來(lái)源?| OSCHINA 社區(qū)

作者 | 華為云開(kāi)發(fā)者聯(lián)盟

本文分享自華為云社區(qū)《重識(shí)云原生系列（四） —— 硬菜軟嚼的云網(wǎng)絡(luò)》，作者：黃俊 / 招商證券云原生轉(zhuǎn)型項(xiàng)目調(diào)研負(fù)責(zé)人。 在傳統(tǒng) IT 架構(gòu)中，網(wǎng)絡(luò)幾乎就是指物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，觸手可及，服務(wù)器之間的網(wǎng)絡(luò)通訊也是通過(guò)網(wǎng)線或者光纖連接實(shí)現(xiàn)，其大部分流量管控與訪問(wèn)控制策略也都是在路由器 / 交換機(jī)實(shí)現(xiàn)。而到了云計(jì)算時(shí)代，網(wǎng)絡(luò)，除了包含傳統(tǒng)的物理硬件設(shè)備，還包含大量虛擬化的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備軟件應(yīng)用，其運(yùn)行在普通服務(wù)器中。而虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的連通，不僅需要底層真實(shí)硬件的支持，更需要關(guān)注軟件形態(tài)的虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中的各種 Overlay 層的轉(zhuǎn)發(fā)策略與流量監(jiān)測(cè)，這對(duì)網(wǎng)絡(luò)管理員而言也是前所未有的挑戰(zhàn)。

伴生于云計(jì)算的云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)

云計(jì)算時(shí)代，資源的虛擬化和調(diào)配的自動(dòng)化，為用戶(hù)提供了可彈性伸縮、靈活配置的計(jì)算、存儲(chǔ)資源，進(jìn)而支持快速簡(jiǎn)便的業(yè)務(wù)系統(tǒng)發(fā)布。作為互聯(lián)互通的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施，如何實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的虛擬化，從而進(jìn)一步支持業(yè)務(wù)系統(tǒng)的快速擴(kuò)縮容和網(wǎng)絡(luò)通訊策略的自適應(yīng)調(diào)配，為業(yè)務(wù)系統(tǒng)提供端到端的網(wǎng)絡(luò)快速響應(yīng)方案，成為了云計(jì)算時(shí)代急需解的核心關(guān)鍵問(wèn)題。本質(zhì)上講，云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)就是要實(shí)現(xiàn)對(duì)數(shù)據(jù)中心底層物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的抽象，以期能在軟件層實(shí)現(xiàn)對(duì)網(wǎng)絡(luò)資源的二次切分、整合或者靈活管控，以便快速靈活地滿足各種業(yè)務(wù)場(chǎng)景的網(wǎng)絡(luò)使用需求，此即是軟件定義網(wǎng)絡(luò)（SDN）技術(shù)誕生的初衷。 云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展至今，就是以云為中心，一方面為支撐數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施全面虛擬化而發(fā)展出來(lái)的網(wǎng)絡(luò)硬件的虛擬化能力，此方面的能力表現(xiàn)為可標(biāo)準(zhǔn)化快速組網(wǎng)、可按需擴(kuò)展網(wǎng)絡(luò)資源容量、可靈活調(diào)配網(wǎng)絡(luò)安全管控策略、支持計(jì)量計(jì)費(fèi)、可全棧監(jiān)控等；另一方面，因?yàn)楣性频呐畈l(fā)展，也孕育出了面向企業(yè)租戶(hù)的云上網(wǎng)絡(luò)類(lèi)產(chǎn)品與服務(wù)，通過(guò)對(duì)機(jī)房級(jí)通用網(wǎng)絡(luò)設(shè)備或功能的模擬，以軟件產(chǎn)品服務(wù)的方式提供給云上用戶(hù)使用。

云網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)技術(shù)演進(jìn)

就云網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)技術(shù)而言，其與計(jì)算虛擬化技術(shù)類(lèi)似，也走過(guò)了一條精彩紛呈的硬件 “軟化” 之路。

