华为SDN控制器首席架构师李振斌：基于ONOS的统一控制器架构

ZD至顶网网络频道 12月07日 北京报道：以“新技术·新架构·新网络”为主题的“2016全球网络技术大会”于2016年12月7日-9日在北京喜来登长城饭店全面开启。在大会中，产学研用齐头并进，网络通信领域相关代表济济一堂，参会人员超过了1000人，共商全球网络架构重构。

华为SDN控制器首席架构师李振斌

华为SDN控制器首席架构师李振斌在大会中发表了题为“基于ONOS的统一控制器架构”的主题演讲。李振斌讲到，我们通过引入ONOS的架构理念，构建商用控制器，达到一个统一端到端覆盖全网络场景、功能和产品可以灵活组合和部署；第二就是开放性，可以基于ONOS，同时可以兼容ODL，最后无缝对接ONOS、ODL北向应用和南新转化器。面向商用，构建高性能、高可扩展性、高可靠性。

以下为李振斌的演讲实录：

李振斌：各位观众，下午好！我是李振斌，是来自华为SDN控制器首席架构师，今天下午我讲两部分内容，第一部分讲SDN的技术发展趋势，关于我们理解，第二部分介绍一下我们华为基于ONOS架构的统一控制器。

现在整个SDN已经形成了一个巨大的生态，在这个里面有这样一些协议的定义，在这里面最重要的，原来有OpenFlow，现在加入了很多开源组织，这个开源加快了标准化的进程，这是在过去从2013年开始展现出来的一个发展趋势。

我在这里想重点讲一下运营商的SDN，在过去的几年里，大家对SDN所解决的问题有了一个更加清楚的认识，是集中在三个方面。第一个，是增收，第二是减支，第三是调优。从最开始完全理想的转控分离，更多的向一个分布式网络加集中控制演进，各自发挥各自的优势，解决不同层面的问题。在这里面在IETF成立的工作组和定义的草案里体现了六方面的趋势。第一方面已经有更多的应用是集中控制的应用，已经展现出来了，包含网络虚拟化。第二部分是MPS为代表的转发，运营商的SDN里头继续发挥一个重要的作用，这个跟DC有一些区别，大家普遍选择的是IP隧道，因为IP隧道更加简单，但是在运营商里面，MPS在转发面在新时代依然发挥一个重要的作用。

第三个趋势，就是IGP、BGP和PCEP，在集中控制协议里发挥着重要的作用，控制协议主要来自于三个方面，一个是IGP，一个是BGP，还有一个是PCEP。传统的MPS协议即将被替代。

第四，我们会定义一系列的信息模型和对应的API和数据模型，满足构建一个开放系统的要求。

第五，现有的一些集中控制的部件，它不光是一个分布式网络，这个分布式部件是BGP里头的路由反射器，还有PCE计算服务器又得到了增强。

第六，这部分是DC，这里头包含以三层模拟二层的NVO3，与数据中心互联，同时向数据中心内进行迁移。

华为对于运营商SDN演进的整体方案，在转发面，我们认为MPLS为代表的，我代表的是不同标准的小组，还有MPLS的路径编程，还有基于段的路径编程。控制面用于集中控制的一些协议的扩展，这个里面包含了我们统一定义为IGPCC、BGCCC，用于集中控制解决不同的网络应用。第三，构建一个开放系统，定义一系列的信息模型、数据模型，这些在相应的工作组开展了定义。

还有，就是我们爱更新的一些发展中提了SDN的解决方案，还有网络人工智能架构，这个就是我们的路线创新解决方案的发展路线图，我们传统的IP网络也都有，以前有一些路径服务，引入了集中控制，就可以做更好的流量调优。原来有一些传统的Services，比较费时，也容易出错，引入SDN以后，就可以快速准确的业务布放，原来有一些传统的OAM，但是这些OAM机制复杂，跟SDN结合以后变得更加智能。原来SDN在单个领域进行展开，现在实际上已经向多个SDN控制器联合解决这样一个网络方向进行发展，我们定名为SDNI。比如说IP加光，DCN+DCI，还有端到端的流量调优，我们跟沃达丰进行了全局调优。

再往下，我们认为最后就是网络人工智能，这个里面因为随着NFV的引入，网络设备节点、数量大幅度增加，网络的状况也会海量增长，我们就要引入决策数、机器学习，人工智能，完成网络的感知和认知，提供一个人工智能。

