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从ACI和OpFlex解读思科的SDN战略

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去年下半年,思科隆重推出了他们的秘密武器ACI(Application Centric Infrastructure),你说他是用ACI来对抗SDN也好,或者是拥抱SDN也好,反正他们自己宣称是既不同于VMware NSX,又不同于ONF OpenFlow的有思科特色的SDN。

作者:张卫峰 来源:ZDNet网络频道 2014年5月7日

关键字: 思科 ACI SDN OpFlex

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(作者简介:张卫峰,《深度解析sdn》一书作者,盛科网络软件总监,数据通信和芯片设计领域资深专家,有十几年的网络实践经验,对SDN、传统二三层交换机、数据传输设备,从管理面到协议控制面一直到芯片转发面,都有着深刻的理解。)

去年下半年,思科隆重推出了他们的秘密武器ACI(Application Centric Infrastructure),你说他是用ACI来对抗SDN也好,或者是拥抱SDN也好,反正他们自己宣称是既不同于VMware NSX,又不同于ONF OpenFlow的有思科特色的SDN。一时之间ACI成了一个大热的话题,众说纷纭,吸引了足够的眼球。

最近思科又联合IBM、Citrix、微软等向IETF提交了一个新的draft,名字叫OpFlex,号称是要取代OpenFlow(不知道是第三方的人这么讲的还是思科自己讲的)。但是跟ACI相比,算是低调多了,国内外讨论的人都比较少。甚至都看不到一篇正儿八经分析的文章。去年大张旗鼓推出硬的ACI,今年低调地推出软的OpFlex,两者之间有什么关系吗?

OpFlex这个draft篇幅不长,一共只有21页,去掉一些标题,引用之类的之后,有效页数不超过16页。如果你之前从来都不了解ACI,来读这篇draft的话,我相信就算你是个资深网络技术人员也会觉得不知所云,不是看不明白每一句话,而是不明白它的目的是什么,要解决什么问题。但是如果之前比较深入地了解过ACI,再看这个draft就会明白了,OpFlex其实就是ACI内部的策略控制协议,现在思科把它给标准化了。所谓的用OpFlex替代OpenFlow云云,本质上还是用ACI这种SDN去跟OpenFlow以及Vmware的NSX之类架构去竞争。这里要顺便吐槽一下,OpFlex这个draft写得真是坑爹,一般RFC都会把背景情况,来龙去脉交代的一清二楚,而OpFlex这个draft很多背景都直接省略掉了,因为它是基于一个已经存在的东西,作者潜意识里面觉得背景已经很清楚了。

这里简单分析一下ACI和OpFlex,我们先看看ACI的架构。

ACI是把数据中心中的物理网络视为一个封闭的Fabric系统,对用户来说是个黑盒,用户不需要关心里面是运行了什么协议,如何连接。这个封闭的Fabric系统就是ACI(Application Centric Infrastructure)。那如何对这个封闭系统进行控制呢?这里的控制分为两部分,一部分是配置传统路由交换功能,使得ACI中的各个物理设备彼此可达,这个时候是靠传统方式去配置的,而且这种配置通常是一次性的,配好之后就不用再动了。另外一部分则是用户业务的策略控制(比如基于ACI部署云计算网络),这部分不是靠传统网管,而是靠一个SDN控制器,这个控制器也有个名字,叫APIC(Application Policy Infrastructure Controller)。

从ACI和OpFlex解读思科的SDN战略

APIC向上通过开放的Restful API跟各个第三方的系统或者工具进行集成,这些工具可以通过APIC来控制整个物理网络,应用策略,进而达到控制所有接入到该网络中的其它设备的目的。向下,APIC可以去控制整个ACI中的物理交换机(Spine/Leaf节点),不包括连接到这个物理网络中的其它设备(计算、存储、安全或者其它ACI之外的交换路由设备)。如上图中最下面那部分,外围的那一圈设备就不属于ACI的范畴,在APIC的架构中,这些接入到该Fabric中的用户设备,称为Endpoint(EP),相同类型的Endpoint组成一个Endpoint Group(EPG),比如所有的计算节点可以是一个EPG,或者所有具有相同Vlan的设备也可以是一个EPG,APIC并不规定EPG如何定义。

APIC如何来控制ACI中的设备呢?它所采用的协议就是OpFlex(当然,不清楚思科是否把ACI所用到的所有细则都写到OpFlex标准中去了)。那接下来我们就分析一下OpFlex,看它如何应用于ACI。

OpFlex协议中有AD(administrative Domain)、PR(Policy Repository)、PE(Policy Element)、EP(Endpoint)和 EPR(Endpoint Registry)这几个概念。它提到AD就是一个所有支持OpFlex的设备组成的管理域(该draft举例说,比如一个数据中心的物理Fabric网络就是一个AD);PR是在一个全局集中的地方,负责存放Policy;EPR也是在一个全局集中的地方,负责管理Endpoint的注册,PE则位于ACI中每一台需要管理的设备上(是一个逻辑功能组件),它负责向上通告Endpoint的注册、变更,并应用来自APIC的Policy。而EP就是接入到该管理域的用户设备。显而易见,PR和EPR都(逻辑的或物理的)位于APIC上。