一切從 Spine-Leaf 架構(gòu)說(shuō)起

自從 1876 年電話被發(fā)明之后，電話交換網(wǎng)絡(luò)歷經(jīng)了人工交換機(jī)、步進(jìn)制交換機(jī)、縱橫制交換機(jī)等多個(gè)階段，而隨著電話用戶(hù)數(shù)量急劇增加，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模快速擴(kuò)大，基于 crossbar 模型的縱橫制交換機(jī)在能力和成本上都已無(wú)法滿足要求。1953 年，貝爾實(shí)驗(yàn)室有一位名叫 Charles Clos 的研究員，發(fā)表了一篇名為《A Study of Non-blocking Switching Networks》的文章，介紹了一種 “用多級(jí)設(shè)備來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)阻塞電話交換” 的方法，著名的 CLOS 網(wǎng)絡(luò)模型就此誕生，其核心思想是 —— 用多個(gè)小規(guī)模、低成本的單元，構(gòu)建復(fù)雜、大規(guī)模的網(wǎng)絡(luò)，如下圖所示：圖中的矩形，都是低成本的轉(zhuǎn)發(fā)單元。當(dāng)輸入和輸出增加時(shí)，中間的交叉點(diǎn)并不需要增加很多。而到了 20 世紀(jì) 80 年代，隨著計(jì)算機(jī)的大量使用，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)也得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，開(kāi)始出現(xiàn)各種網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，例如星型、鏈型、環(huán)型、樹(shù)型結(jié)構(gòu)，最終樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)成為了行業(yè)主流架構(gòu)，不過(guò)早期的樹(shù)型結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)帶寬是收斂的。2000 年之后，互聯(lián)網(wǎng)從經(jīng)濟(jì)危機(jī)中復(fù)蘇，以谷歌和亞馬遜為代表的互聯(lián)網(wǎng)巨頭迅速崛起。他們開(kāi)始推行云計(jì)算技術(shù)，大量建設(shè)數(shù)據(jù)中心（IDC），甚至超級(jí)數(shù)據(jù)中心。面對(duì)日益龐大的計(jì)算集群規(guī)模，傳統(tǒng)樹(shù)型網(wǎng)絡(luò)已無(wú)法滿足要求，便誕生了一種改進(jìn)型樹(shù)型網(wǎng)絡(luò) —— 胖樹(shù)（Fat-Tree）架構(gòu)。相比于傳統(tǒng)樹(shù)型，胖樹(shù)（Fat-Tree）更像是真實(shí)的樹(shù)，越到樹(shù)根，枝干越粗（其實(shí)是指帶寬）。從葉子到樹(shù)根，網(wǎng)絡(luò)帶寬無(wú)須收斂。胖樹(shù)架構(gòu)被引入到數(shù)據(jù)中心之后，數(shù)據(jù)中心便發(fā)展成了傳統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)（如下圖所示）。 這種架構(gòu)由核心路由器、聚合路由器（有時(shí)叫分發(fā)路由器，distribution routers ）和接入交換機(jī)組成。在很長(zhǎng)的一段時(shí)間里，三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在數(shù)據(jù)中心十分盛行。但在這種網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，依然存在如下一些弊端：? 帶寬的浪費(fèi)，接入交換機(jī)的上聯(lián)鏈路實(shí)際承載流量的只有一條，而其他上行鏈路則被阻塞（如圖中虛線所示）；? 故障域較大，在網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浒l(fā)生變更時(shí) STP 協(xié)議需要重新收斂，容易發(fā)生故障，從而影響整個(gè) VLAN 的網(wǎng)絡(luò)；? 此架構(gòu)原生不支持大二層網(wǎng)絡(luò)的構(gòu)建，故難以適應(yīng)超大規(guī)模云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)需求，更無(wú)法支持虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移； 針對(duì)以上問(wèn)題，誕生了一種新的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)方案，稱(chēng)作基于 CLOS 網(wǎng)絡(luò)的 Spine-Leaf 架構(gòu)（Clos network-based Spine-and-Leaf architecture，中文也翻譯成葉脊網(wǎng)絡(luò)）。實(shí)踐已經(jīng)證明，這種架構(gòu)可以提供高帶寬、低延遲、非阻塞的數(shù)據(jù)中心級(jí)連接服務(wù)。相比于三層架構(gòu)，Spine-Leaf 架構(gòu)進(jìn)行了扁平化處理，變成了兩層架構(gòu)，如上圖右側(cè)所示。 Spine-Leaf 架構(gòu)的優(yōu)勢(shì)非常明顯： 1、帶寬利用率高，每個(gè)葉交換機(jī)的上行鏈路都可以負(fù)載均衡方式工作； 2、網(wǎng)絡(luò)延遲可預(yù)測(cè)，葉交換機(jī)之間的連通路徑均只需經(jīng)過(guò)一臺(tái) Spine 交換機(jī)，東西向網(wǎng)絡(luò)延時(shí)可預(yù)測(cè)； 3、擴(kuò)展性好，當(dāng)上行帶寬不足時(shí)，可通過(guò)水平擴(kuò)展方式增加 Spine 交換機(jī)數(shù)量來(lái)快速增加帶寬；當(dāng)服務(wù)器數(shù)量增加時(shí)，則可通過(guò)增加 Leaf 交換機(jī)數(shù)量來(lái)快速擴(kuò)大數(shù)據(jù)中心機(jī)器規(guī)模。 4、降低了對(duì)交換機(jī)的性能要求，東西向流量均衡分布在多條鏈路上，減少了單價(jià)昂貴的高性能高帶寬交換機(jī)的采購(gòu)需求。 5、安全性和可用性高，一臺(tái)設(shè)備故障時(shí)，不需重新收斂，流量繼續(xù)在其他正常路徑上通過(guò)，網(wǎng)絡(luò)連通性不受影響，帶寬也只減少一條路徑的帶寬，性能影響微乎其微。 基于上述優(yōu)勢(shì)，Spine-Leaf 架構(gòu)從 2013 年一經(jīng)出現(xiàn)，便很快取代了傳統(tǒng)三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的地位，成為現(xiàn)代數(shù)據(jù)中心的新標(biāo)準(zhǔn)。

