使得当前主流的DevOps工具能够直接运行在网络设备上,任何第三方应用也都能以容器的形式运行在这个标准的Linux内核之上。

❸AsterNOS是一款开放、智能、易用、高性能的网络操作系统,以SONiC/SAI为内核,为Asterfusion云网络提供设备级的控制平面,同时支持RESTful API能力开放、主流DevOps工具集成、主流Cloud OS集成、高性能内存数据库等云计算时代的必备功能。

❹对SAI(Switch Abstraction Interface,交换机抽象接口)标准的支持将AsterNOS和Asterfusion的交换硬件平台彻底解耦开来,AsterNOS可以运行在任何遵从SAI标准的硬件平台之上,Asterfusion交换硬件平台也能够支持任何遵从SAI标准的网络操作系统在其上运行。

❺Asteria Fabric Controller(AFC)是为云计算环境设计开发的Cloud SDN Controller,与运行着AsterNOS的交换机系统共同组建一个面向云中业务与应用的Cloud SDN平台,在这个SDN平台上,所有的网络能力均以RESTful API的形式向Cloud OS开放,Cloud OS完全以自动化的形式、从业务的视角对云网络进行部署、调度,无需再关注网络底层的细节。

在部署了星融元云网络的云中,使网络与计算、存储一样,自下而上形成了层次分明的“开放硬件世界”、“标准内核世界”和“自动管理世界”,从而使得Cloud OS能够对三大基础设施完全一致地统一管理、按需伸缩、自动调度。实现了网络、计算、存储一起成为真正意义上的“云基础设施”。

接下来我们将从开放的高性能硬件架构、软件系统与硬件平台的分离与解耦、DevOps工具、RESTful API、容器架构、内存数据库Redis、与主流Cloud OS——OpenStack的完全集成几个方面对星融元开放云网解决方案进行深度解析。

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