SDN与NFV之战

墨蓝 2022-11-20 01:58 165阅读 0赞

**前言**

在过去的20年中，网络出现了缓慢而有条不紊的变革步伐，每套新技术应运而生，有序地超过了前一代。但是今天，两种新技术，即软件定义网络（SDN）和网络功能虚拟化（NFV），准备通过将网络从物理变为虚拟来真正颠覆这一步伐。在企业市场中，关于这两者之间的差异似乎有很多争议，通常人们将两者进行比较，并极力推崇其中的一种。如果您想对比这两种新兴的网络方法到底孰优孰劣，那么您来错了地方。

SDN和NFV彼此有很多共同点。实际上，两者可以共存于相同的网络环境中，并具有许多相同的特征和组件。主要的不同点在于出发点以及部署场景。两种方法都有一个相似的目标：降低网络的成本，复杂性和刚性，使用易于部署，管理，重新配置和排除故障的虚拟覆盖层增强物理网络-所有这些都具有较低的OpEx和CapEx配置文件。

### 1.SDN：重量级 ###

SDN是这场战斗中无可争议的重量级人物，因为它获得了更多媒体关注和专栏文章。这更是“最重要的”。从2005年开始，它就拥有了先行者优势。通常，您会看到短语“出生于校园，已在数据中心成熟”应用于SDN。从某种程度上说，这起源于学术界的想法可能会导致人们得出这样的结论，即这是理论性的而非实际的，但这与事实相去甚远。SDN在获得广泛市场认可方面还有很长的路要走，但它非常强大，并且超大规模数据中心正在部署它来解决其网络挑战。

SDN的目标是在网络体系结构中将控制平面与数据转发平面分离。这为网络的部署和管理带来了更大的灵活性，但最重要的是，它允许将许多SDN组件部署在行业标准的x86服务器上。SDN控制器是类似于操作系统的软件，实际上管理着软件定义网络的各个方面。像[Big Switch Networks][]，[Cisco][]，[HP][]，[IBM][]，[Juniper][]和[VMware这样的公司][VMware]都提供SDN控制器。此外，[Floodlight][]和[OpenDaylight][]等项目也提供了开源控制器。[（单击此处查看OpenDaylight的视图）。][OpenDaylight 1]在SDN中，控制器在x86服务器上托管的虚拟机（VM）上运行，也可以在裸机（x86或其他网络设备）上运行。

尽管SDN可以从机架的顶端一直延伸到服务提供商，但两个最普遍的用例是连接远程位置并简化现有数据中心内部的联网。在这两种用例中，后者是简化，而在大规模部署的场景上，SDN则具更有希望。如今，当客户在其网络上部署，移动，重新配置或处理几乎任何任务时，物理人工去操作服务器不仅耗时且昂贵，而且物理接触会带来潜在的错误。SDN创建了一个虚拟叠加层，可以更好地编排基于规则的动作，从而将人为因素排除在外，并允许在几秒钟而不是几分钟，几小时或几天内进行更改。

如今，客户在机架式交换机的行尾和顶部花费了大量资金，但在SDN领域，由于SDN控制器完成了许多繁重的工作，因此可以降低成本，减少使用功能繁多的交换机，从而节省了大量资金为企业赚钱。从低端（如[Pica8][]等[公司][Pica8]）到网络播放器（如[HP][HP 1]或[Dell）][Dell]到[思科][Cisco]或[Juniper的][Juniper 1]高端选择，都有广泛的OpenFlow兼容交换机可供选择。根据购买的规模，像Google这样的超大规模数据中心实际上已经签约，根据他们需要或者不需要的特定功能构建自己的交换机。