大二層網(wǎng)絡(luò)的時(shí)代召喚

在上一節(jié)，我們談到 Spine-Leaf 架構(gòu)出現(xiàn)的時(shí)候，其實(shí)已經(jīng)點(diǎn)到了大二層網(wǎng)絡(luò)的出現(xiàn)因由。 云計(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)，使得服務(wù)器虛擬化之后，除了使得數(shù)據(jù)中心的主機(jī)規(guī)模大幅增長(zhǎng)，還伴生了一項(xiàng)新需求 —— 虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移。虛擬機(jī)遷移時(shí)，業(yè)務(wù)不能中斷，這就要求在遷移時(shí)，不僅虛擬機(jī)的 IP 地址不變，而且虛擬機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)也必須保持原狀（例如 TCP 會(huì)話狀態(tài)）。所以虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移只能在同一個(gè)二層域中進(jìn)行，而不能跨二層域遷移。而傳統(tǒng)的三層網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)就限制了虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移只能在一個(gè)較小的 VLAN 范圍內(nèi)進(jìn)行，應(yīng)用受到了極大的限制。 為了打破這種限制，實(shí)現(xiàn)虛擬機(jī)的大范圍甚至跨地域的動(dòng)態(tài)遷移，就要求把 VM 遷移可能涉及的所有服務(wù)器都納入同一個(gè)二層網(wǎng)絡(luò)域，這樣才能實(shí)現(xiàn) VM 的大范圍無(wú)障礙遷移。這便是大二層網(wǎng)絡(luò)。 近十年間，就大二層網(wǎng)絡(luò)的實(shí)現(xiàn)，業(yè)界先后出現(xiàn)了三類(lèi)比較典型的實(shí)現(xiàn)方案，分別是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化類(lèi)方案、L2 over L3 方案、Overlay 方案。所謂網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化技術(shù)，就是將相互冗余的兩臺(tái)或多臺(tái)物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備組合在一起，虛擬化成一臺(tái)邏輯網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，在整個(gè)網(wǎng)絡(luò)中只呈現(xiàn)為一個(gè)節(jié)點(diǎn)。再配合鏈路聚合技術(shù)，就可以把原來(lái)的多節(jié)點(diǎn)、多鏈路的結(jié)構(gòu)變成邏輯上單節(jié)點(diǎn)、單鏈路的結(jié)構(gòu)，環(huán)路問(wèn)題也就順勢(shì)而解了。以網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化 + 鏈路聚合技術(shù)構(gòu)建的二層網(wǎng)絡(luò)天然沒(méi)有環(huán)路，其規(guī)模僅受限于虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備所能支持的接入能力，只要虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備允許，二層網(wǎng)絡(luò)想做多大都可以。不過(guò)，這類(lèi)設(shè)備虛擬化協(xié)議大都是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備廠商私有，因此只能使用同一廠商的設(shè)備來(lái)組網(wǎng)，并且，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模最終還是會(huì)受限于堆疊系統(tǒng)本身的規(guī)模限制，最大規(guī)模的堆疊 / 集群大概可以支持接入 1~2 萬(wàn)臺(tái)主機(jī)，對(duì)于 10 萬(wàn)級(jí)別的超大型數(shù)據(jù)中心來(lái)說(shuō)，還是顯得力不從心。 