面对最高线速考验 SDN控制器集体陷落

ZD至顶网网络频道 08月22日 编译：近期，澳大利亚研究机构Data61和悉尼大学的计算机科研人员评估了四个主流OpenFlow控制器：NOX、Maestro、Floodlight和Beacon，最终得出结论，认为OpenFlow架构的效率低，限制了性能的改善，而且还会消耗不必要的功率。

研究人员在ArXiv上发表了针对此次测试的论文，其中OpenDaylight也是测试对象之一，但其性能未包括在报告中，报告还表示，“它的性能太差，拿出来比较不能提供任何有用的东西。”

值得关注的是，无论是在基于Tilera的芯片网络处理器上运行，还是在基于E5-2450至强服务器上运行，在所有测试的控制器中并没有一款控制器能够达到最高线速。

就CBench软件定义网络（SDN）控制器性能指标而言，最佳Tilera设置仅仅勉强达到了每秒500万个请求，与每秒2900万请求的最高线速比不相去甚远。

而英特尔过去在数据包处理方面所付出的工作终于得到了回报，在x86设置下，Beacon能达到每秒2000万个请求；而其它控制器所能达到的最大值仅为每秒700万的请求。

由于SDN控制器处理网络数据包时用的是流量概念，就是说它们必须记住MAC地址，以便跟踪通信，而以太网交换机则只需要知道将数据包转发到哪个端口，另外，网络可扩展性也是一个大问题。

在性能指标测试里，在1000万个唯一MAC地址的请求下，没有控制器可以保持其峰值性能，基于Java的控制器（Bean和Floodlight）则在该规模上几乎陷于完全停顿状态。

该文章还指出，OpenFlow的本身存在结构性的低效率问题。文章作者提到了序列化： I/O线程，以及“学习中的交换应用里的关键数据结构：哈希表”。

据称，序列化对开销的影响最大，最有效的控制器也在数据包序列化上花了五分之一的时间，此限制是这些控制器面向对象设计原则固有的。每个独立的数据包都被控制器作为一个单独的对象处理，从而会对每个数据包引入不可忽视的开销。

最后，作者还提出了一种全新的SDN控制器设计，指出：“要用预分配的缓冲区处理新到达的数据包，而不是将其作为新的对象处理。控制器还应该考虑硬件特性，以达到在多核平台里限制高速缓存未分配的现象，以便可利用多核平台的网络芯片。”