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### 2.NFV：挑战者 ###

NFV代表网络功能虚拟化。您可能会认为下面的描述听起来与SDN相似。现在，您可以看到两者的边界重叠的内容。该技术方向于2012年推出，是一个相当新的方向，但它具有更精简的受众群体和更大的机会。人们通常说NFV是由服务提供商创建的，这么说的依据显然是服务提供商的痛点。当服务提供商将其连接到新位置时，客户需要在内部进行部署，其中包括托管路由器和电信级以太网划分设备。（分界设备至关重要，因为这会在客户网络和运营商网络之间形成一条“沙线”。）

除这两部分外，可能还需要安装其他设备，以使服务提供商能够监视，管理连接以及流量并进行故障排除。通常，当服务提供商添加其他客户或位置时，会安装某些设备。不幸的是，大多数部署最终都需要添加一些特殊的设备，因此，从采购和服务的角度来看，支持矩阵对于服务提供商而言变得相当大。NFV通过将网络功能虚拟化为可在COTS（现成商用）x86服务器上运行或作为在这些服务器上运行的虚拟机的软件应用程序来帮助应对这一挑战。

借助NFV，运营商可能只需要划分网络接口设备，就可以将其余功能存储在服务提供商的位置，并利用SDN来简化和管理该网络，客户。

无论服务提供商还是客户要通过NFV来管理其网络，都可以将连接从少数专有的物理设备转移到仅一个或两个物理设备，而其余功能实际上可以通过软件来处理。

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### 3.高层比较 ###

<table style="width:626px;"> 
 <tbody> 
 <tr> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;">&nbsp;</td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;">SDN</td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;">NFV</td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;">焦点</td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 数据中心 </td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 服务供应商 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;">战略</td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 拆分控制和数据转发平面 </td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 用软件替换网络设备 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;">协议</td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 开放流 </td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 尚未确定，是否支持OpenFlow </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;">应用程序运行</td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 在行业标准的服务器或交换机上 </td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 在行业标准的服务器上 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;">客户利益</td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 降低复杂性和成本，提高敏捷性 </td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 降低复杂性和成本，提高敏捷性 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;">首要倡议的支持者</td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 企业网络软件和硬件供应商 </td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 电信服务提供商 </td> 
 </tr> 
 <tr> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;">业务发起人</td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 企业IT </td> 
 <td style="border-color:rgba(0,0,0,.1);text-align:left;vertical-align:top;"> 服务提供者 </td> 
 </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 4.共同点和不同点 ###

正如我们已经说过的，这两种方法之间有很多相似之处，两者都侧重于使数据通信更易于部署，管理和更改，同时还降低了成本。两种方法都侧重于用运行在行业标准服务器硬件或服务器上托管的虚拟机上的软件替换专有网络设备。在任何一种情况下，将物理平台替换为x86驱动的平台都是成功的基础。通过在戴尔，惠普或IBM等服务器OEM的COTS设备上的VM中的虚拟机中部署虚拟化网络，服务提供商可以减少他们如今面临的设备差异，简化支持和采购，这对购置成本和运营成本均产生重大影响。

当前，由于网络的变化步伐，加上平台种类的巨大变化，对于最终用户和服务提供商而言，问题都变得越来越难以解决。当加上高昂的成本（由于设备的专有性），更长的摊销周期和更高的服务成本，网络将更深地吞噬公司的预算（服务成本通常等于平台总成本的百分比）。网络成本阻碍了企业发展和扩展规模的能力。

在以云为中心的世界中，分界线两侧的公司都被迫加快响应速度，财务障碍可以通过基于软件的功能来弥补，从而可以更快地适应新功能。这使企业可以快速发展，而不必等待设备完全贬值再进行基础设施改进之前就停滞不前。

两种选择都可以利用OpenFlow协议，这是一个自然的连续过程，它使服务提供商可以提供更加灵活的托管IP服务，特别是对于无法管理自己的IT基础结构的小型客户而言。