而 L2 over L3 方案的著眼點(diǎn)不是杜絕或者阻塞環(huán)路，而是在有物理環(huán)路的情況下，怎樣避免邏輯轉(zhuǎn)發(fā)路徑的環(huán)路問(wèn)題。此類(lèi)方案通過(guò)在二層報(bào)文前插入額外的幀頭，并且采用路由計(jì)算的方式控制整網(wǎng)數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)發(fā)，不僅可以在冗余鏈路下防止廣播風(fēng)暴，而且可以做 ECMP（等價(jià)路由），這樣就可以將二層網(wǎng)絡(luò)的規(guī)模擴(kuò)展到整張網(wǎng)絡(luò)，而不會(huì)受到核心交換機(jī)數(shù)量的限制。當(dāng)然，這需要交換機(jī)改變傳統(tǒng)的基于 MAC 的二層轉(zhuǎn)發(fā)行為，而采用新的協(xié)議機(jī)制來(lái)進(jìn)行二層報(bào)文的轉(zhuǎn)發(fā)，這些新的協(xié)議包括 TRILL、FabricPath、SPB 等。對(duì)于 TRILL 協(xié)議，CISCO、華為、Broadcom、Juniper 等都是其支持者；而 Avaya、ALU 等則是 SPB 的擁簇；而像 HP 等廠商，則同時(shí)支持這兩類(lèi)協(xié)議。總體而言，像 TRILL 和 SPB 這類(lèi)技術(shù)都是 CT 廠商主推的大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)方案，而從事服務(wù)器虛擬化技術(shù)的 IT 廠商則被晾到了一邊，網(wǎng)絡(luò)話語(yǔ)權(quán)大幅削弱。 但伴隨著云計(jì)算技術(shù)迅猛發(fā)展的 IT 廠商又豈會(huì)坐以待斃，Overlay 方案便是從事服務(wù)器虛擬化技術(shù)的 IT 廠商主推的大二層網(wǎng)絡(luò)解決方案。其原理就是通過(guò)用隧道封裝的方式，將源主機(jī)發(fā)出的原始二層報(bào)文封裝后，再在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行透?jìng)?，到達(dá)目的地之后再解封為原始報(bào)文，轉(zhuǎn)發(fā)給目標(biāo)主機(jī)，從而實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的二層通信。報(bào)文的封裝 / 解封裝都是在服務(wù)器內(nèi)部的虛擬交換機(jī) vSwitch 上進(jìn)行，外部網(wǎng)絡(luò)只對(duì)封裝后的報(bào)文進(jìn)行普通的二層交換和三層轉(zhuǎn)發(fā)即可，所以網(wǎng)絡(luò)技術(shù)控制權(quán)就都回到了 IT 廠商手里。典型技術(shù)實(shí)現(xiàn)包括 VXLAN、NVGRE、STT 等。當(dāng)然，目前 CT 廠商也都積極參與到了 Overlay 方案中來(lái)，畢竟云計(jì)算是大勢(shì)所趨。所以當(dāng)前的 VXLAN 和 NVGRE 技術(shù)也可以把 Overlay 網(wǎng)絡(luò)的接入點(diǎn)部署在 TOR 等網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上，由網(wǎng)絡(luò)接入設(shè)備來(lái)完成 VXLAN 和 NVGRE 的報(bào)文封裝。這樣的好處是： ? 一方面對(duì)于虛擬服務(wù)器來(lái)說(shuō)，硬件網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的性能要比軟件形態(tài)的 vSwitch 強(qiáng)很多，用 TOR 等設(shè)備來(lái)進(jìn)行封裝 / 解封裝，整體云網(wǎng)絡(luò)性能自然更好。 ? 另一方面，在 TOR 上部署 Overlay 接入點(diǎn)，也便于把非虛擬化的服務(wù)器統(tǒng)一納入 Overlay 網(wǎng)絡(luò)，目前主流云廠商的裸金屬方案基本如此。 如此一來(lái)，CT 廠商和 IT 廠商都在大二層網(wǎng)絡(luò)這個(gè)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了和諧共贏，也真因?yàn)槿绱耍琌verlay 方案成為了當(dāng)今大二層網(wǎng)絡(luò)的主流方案。

Underlay 和 Overlay 正式托起 SDN 的太陽(yáng)