上面这段文字可能比较抽象,我们换个更直白的说法,它的工作原理大概是这样的:用户在APIC上配置了一堆的Policy,比如“如果某个用户设备的Mac是位于某地址段,就把它们划分到Compute Node EPG,统一应用策略A”;“如果某用户设备发出来的报文Vlan是10,就把它划分到Tenant1,统一应用策略B”等等。当ACI中的边界节点检测到某台用户设备接入的时候(具体检测方式并没有提到,估计是用户自定义,由APIC通过策略告知所有的边界设备),就把这个EP的信息主动上报,注意它并不是直接报给APIC,而是先报给上一级设备(Spine节点),如此层层上报,最终到达APIC。之所以要层层上报而不是直接报给APIC,是因为中间的设备也需要了解这些信息。举个例子说,如果检测到Vlan 10接入了,那就需要通知上联设备把相应的端口上使能Vlan 10。报给APIC之后,APIC分析接入的设备信息,决定它属于哪个策略组(EPG),然后把该EPG所对应的Policy下发给所有的相关设备,这些设备就在本地应用这些Policy。当然,也可能是APIC预先把这些Policy下发给这些设备了,这取决于应用场景。

ACI带来的好处就是业务的自动化部署,设备即插即用。你可以想象成你买了一个USB的设备,插到电脑上之后自动安装驱动和应用程序。当然ACI要做到这一点并不是那么容易,以上都是理论分析,实际网络要复杂得多,未必都能做到。

OpFlex详细定义了各种消息格式(都是基于JSON),以及每种消息的通信主体。它试图把OpFlex尽量定义得更通用,不仅仅局限于数据中心云计算网络,而是任何适合需要自动化网络业务部署的场所。

ACI和OpFlex技术本身的分析到此结束了,下面我们来分析一下思科的SDN思路。

首先,ACI和OpFlex算不算是SDN?绝对算。当然我知道有人不同意,说明明他们的设备上都运行了传统协议,怎么能算SDN呢?但是你要明白,交换机上不运行路由协议,只是OpenFlow的要求(甚至就算是OpenFlow,都定义了output to normal这种动作,也就是说走完OpenFlow流程后再走传统转发流程),不是SDN的要求,SDN只是说软件参与到网络控制中。在ACI的这个架构中,最上层的应用和各种工具通过开放的Restful API来控制Controller,Controller则通过开放的OpFlex API来控制转发设备,用户通过Policy几乎可以控制一切。有人说,ACI设备之间的数据报文通信,还是要靠路由协议,用户无法直接控制。但问题是,用户为什么需要控制这个?能带来什么价值?SDN并不意味着用户需要控制一切,而是让用户可以控制他需要控制的东西。所以,尽管我不是思科的粉丝,但是我这个SDN的坚定支持者也必须承认ACI是SDN。

其次,思科为什么要将OpFlex标准化?很显然,这是它整个战略中重要的一步。我不清楚他们是不是开始的时候就已经想好了这一步,但是很显然,ACI被很多人批评的一点就是它是一个完全私有、完全封闭的东西,不仅跟其他厂商设备不兼容,连跟自己之前的设备都不兼容,这是它最大的一个弊端。现在它希望通过开放并标准化它的控制协议来规避这个问题。虽然OpFlex这个draft上列了好几个公司的作者,但是明眼人很容易看出来,那几个公司的作者都是打酱油的,都属于思科的战友,来帮思科撑场子的,表示这个协议不是思科一家支持。

最后,最关键的问题,思科的意图能达到吗?

一方面,它感受到了SDN的威胁,想反击。但是另外一方面,它没办法阻挡这个潮流,只能也宣称拥抱SDN,但是拥抱的是最有利于自己的一种SDN实现方式。我个人的观点是,这个技术确实有很多亮点,但是要让其它设备商都跟进很难。第一,这个标准跟硬件设备能力强相关,思科为了这个ACI,专门开发了自己的芯片,别的厂商如果直接用商业芯片,某些功能做不到,所以就算支持OpFlex,功能上也不如思科强大。

第二,OpFlex代表思科的利益,其他设备商都看得很清楚,谁会愿意跟进?OpFlex作者列表中的那些公司,都是搞软件的。

第三,OpFlex这个协议从网络框架来说,相比较OpenFlow过于复杂了一些,小公司很难玩得转。而我们知道,技术从来都不是商业胜出的唯一要素,实现和部署的复杂性会影响它的推广,ATM与Ethernet(以太网)的战争就是一个很好的例子。当然OpenFlow也未必就会赢,OpenFlow的问题也很多。

归根结底一句话,ACI/OpFlex也许会叫好,但是极有可能不叫座……就像失败的FabricPath和QFabric一样?

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