两种方法的不同之处始于倡议背后的组织。SDN最初是由在测试不同解决方案时不断更改网络基础架构的需求所驱动的。研究人员意识到，通过将控制平面与数据转发平面分离并虚拟化所有连接，他们可以消除网络的硬线障碍，并快速更改结构以适应其需求。SDN主要集中在从核心到服务器。作为新[云][Link 1]，[大数据][Link 2]随着集成应用程序开始推动服务器之间的更多通信，将某些控制权降低到服务器级别的能力意味着网络可以利用更多的东西向通信，从而减少南北向通信量并加快运行速度。SDN背后的主要推动力是软件供应商，例如[Big Switch Networks][]和[VMware][]（通过收购[Nicira][]）。诸如[Cisco][]，[HP][HP 1]，[IBM][IBM 1]和[Juniper之][Juniper 1]类的硬件供应商也参与其中，但是在了解谁从SDN驱动的世界中受益最大的时候，很明显，硬件参与者并不总是在这个阵营中。（以下是我们对[思科针对SDN的独特挑战的][SDN]看法。）尽管硬件供应商开始涉足SDN，但他们很可能将这视为对冲，就像服务器OEM早期致力于服务器虚拟化一样。只需访问供应商的网站，就可以洞悉业务与SDN的融合程度。比如搜索术语“ SDN”或尝试www.vendorURL.com/SDN并查看结果。IBM词条结果内容丰富，显然正在接受该战略。对Cisco.com的搜索返回“您是说ISDN吗？” 在搜索结果顶部以红色显示。

对于NFV，需求是由诸如Deutsche Telekom和BT Group之类的运营商推动的，他们发现，成本和复杂性阻碍了其与更多客户进行盈利扩展的能力。在部署中，功率也经常成为更主要的因素。需要进行更改。NFV通过[欧洲电信标准协会][Link 3]（ETSI）在欧洲开始。作为运营商驱动的计划，主要重点是如何虚拟化网络功能（主要是在运营商和客户网络之间的边界），以实现更高效和可扩展的部署。NFV的主要支持者是[AT＆T][AT_T]，[BT集团][BT]，[Deutsche Telekom][]，[Orange][]，[意大利电信][Link 4]，[Telefónica][Telef_nica]和[Verizon][]。尽管虚拟化也是该组的主要推动力，但主要目标不是数据和控制的分离，而是设备的标准化。在设备级别上，更主要的重点是驱动通用性和商品化，并用虚拟代替物理，然后更改路由执行。

提供商今天部署的许多专有平台已经建立在x86架构上（并运行在Linux版本如[Wind River][]或[MontaVista上）][MontaVista]），因此将该平台移植到虚拟机的能力应该相对简单。但是，对于设备制造商而言，这从等式中删除了收入部分，还减少了最终客户转换的障碍。如果解决方案是一个完整的平台，则通过每一代硬件最终用户的转换成本都会更高，但是当该产品成为纯粹的软件解决方案时，客户可以随时随地迁移到竞争对手的产品，不只是在平台摊销或平台世代变更时。在像SDN或NFV这样的以软件为中心的解决方案领域，供应商可以更轻松地“购买”竞争对手的安装，因为这不需要资本支出。

### 5.供应商影响 ###

这对网络世界意味着什么？显然，将发生功能转变，因为供应商需要使用适合这些类别需求的解决方案来扩大其产品组合（与许多人一样）。

但是，对于供应商来说，有一个强烈的警示故事。双方的选区，最终客户和服务提供商正在使他们的需求变得清晰。今天的网络过于昂贵，僵化和专有。它阻碍了企业的全面发展。这意味着NFV和SDN解决方案给这些现有产品带来了极大的破坏力。

当前的大部分收入流都与网络硬件相关联，而网络硬件通常基于标准IT工作负载是可以接受的。但是，随着诸如[云计算][Link 1]和[大数据之类的技术][Link 2]继续得到重视，世界正从台式机客户端访问设备转变为平板电脑和智能手机等移动设备，后端环境需要迅速改变以跟上步伐。这将需要更灵活的网络解决方案，这将在近20年来首次破坏市场。那些可以迅速采取行动以应对不断变化的客户需求的供应商将受益，而那些试图坚持“美好的过去”的供应商可能会发现自己的份额和收入正在下降。