上一節(jié)已經(jīng)提及，Overlay 技術(shù)實(shí)際上是一種隧道封裝技術(shù)，主流協(xié)議有 VXLAN、NVGRE 等，基本原理都是通過(guò)隧道封裝的方式將二層報(bào)文進(jìn)行封裝后在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)中進(jìn)行透明傳輸，到達(dá)目的地之后再解封裝得到原始報(bào)文，相當(dāng)于一個(gè)大二層網(wǎng)絡(luò)疊加（overlay）在現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)之上。而 Underlay 層則變成了一張承載網(wǎng)，囊括各類(lèi)物理網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，如 TOR 交換機(jī)、匯聚交換機(jī)、核心交換機(jī)、負(fù)載均衡設(shè)備、防火墻設(shè)備等。由此實(shí)現(xiàn)邏輯組網(wǎng)與物理組網(wǎng)的隔離，例如，在華為云 / 阿里云解決方案中，均選用了 VXLAN 技術(shù)來(lái)構(gòu)建 Overlay 網(wǎng)絡(luò)，業(yè)務(wù)報(bào)文運(yùn)行在 VXLAN Overlay 網(wǎng)絡(luò)上，與物理承載網(wǎng)絡(luò)分層、解耦。 而對(duì)于當(dāng)前走紅的 SDN 技術(shù)，Underlay/Overlay 已經(jīng)成為了其從理念到實(shí)踐都不可或缺的一部分。 在數(shù)據(jù)中心之內(nèi)或者數(shù)據(jù)中心互聯(lián)（DCI）的場(chǎng)景下，運(yùn)營(yíng)方會(huì)先建立一個(gè)底層的 Underlay 網(wǎng)絡(luò)骨架，通過(guò)交換機(jī)和路由器將所有硬件單元（比如服務(wù)器 / 存儲(chǔ)設(shè)備 / 監(jiān)控設(shè)備等）相互連接。在這個(gè) Underlay 網(wǎng)絡(luò)內(nèi)，通過(guò)運(yùn)行 IP 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議比如 ISIS 或者 BGP，來(lái)保證各個(gè)在網(wǎng)硬件單元之間的可達(dá)性。在完成 Underlay 網(wǎng)絡(luò)構(gòu)架之后，管理員可以通過(guò)部署 SDN 控制器的方式來(lái)對(duì)整網(wǎng)所有硬件資源進(jìn)行調(diào)控與編排，再建立租戶(hù)之間的 Overlay 網(wǎng)絡(luò)連接并承載真正的用戶(hù)流量。

SDN 技術(shù)讓封閉硬件 “軟化” 開(kāi)放

軟件定義網(wǎng)絡(luò)（Software Define Network，SDN）技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)的一次重構(gòu)，其核心思想是通過(guò)控制面（Control Plane）與數(shù)據(jù)面（Data Plane）的分離，將網(wǎng)絡(luò)的管理權(quán)限交給控制層的控制器軟件，在通過(guò) OpenFlow 協(xié)議通道，統(tǒng)一下達(dá)指令給數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)層設(shè)備，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)控制與數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的充分解耦，一舉破除傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的封閉性。 由于 OpenFlow 協(xié)議的開(kāi)放性，第三方也可以開(kāi)發(fā)相應(yīng)的應(yīng)用置于控制層內(nèi)，從而使得網(wǎng)絡(luò)資源的調(diào)配更加靈活、更能滿足企業(yè)個(gè)性化場(chǎng)景。而網(wǎng)絡(luò)管理人員只需通過(guò)控制器下達(dá)指令至數(shù)據(jù)層設(shè)備即可，無(wú)需一一登錄設(shè)備，從而大幅提高了網(wǎng)絡(luò)管理效率，節(jié)省了人力成本?？梢哉f(shuō)，SDN 技術(shù)極大地推動(dòng)了網(wǎng)絡(luò)虛擬化的發(fā)展進(jìn)程，也因此，其網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)設(shè)計(jì)思想在當(dāng)今各大云平臺(tái)均得到了充分實(shí)現(xiàn)與落地。SDN 有過(guò)三種主流實(shí)現(xiàn)方式，分別是 OpenFlow 組織主導(dǎo)的開(kāi)源軟件（包括 Google，IBM，Citrix 等公司支持），思科主導(dǎo)的應(yīng)用中心基礎(chǔ)設(shè)施技術(shù)（Application Centric Infrastructure，ACI），以及 VMware 主導(dǎo)的 NSX。顯而易見(jiàn)，開(kāi)源的 OpenFlow 成為了事實(shí)上的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