虽然在过去的很多年里面，我们在SDN领域做了很多的工作，让我们的网络变得更加敏捷、更加迅速，但其实我们自己提出这样一个功能的时候，也觉得我们未来的使命还是非常长远的。现在按照普通的人工智能，现在人工智能综合达到的水平也就是人类3岁的水平，做得比较好的话，类似Google可能达到了人类6、7岁的孩子。但是对于网络的人工智能我认为我们才刚刚开始，尽管我们已经做了很多的工作。

第二个路线图，我们的这样一个发展路线图关于南向北向协议的发展，原来大家认为OpenFlow解决所有的问题，但是现在进行了分化。首先的分化就是通过Net Conf为代表的管理协议，这个协议相对来讲容易适配互通，缺点就是性能比较差，而且做一些新的特性出来的时候，用命令行，用配置写的话，可能就太慢了。所以，在这个过程中产生了一些控制协议，是IGP、BGP和PCEP，我们的网络截止目前有三大类应用，第一种是把集中应用的信息通知给网络中所有的节点，这个里头IGP是比较合适的，还有一个就是把网络中的应用信息通知给边缘节点，过去我们一直都用BGP在解决二层VPN和三层VPN，还有是通知给网络的部分节点，这块就是PCEP，对这块正好是合适的。在这里，把应用信息分发给所有节点，实际上是部分节点的一个特例，在最终的时候，我们认为IGP也要被PCEP给替代掉。

这一块是我们标准的工作，我们定义一些模型，在这里面南向的信息模型、数据模型就非常的重要，主要是在这些方面进行标准化。刚才讲了，因为它的性能存在问题，所以这种控制协议在现在进行这样一个标准化，第三，就是OpenFlow，现在在DC的应用相对比较广泛，我们也会持续关注。无论南向采用什么，我们的北向一定是统一的，而且是抽象的，简单的。最终是能够符合我们业务快速发放、更加智能的这么一个条件。这就是我们在相关的里面展开的布局，左边是我们在模型方面展开的布局，现在跟各大友商成立的组织定义的模型，PECP会继续发展，BGP现在最热的扩展。

对应的解决方案呈现了一个端到端，华为的控制器称之为敏捷控制器，我们会覆盖园区网、数据中心网络、广域网、光网络。随着SDN的网络解决方案的发展，呈现分层控制器，就出现了超级控制器，管理底下的预控制器，这样的话，最后完成一个端到端的网络解决方案。

为了完成端到端的解决方案，我们面临很多问题，所以最终要走向统一控制器，这个里面讲了几个方面的问题，第一方面的问题，就是网络边界的灵活变化，要求控制器的功能灵活迁移。我们以前的DC控制器管getway，这个WAN的控制器要完成DC，如果这两个Control不具备一个相同的架构，导致管理就要重复开发，造成效率低下。

第二，因为多控制器容易导致信息割裂，交互变得复杂。举一个例子，就是IP加光，IP和光的信息是分设的，我们最后简化了部署，做更智能的流量调优。做一个简单的比喻，在很多情况下相当于把人的大脑拆成两半就要复杂得多。

本来我们拿着SDN控制器是为了简化网络部署和运维，但是现在因为有不同的域和不同的功能，结果导致经常是多个控制器来满足用户的需要，这样的话，不但没有使运维简单，反而使得用户的网络部署运维变得复杂，这也是我们要避免的问题。

如果简单的把这些东西集中在一起做一个统一控制器，这也是很危险的，因为这里面意味着多种应用，实际上有不同的架构和不同的性能可扩展性的要求，意味着我们的架构元素有不同的选择，我们总结了四大类应用，第一是业务布放，这种应用性能要求不是很高，要多次访问数据库，完整性一定要保证。第二是接入控制类应用，比如在数据中心里上下线，有几万个VM同时上下线，对架构有一个巨大的冲击，所以在业务处理上有很高的要求。第三类是网络控制类应用，典型的就是IP的路径调优，特点就是单位内要做大量的业务计算和处理。

还有一个就是现在正在呈现的大数据，就是刚才讲的故障的自动发现、自动定位，这里面面临着海量数据的上报、存储和处理。不同的应用在最后选择分布式数据库，还有通信调度机制，就会有不同的选择，需要考虑不同的对于性能可扩展性、可靠性或者安全性不同的架构需求。

第二，我们在架构挑战里面就是这个模型，这个模型实际上需要有这样一个公共的模型基础，否则的话，在这个里面形似统一，但是最后做成了一个烟囱，实际上是伪统一，所以一定要有一个基础的模型。