供应商需要制定一种解决网络虚拟化的策略（适用于其产品），但是该策略需要专注于新产品和新部署，而不是简单地将旧平台改造成这些新部署方案。SDN需要成为针对数据中心的新网络产品的焦点，而NFV应该成为针对服务提供商的产品的主要关注点。

近期，大多数SDN部署都将重点放在未开发的机会上，并且不会被改造到现有的数据中心中。尝试NFV的运营商将首先通过新的部署推出该产品。他们不会撤出现有未摊销的设备，因此供应商需要在一定程度上查看其产品。

### 6.未来 ###

由于某些原因，我们[对未来的看法与][Link 5]今天的立场截然不同。首先，在平台，软件和网络级别发生了一些根本性的事情，这些事情今天都在发生。未来的面貌尚待商榷，但将您今天的现状与部署的50％以上服务器平台中的虚拟化以及驱动Web和云应用程序的大型超大规模数据中心进行比较时，可以肯定地说，最后一个十年将给IT带来了巨大的变化。未来十年将带来同样多的破坏。SDN和NFV将在这一现实中占有一席之地，但是只有在我们可以与其他明显推动市场发展的技术趋势之间找到平衡的程度。

就像我们说过的那样，NFV的接受门槛要低得多，这取决于谁购买和部署的动态。以下是一些因素会推动SDN的接受或减慢其进展：

*  **超大规模数据中心**–这是采用SDN的首批**部署**场所，但并非每个企业客户都以这种规模运行。他们的应用程序（和部署）的同质性使其非常适合这些实验。[Google][]或[Facebook][]建立自己的解决方案很容易，但是当您沿着食物链转移到常规的公司数据中心时，规模经济将无法以相同的方式获得回报。这些客户是未来的预兆还是离群值？我们认为，现在开始将这种超大规模趋势转换到其他市场为时尚早。
 *  **托管云解决方案**–随着越来越多的公司涌向“云”或在其数据中心之外寻找托管云解决方案，他们在其原有环境中进行重大网络改造的可能性将下降。SDN可能会在不久的将来在云环境中占据统治地位，但是如果将服务从本地迁移到云解决了当今许多当前的数据中心挑战，那么是否有解决保留遗留环境的需求？同时，请看一下大型机技术。在这一领域没有太多的新发展，相反，它主要包括正在进行的操作和维护。运行Exchange，SAP，Oracle和SQL Server等应用程序的旧数据中心是否遇到相同的命运？
 *  **微服务器 **–长时间以来机架密度一直在上升，这加剧了当今的网络问题。1和1 / 2U服务器现在在主流应用程序部署中很常见，这意味着机架密度通常可以在每个机架40-80个系统范围内-每个服务器都具有多个物理以太网连接。但是微型服务器是基于机架的，其结构允许多达40到750多个服务器共享一组高带宽以太网连接。如果微型服务器变得越来越流行，则创建的内部机箱结构将处理大部分I / O，从而在机箱级别聚合以太网。这消除了许多现有的网络问题（即瓶颈），并降低了SDN的价值（更重要的是ROI）。
 *  **40Gb和100Gb以太网部署**–半导体领域里有一句话：“大容量缓存可以弥补很多低效率的问题。” 大管子呢？在当今世界上，大多数公司网络仍在处理每台服务器的多个1GbE连接，并且刚开始将10GbE降低到服务器上时，效率和瓶颈是关键问题。但是，当每台服务器都有自己的高速公路并且返回核心的路由又宽又快时，难道不能仅通过南北流量吗？如果网络带宽增加4倍或10倍，对SDN的需求会有所下降吗？
 *  **英特尔按服务器分类的服务器**–[英特尔最近宣布了一项战略][Link 6]，[该战略][Link 6]有可能改变机架级别的情况。这项新策略依赖于硅光子技术，如今可提供约6-12GB / s的吞吐量（将来有可能将其提高到100GB）。这可以完全消除等式中的机架顶部和行尾切换。这样做实质上消除了对SDN的大部分需求（但是NFV在与服务提供商的连接中仍然可行）。显然，由于从外形尺寸的角度来看服务器格局处于不断变化的状态，因此客户可能要先观察服务器端的情况，然后才能进入网络，因为网络位于中间（相对于边缘的服务器）并触及更多点。