SDN 的價(jià)值

支撐網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)快速創(chuàng)新

SDN 的可編程性和開(kāi)放性，使得我們可以快速開(kāi)發(fā)新的網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)和加速業(yè)務(wù)創(chuàng)新。如果希望在網(wǎng)絡(luò)上部署新業(yè)務(wù)，可以通過(guò)針對(duì) SDN 軟件的修改實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)快速編程，業(yè)務(wù)快速上線。SDN 架構(gòu)下，底層硬件只需關(guān)注轉(zhuǎn)發(fā)和存儲(chǔ)能力，與業(yè)務(wù)特性徹底解耦。而網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的種類(lèi)及功能由軟件配置而定，對(duì)網(wǎng)絡(luò)的操作控制和運(yùn)行也由控制層服務(wù)器完成，故而對(duì)業(yè)務(wù)響應(yīng)相對(duì)更快，可以定制各種網(wǎng)絡(luò)參數(shù)（如路由、安全策略、QoS 等），并實(shí)時(shí)配置到網(wǎng)絡(luò)中。如此，新業(yè)務(wù)的上線周期可從傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)的幾年提升到幾個(gè)月甚至更快。

簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議結(jié)構(gòu)

SDN 的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)簡(jiǎn)化了網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，可消除很多 IETF 協(xié)議。協(xié)議的去除，意味著運(yùn)維學(xué)習(xí)門(mén)檻的下降、運(yùn)行維護(hù)復(fù)雜度的降低，進(jìn)而使業(yè)務(wù)部署效率提升。因?yàn)?SDN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下的網(wǎng)絡(luò)集中控制，所以被 SDN 控制器所控制的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部很多協(xié)議基本就不需要了，比如 RSVP 協(xié)議、LDP 協(xié)議、MBGP 協(xié)議、PIM 組播協(xié)議等等。網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部的路徑計(jì)算和建立全部在控制器完成，控制器計(jì)算出流表，直接下發(fā)給轉(zhuǎn)發(fā)器就行，并不需要其他協(xié)議。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備白牌化

SDN 架 構(gòu) 下，控 制 器 和 轉(zhuǎn) 發(fā)器 之間 的 接口協(xié)議 逐 漸標(biāo) 準(zhǔn) 化（比 如 OpenFlow 協(xié)議），使得網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的 白 牌 化 成 為可 能，比 如 專(zhuān) 門(mén) 的 OpenFlow 轉(zhuǎn)發(fā)芯片供應(yīng)商，控制器廠商等，這也正是所謂的系統(tǒng)從垂直集成開(kāi)發(fā)走向水平集成開(kāi)發(fā)。垂直集成是指由一個(gè)廠家提供從軟件到硬件到服務(wù)的一體化產(chǎn)品服務(wù)，水平集成則是把系統(tǒng)水平分工，每個(gè)廠家都完成產(chǎn)品的一個(gè)部件，再由集成商把他們集成起來(lái)銷(xiāo)售。水平分工有利于系統(tǒng)各個(gè)部分的獨(dú)立演進(jìn)和更新，快速迭代優(yōu)化，促進(jìn)良性競(jìng)爭(zhēng)，從而使各個(gè)部件的采購(gòu)單價(jià)下降，最終使得整機(jī)產(chǎn)品的采購(gòu)成本大幅降低。

業(yè)務(wù)自動(dòng)化

SDN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)下，由于整個(gè)網(wǎng)絡(luò)由 SDN 控制器控制，故 SDN 控制器可以自主完成網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)部署，并提供各種網(wǎng)絡(luò)個(gè)性化配置服務(wù)，比如 L2VPN、L3VPN 等，對(duì)外屏蔽網(wǎng)絡(luò)內(nèi)部細(xì)節(jié)，提供網(wǎng)絡(luò)業(yè)務(wù)自動(dòng)化能力。網(wǎng)絡(luò)路徑流量智能優(yōu)化傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，網(wǎng)絡(luò)路徑的選擇依據(jù)是通過(guò)各類(lèi)路由協(xié)議計(jì)算得出所謂 “最優(yōu)” 路徑，但此結(jié)果反而可能會(huì)導(dǎo)致 “最優(yōu)” 路徑上的流量擁塞，其他非 “最優(yōu)” 路徑帶寬空閑。而采用 SDN 網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)時(shí)，SDN 控制器可以根據(jù)各鏈路上網(wǎng)絡(luò)流量的狀態(tài)智能調(diào)整網(wǎng)絡(luò)流量路徑，從整網(wǎng)角度出發(fā)，整體性提升網(wǎng)絡(luò)傳輸效率。

