利用SDN促使云计算向高级阶段发展

云计算是当前IT发展一个重要趋势，前几年还意见纷争，如今已全面共识。有人认为，网络虚拟化、云计算意味着硬件的终结，但我不这么认为，至少在初级阶段硬件选择仍然是很重要的一环。从大的方面讲，云计算必须依托于IDC机房，这个广义硬件资源目前来说肯定是稀缺的，所以全国各地到处在圈地、购设备、建机房，仿佛是朝阳产业，国外动作也挺大，但他们不是建，是买，眼下EMC、IBM等几家公司正在竞买全球最大的IDC公司Softlayer便是佐证。从小的方面讲，云用户可以不关心云的硬件架构，但云的建设者们必须重点关注它，在各种标准尚未定型时尤其如此。一个国际标准从起草、论证、检验、到定稿，往往要经历数年甚至十年的时间，在这个时期我们要推动SDN、云计算的发展，使其快速度过初级阶段，必须选择正确的硬件平台、迅速地推出适应新规范的产品去接受市场检验，所以硬件对于云计算来说也是至关重要的。

我认为，SDN的本质有三，一是控制转发分离，二是逻辑上集中控制，三是开放API，让用户可以通过软件编程充分控制网络的行为。在实现SDN的方法上，况且不讨论OpenFlow在对抗Nicira的Overlay技术时是否最终胜出，就目前来看，OpenFlow在接受普遍度上稍占上风，我们就如何实现OpenFlow进行下一步探讨。

OpenFlow数据面是以FlowSwitch的实体形式出现的，实现FlowSwitch有两种解决方案：一是采用量产的专用芯片，另一种则是通用X86硬件平台。预计在SDN大规模应用时，主流FlowSwitch会采用专用芯片的解决方案，但有三种情况采用专用芯片是不合适的：

第一种是在标准尚未定型时，芯片流片成本很高，也不方便支持标准的频繁升级;

第二种是某些应用场景对FlowSwitch有特殊要求，除了基本功能外还需要附加其它特殊应用，如：信息安全审计分析功能、DPI功能等;

第三种是功能需要经常新增或变更的应用场景。

SDN强调的是将复杂功能交给控制面Controller处理，数据面FlowSwitch的功能尽量简化，以上这三种情况会是少数的。但是，一旦面对这三种情况时，采用X86硬件架构，以软件方式实现FlowSwitch，可以说是唯一的选择。

在X86硬件架构下以软件方式实现某种网络设备的原型非常方便快捷，除了编程开发时间短、可编程性好之外，还体现在可以支持丰富的功能。通用CPU所能支持的功能多样性是专用芯片完全无法比美的，就像智能手机与功能手机的差异一样显著。

通常人们会认为用X86硬件实现网络设备时性能会比较差，这其实是一种误解。通用软、硬件平台需要支持极其丰富的应用，其操作系统、硬件驱动等需要执行的任务非常多，IP协议栈也非常复杂，并且标准版本的操作系统不会对特定应用提供特别的优化，因此，某些特定应用比如说高性能包转发方面的表现自然不会太强大。但是，高端X86 CPU的集成度和硬件工艺通常比专用芯片更高，理论上是可以支持高性能网络处理的，导致性能不够强大的原因主要是软件优化程度不够，高性能的硬件设备白白空闲。只要对X86硬件平台上的操作系统、网卡驱动、内存管理、CPU调度等多个方面做正确的优化，就可以大幅度提高网络处理的性能。这就是所谓“通用平台专用化”的优化方法。采用Intel或AMD通用CPU的超级计算机，性能强大的重要原因之一也是如此。

与性能问题类似，多数人会有PC机不够稳定可靠的印象。实际上普通PC机不稳定的原因是由多方面因素导致，采用Windows操作系统、安装太多软件、电源系统和散热系统不够专业等是其中最主要的原因。在稳定性要求高的场合，如长时间、高负荷运行的网络设备，如果采用高端主板、CPU、选择高品质内存和网卡，配合电信级的电源和散热系统，结合功能裁减、性能优化后的Linux操作系统，其稳定性、可靠性将与采用专用架构的网络设备无本质区别。思科、爱立信、华为等大型电信设备制造商在面对某些复杂应用时，其专用架构的设备上也会采用X86板卡来完成这些复杂功能。

采用X86架构生产特种网络设备，成本优势也非常明显。如果采用专有硬件架构设计一种新的网络设备，硬件的设计难度很大，生产工艺风险也非常大，而且对专用硬件架构熟悉的人才相对匮乏，整个研制、生产周期很长，并且硬件产品需要较长时间检验，甚至在较大规模应用后才能确认是稳定可靠的。如果设备的产量不是非常大，以上这些因素会导致设备的成本十分高昂。而高端的X86硬件，无论是主板、CPU还是网卡，均是采用全球最顶级的工艺大规模批量生产出来的，硬件质量很好。而且正是由于这些通用配件用途广泛、销量很大，因此市场价格相对合理。另一方面，通用架构的软件开发工具和人才资源均非常丰富，可重复使用的软件模块很多。由于硬件系统的成熟稳定，研发人员可以将大部分精力聚焦在创新的功能点上。这些因素导致产品的研发生产成本比较低。

总的来说，在云计算的初级阶段，采用合适的硬件尤为重要。整个市场选对了革命性的技术和正确的硬件平台，必将促使云计算加快进入到普及率达20%以上的高级阶段。

作者简介：

叶志钢，武汉绿色网络信息服务有限责任公司CEO、中国SDN与开放网络专业委员会委员，在网络智能化、云计算、SDN领域有独到见解；yzg@greenet.net.cn

程波，武汉绿色网络信息服务有限责任公司副总工，专注于高性能网络处理领域长达八年时间，在深度包检测、网络智能化、IPV6过渡技术方面有深厚积累，chengbo@greenet.net.cn