### 7.最后 ###

将这些因素与当前在SDN和NFV上进行的工作结合在一起时，很明显，还有很多工作要做。

对于NFV而言，前景更为简单：它即将到来，并且它是由运营商驱动的。就像您的移动电话运营商或有线电视运营商将做出您没有发言权的技术决策一样，电信服务提供商也将开始采用NFV策略，并且您将几乎无法提供任何输入（但是只要它们满足商定的SLA并具有可接受的QoS，就几乎没有影响力。从简单的角度来看，IP服务类似于电话拨号音。只要它能像宣传的那样工作并达到正确的指标，就可以宽恕（即使不是全部）很多。

但是，对于SDN，这是一个比较棘手的决定。有[仍然为客户太多的新兴选择][Link 7]在举棋不定，花了一大笔钱。在未开发的项目或机会主义项目中，可以部署SDN，但在考虑企业范围的标准时，目前尚有太多未知数，我们仍然不知道谁将成为赢家和输家。就像在OS或数据库上进行标准化一样，以大规模方式部署SDN的决定具有很大的分量，不应轻视。

网络虚拟化对其主要用户意味着什么？

*  **网络硬件制造商**–需要采用以开放性为重点的SDN战略，而不仅仅是将客户绑定到专有堆栈的新方法。这包括支持多个控制器和开放行业标准，例如OpenFlow。该策略的关键部分是了解差异，以便您不只是将两者混为一谈，放在规格表的“标准”行项目中。规格表中有SDN和NFV支持是很好的，但是在产品方面，他们必须真正专注于客户的需求，而不仅仅是满足市场需求的产品。
 *  **服务提供商**–需要制定NFV战略，并开始了解他们是否/如何开始在客户所在地部署NFV。由于进入门槛较低（大多数设备的支持矩阵已经很长），因此立即就有机会利用新技术。
 *  **服务器OEM** –将SDN控制器和应用程序部署在x86服务器上，自然就有机会将服务器与网络业务融合在一起，而不是将它们视为功能孤岛。您的SDN策略应利用您的实力和足迹在当今x86硬件（以及将来可能的ARM硬件）上交付虚拟化计算平台。
 *  **SDN软件开发人员**–这是一个充满不确定性和潜在市场干扰的环境。尽管客户和整个行业都对此感兴趣，但从长远来看，并不是每个SDN公司都可以做到这一点。大多数公司将被收购或耗尽其资金；这意味着适当地确定资金需求并建立强大的行业联盟将是SDN初创公司的长期生存能力的关键。
 *  **最终客户**–正如我们[之前所说][Link 7]，SDN市场仍在兴起，现在下结论可能为时过早。每个企业都需要有一个虚拟化的网络策略。采取这种策略可以帮助您确定当今是否有任何选择可以满足您的需求，或者等待仍然是最佳途径。就NFV而言，如果您的服务提供商正在推广该技术，请确保您了解采用新协议后对SLA和QoS的影响。

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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3lhbGlzaGFkYWE_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/97d247ab771945ae88ea8c80f0cc0495.png
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[Link 6]: https://moorinsightsstrategy.com/research-note-intels-disaggregated-server-rack/
[Link 7]: https://moorinsightsstrategy.comis-software-defined-networking-sdn-a-suckers-bet-2/