SDN 催化的網(wǎng)絡(luò)虛擬技術(shù)狂飆

接下來(lái)，我們分別從網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化、鏈路虛擬化和虛擬網(wǎng)絡(luò)三個(gè)層面來(lái)看看網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)的高速發(fā)展。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化技術(shù)是云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)發(fā)展最為迅猛且影響最大的領(lǐng)域，其 主要包括網(wǎng)卡虛擬化（NIC Virtualization）與常規(guī)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化兩大方向。 一、網(wǎng)卡虛擬化 網(wǎng)卡虛擬化技術(shù)演進(jìn)路線與我們?cè)凇吨刈R(shí)云原生第三篇：軟飯硬吃的計(jì)算》一文中對(duì)于 I/O 虛擬化的演進(jìn)路線基本一致，也是經(jīng)歷了純軟虛擬化（即 Qemu、VMware Workstation 虛擬網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)方案）、半虛擬化（Virtio、Vhost-net、Vhost-user 系列方案），再到硬件直通方案（SR-IOV），最后到硬件卸載（vPDA、DPU 等）。 網(wǎng)卡虛擬化的產(chǎn)品形態(tài)即是公有云常見(jiàn)的虛擬網(wǎng)卡，其主要通過(guò)軟件控制各個(gè)虛擬機(jī)共享同一塊物理網(wǎng)卡實(shí)現(xiàn)，虛擬網(wǎng)卡可以有單獨(dú)的 MAC 地址、IP 地址，早期結(jié)構(gòu)如下圖所示。所有虛擬機(jī)的虛擬網(wǎng)卡通過(guò)虛擬交換機(jī)以及物理網(wǎng)卡連接至物理交換機(jī)。虛擬交換機(jī)負(fù)責(zé)將虛擬機(jī)上的數(shù)據(jù)報(bào)文從物理網(wǎng)口轉(zhuǎn)發(fā)出去。根據(jù)需要，虛擬交換機(jī)還可以支持安全控制等功能。 虛擬網(wǎng)卡包括 e1000、Virtio 等實(shí)現(xiàn)技術(shù)。Virtio 是目前最為通用的技術(shù)框架，其提供了虛擬機(jī)和物理服務(wù)器數(shù)據(jù)交換的通用方案，得到了大多數(shù) Hypervisor 的支持，成為事實(shí)上的標(biāo)準(zhǔn)。 Virtio 是一種半虛擬化的解決方案，在半虛擬化方案中，Guest OS 知道自己是虛擬機(jī)，通過(guò)前端驅(qū)動(dòng)和后端模擬設(shè)備互相配合實(shí)現(xiàn) IO 虛擬化。這種方式與全虛擬化相比，可以大幅度提高虛擬機(jī)的 IO 性能。 最初的 Virtio 通信機(jī)制中，Guest 與用戶(hù)空間的 Hypervisor 通信，會(huì)有多次數(shù)據(jù)拷貝和 CPU 特權(quán)級(jí)的切換。Guest 發(fā)包給外部網(wǎng)絡(luò)，需要切換到內(nèi)核態(tài)的 KVM，然后 KVM 通知用戶(hù)空間的 QEMU 處理 Guest 網(wǎng)絡(luò)請(qǐng)求。很顯然，這種通信方式效率并不高。很快，Virtio 技術(shù)演進(jìn)中便出現(xiàn)了內(nèi)核態(tài)卸載的方案 Vhost-net。 Vhost-net 是 Virtio 的一種后端實(shí)現(xiàn)方案，與之相匹配的是一套新的 Vhost 協(xié)議。Vhost 協(xié)議允許 VMM 將 Virtio 的數(shù)據(jù)面 Offload 到另一個(gè)組件上，而這個(gè)組件是 Vhost-net。Vhost-net 在 OS 內(nèi)核中實(shí)現(xiàn)，其與 Guest 直接通信，旁路了 KVM 和 QEMU。QEMU 和 Vhostnet 使用 ioctl 來(lái)交換 Vhost 消息，并且用 eventfd 來(lái)實(shí)現(xiàn)前后端的事件通知。當(dāng) Vhost-net 內(nèi)核驅(qū)動(dòng)加載后，它會(huì)暴露一個(gè)字符設(shè)備標(biāo)識(shí)在 /dev/Vhost-net， 而 QEMU 會(huì)打開(kāi)并初始化這個(gè)字符設(shè)備，并調(diào)用 ioctl 來(lái)與 Vhost-net 進(jìn)行控制面通信，其內(nèi)容包含 Virtio 的特性協(xié)商、將虛擬機(jī)內(nèi)存映射傳遞給 Vhost-net 等。