在这种情况下，我们认为ONOS在这个里面的架构理念是符合我们的一些预期的，首先，它有分布式的机制，然后在集群分布式存储、性能可靠性、可扩展性方面有一个较好的基础，给我们一个很好的案例，我们在这个基础上进行优化。

第二就是红色的部分，对网络的资源进行优化，我们网络里很重要的基础服务就是拓扑、设备管理、服务资源管理，这三种网络的基础服务如果有统一的模型，最后导致这些应用必然是基于同样的一个基础在做，这样的话就会避免他们形成这样一个烟囱式开发。还有一个就是南北向模型，因为有开源，容易形成事实标准，从而形成互通。

最后，我们的架构就是这样一个展示，我们认为我们也有一个网络基础模型构建的系统，直接使用ONOS代码进行增强和优化。这个就是我们的开放性，首先是说在API，在网络基础服务上要保持一致，这样的话，可以做一些Built-in的APP。还有一个是南北向，用统一的北向模型、南向模型进行南向对接和北向对接。在集群分布式里面，有些东西这里面举了一些典型的数字，WAN领域的可能是一千个节点，大规模的数据中心网络到达几十万的OAS，在集群上必然有一个更多的考虑。在解决不了的时候，还要考虑这种分层控制器的架构来解决这个问题。

可靠性，因为这是一个商用，在开源这方面的考虑相对比较薄弱，所以，我们在这里面从北向负载分担到南向一致性，还有事物性，还有异地容灾，这里面有多层次的机制，保证高可靠性的达成。

我们最终就是通过这样一个ONOS，引入ONOS的架构理念，构建商用控制器，达到一个统一端到端覆盖全网络场景、功能和产品可以灵活组合和部署，第二就是开放性，可以基于ONOS，同时可以兼容ODL，最后无缝对接ONOS、ODL北向应用和南新转化器。面向商用，我们要构建高性能、高可扩展性、高可靠性。

随之而来，我们的商用控制器跟ONOS的开源可以实现一个差异，我们跟ONOS团队进行了一个密切沟通，我们认为后面ONOS开源要在三个方向上做提升，华为也愿意贡献自己的力量。第一部分，我们要在ONOS里头继续做一些机制，可以方便开发者进行开发，更有利于构建生态系统，这里头包含一些工具，还有一些新的南向北向协议，比如说现在Google正在提出的GRPC，还有更多的南向和北向模型，我们会提供北向的VPN模型。还要跟OpenStack等进行很好的互通，使得我们的开发者能够很好的在协同器、控制器和转化器三个层面上开发应用。

第二部分，为了不同的应用需求和商用，我们认为有两个面，一个是系统服务面，这里头做增强，主要是为了提高可扩展性，可用性，安全性。第二部分是SMP，包括YANG的机制，缺陷管理，配置管理，账户管理，性能管理，还有安全管理。

第三部分继续提升创新，包括解决方案的创新，比如现在比较火的SDN WAN、智能运维。我们需要进行孵化，包括从其他领域里借鉴一些经验解决网络的问题，还有从其他产业AI的成功实践解决网络的人工智能问题，也希望得到业界的支持。

为了解决所有的问题，在SDN时代，我们认为在边界上不管是软件、硬件，IT、CT、网管，协同器在边界上都已经打破了，我们需要更多的成员，更多的这样一些技术力量来共同进行合作，解决我们网络的问题，所以，我们在这个里面也是在构建了一个技术部落，包含中文的技术部落，截止到昨天，是1290人，英文的技术部落我们称之为大神部落，第一个群已经接近500人了，用于微信的方法，快速便捷的来解决我们的技术问题。

这个里面涉及到太多的问题，所以纵向上会出现OPS、还有实战团，在横向上因为跟所有的控制器都相关，从上往下进行切割，这里面包括基础平台和架构，我们借鉴数据库，分布式，这些东西，安全性、可靠性。还有就是端到端解决方案，再就是南北向协议与模型，再往下是北向协同器、南向设备器，在横向因为它跟所有控制器都是相关的，我们希望在细分的部落里进行一些专业问题的讨论。

这是我们已经开展的一些活动，从9月份开始构建，已经完成的第一次见面会，又在中国三大T进行了相关技术趋势的演讲和讨论。另外，我们在欧洲借助ONOS架构拓展技术资源。希望我们共同努力解决网络问题，把我们的网工解放出来，去解决更重要的一些问题。谢谢大家！