谷歌運(yùn)行著一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)，在2010年Arbor Networks公司在其研究中總結(jié)道：“如果谷歌是一個(gè)互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)供應(yīng)商，它將是發(fā)展最快的全球第三大網(wǎng)絡(luò)運(yùn)營(yíng)商。只有兩家公司比谷歌貢獻(xiàn)更多的跨域流量，這兩家供應(yīng)商都承載著谷歌龐大的流量。”

在開放網(wǎng)絡(luò)峰會(huì)上，谷歌杰出工程師Amin Vahdat介紹了谷歌如何結(jié)合Quagga開源軟件以及OpenFlow來(lái)優(yōu)化其數(shù)據(jù)中心互連，他還介紹了谷歌在其內(nèi)部數(shù)據(jù)中心使用OpenFlow的細(xì)節(jié)信息，谷歌稱其SDN網(wǎng)絡(luò)為“B4”。

谷歌為何選擇SDN?

Vahdat指出，谷歌后端(東西)網(wǎng)絡(luò)的增長(zhǎng)迅速超越了其前端面向用戶的網(wǎng)絡(luò)。這種增長(zhǎng)非常昂貴，因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)并不能像存儲(chǔ)和計(jì)算一樣以符合成本效益的方式來(lái)擴(kuò)展。計(jì)算和存儲(chǔ)的運(yùn)營(yíng)成本會(huì)隨著規(guī)模的擴(kuò)展而更加便宜，但網(wǎng)絡(luò)并不是如此。

Vahdat介紹了谷歌選擇軟件定義網(wǎng)絡(luò)的理由。首先，通過(guò)從軟件分離硬件，該公司可以基于所需的功能選擇硬件，同時(shí)能夠?qū)浖r(shí)間線進(jìn)行創(chuàng)新和部署。其次，它提供邏輯上的集中控制，這將會(huì)更具確定性、更高效以及更容錯(cuò)。第三，自動(dòng)化允許谷歌分離、監(jiān)控、管理和操作。所有這些元素能夠提供靈活性以及創(chuàng)新性。

在這個(gè)項(xiàng)目開始時(shí)，谷歌使用商用芯片建立了自己的交換機(jī)(見圖片)。谷歌構(gòu)建自己的硬件，因?yàn)楫?dāng)時(shí)市場(chǎng)上并沒(méi)有硬件能夠滿足其需求。

▲B4網(wǎng)絡(luò)硬件

Vahdat并沒(méi)有提到現(xiàn)在市場(chǎng)上是否存在滿足于谷歌部署SDN硬件需求的交換機(jī)，這通常涉及供應(yīng)商固件升級(jí)到納入OpenFlow代理。

然而，Vahdat指出，雖然OpenFlow并不是且仍然部署***的協(xié)議，但谷歌將繼續(xù)使用OpenFlow用于流量實(shí)例，因?yàn)樗艿礁鞣N廠商的支持。筆者認(rèn)為，這意味著谷歌并不打算推出其自己的硬件，并且，OpenFlow支持將會(huì)是未來(lái)硬件購(gòu)買的采購(gòu)要求。

谷歌B4網(wǎng)絡(luò)的混合遷移分三個(gè)階段

Vahdat接著討論了谷歌的SDN遷移路徑，從完全分布式的單片控制和數(shù)據(jù)平面硬件架構(gòu)轉(zhuǎn)移到物理分散的(盡管邏輯上集中)控制平面架構(gòu)。

谷歌B4網(wǎng)絡(luò)的混合遷移分三個(gè)階段進(jìn)行：

▲傳統(tǒng)混合SDN部署

▲混合綜合SDN部署

▲最終：混合SDN部署

在下面的圖中，你可以看到，谷歌已經(jīng)在交換機(jī)旁邊部署了網(wǎng)絡(luò)控制器服務(wù)器(NCS)，這個(gè)NCS包含針對(duì)一定數(shù)量網(wǎng)絡(luò)元素的提取的控制平面。這些交換機(jī)運(yùn)行具有低水平控制的OpenFlow代理，所有真正重要的元件運(yùn)行在外部服務(wù)器(但仍位于同一位置)的一套控制器上，NCS是32核服務(wù)器。

▲B4架構(gòu)

在NCS上面是OpenFlow控制器，用于高可用性故障切換。Vahdat談到的主要應(yīng)用程序是流量工程應(yīng)用程序—將政策實(shí)例化到控制協(xié)議，包括BGP、ISIS和OpenFlow。

作者總結(jié)

筆者對(duì)谷歌的混合部署戰(zhàn)略很感興趣。這筆者看來(lái)，在對(duì)網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的丟失和機(jī)械地繼續(xù)轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包方面，谷歌相當(dāng)受限。網(wǎng)絡(luò)可能會(huì)回落到低優(yōu)先級(jí)，實(shí)例化流量規(guī)則。流量表中，不符合流量規(guī)則的數(shù)據(jù)包將會(huì)流入到正常的轉(zhuǎn)發(fā)管道或者預(yù)先安裝的捕捉全部的流量規(guī)則，來(lái)到達(dá)出口網(wǎng)關(guān)。雖然自定義轉(zhuǎn)發(fā)將會(huì)回落到最短路徑或者靜態(tài)路徑，但它會(huì)保持流量轉(zhuǎn)發(fā)，直到控制元件恢復(fù)。

這些圖表明控制元件是按照多層層次來(lái)部署。分層和模塊化是我們現(xiàn)在擴(kuò)展大型網(wǎng)絡(luò)的方法。通過(guò)將NIB(網(wǎng)絡(luò)信息庫(kù))分成模塊，谷歌的方法類似于現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)從每個(gè)數(shù)據(jù)平面減去專用控制平面的方法。這些模塊然后可在所有模塊中再分發(fā)哈希表和NIB，并提供整體視圖。