對(duì)比最原始的 Virtio 網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)，控制平面在原有執(zhí)行基礎(chǔ)上轉(zhuǎn)變?yōu)?Vhost 協(xié)議定義的 ioctl 操作（對(duì)于前端而言仍是通過(guò) PCI 傳輸層協(xié)議暴露的接口），基于共享內(nèi)存實(shí)現(xiàn)的 Vring 數(shù)據(jù)傳遞轉(zhuǎn)變?yōu)?Virtio-net 與 Vhost-net 共享；數(shù)據(jù)平面的另一方轉(zhuǎn)變則為 Vhost-net，前后端通知方式也轉(zhuǎn)為基于 eventfd 來(lái)實(shí)現(xiàn)。 ? 在單次收發(fā)的過(guò)程中，數(shù)據(jù)通道減少了兩次用戶(hù)態(tài)與內(nèi)核態(tài)的上下文切換過(guò)程，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)通道在內(nèi)核態(tài)的卸載，從而較大程度提升了數(shù)據(jù)傳輸效率。 但是，對(duì)于某些用戶(hù)態(tài)進(jìn)程間的通信，比如數(shù)據(jù)面的通信方案（例如 Open vSwitch 和與之類(lèi)似的 SDN 解決方案），Guest 仍需要和 Host 用戶(hù)態(tài)的 vSwitch 進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，如果采用 Vhost-net 方案，Guest 和 Host 之間還是存在多次上下文切換和數(shù)據(jù)拷貝，為了避免這種情況，業(yè)界就想出將 Vhost-net 從內(nèi)核態(tài)移到用戶(hù)態(tài)的方案，這就是 Vhost-user 方案的實(shí)現(xiàn)思路。 基于 Vhost 協(xié)議，DPDK 設(shè)計(jì)了一套新的用戶(hù)態(tài)協(xié)議 ——Vhost-user。該協(xié)議將網(wǎng)絡(luò)包處理（數(shù)據(jù)平面）卸載到用戶(hù)態(tài)的 DPDK 應(yīng)用中，控制平面仍然由 QEMU 來(lái)配置 Vhost-user。除此之外，DPDK 優(yōu)化實(shí)現(xiàn)了處理器親和性管理、NUMA 調(diào)度、使用大頁(yè)內(nèi)存代替普通內(nèi)存、采用無(wú)鎖技術(shù)解決資源競(jìng)爭(zhēng)問(wèn)題、輪詢(xún)模式驅(qū)動(dòng)等技術(shù)，由此，大名鼎鼎的 DPDK 網(wǎng)絡(luò)卸載方案蔚然成型。 縱如此，技術(shù)迭代演進(jìn)是永無(wú)止境的，雖然上述方案對(duì)網(wǎng)絡(luò)性能的提升非常顯著，但總體而言，Virtio 網(wǎng)絡(luò)虛擬化方案一直都聚焦在軟件層實(shí)現(xiàn)，在 Host 上因軟件虛擬化而產(chǎn)生的額外開(kāi)銷(xiāo)始終無(wú)法避免。為了進(jìn)一步提升云端網(wǎng)絡(luò)服務(wù)的性能，RedHat 的技術(shù)專(zhuān)家們提出可以將 Virtio 功能 Offload 到專(zhuān)用硬件，將與業(yè)務(wù)無(wú)關(guān)的任務(wù) Bypass 操作系統(tǒng)和 CPU，轉(zhuǎn)而直接交給專(zhuān)用硬件執(zhí)行，從而進(jìn)一步提升網(wǎng)絡(luò)性能，這便是 vDPA 硬件卸載方案的設(shè)計(jì)初衷，也是 Virtio 半硬件虛擬化方案的早期硬件方案實(shí)現(xiàn)思路。 該框架由 Redhat 提出，實(shí)現(xiàn)了 Virtio 數(shù)據(jù)平面的硬件卸載。控制平面仍然采用原來(lái)的控制平面協(xié)議，當(dāng)控制信息被傳遞到硬件中，硬件完成數(shù)據(jù)平面的配置之后，數(shù)據(jù)通信過(guò)程由硬件設(shè)備 SmartNIC（即智能網(wǎng)卡）完成，Guest 虛擬機(jī)與網(wǎng)卡之間直接通信。中斷信息也由網(wǎng)卡直接發(fā)送至 Guest 而不需要 Host 主機(jī)的干預(yù)。這種方式在性能方面能夠接近 SR-IOV 硬件直通方案，同時(shí)能夠繼續(xù)使用 Virtio 標(biāo)準(zhǔn)接口，保持云服務(wù)的兼容性與靈活性。但是其控制面處理邏輯比較復(fù)雜，通過(guò) OVS 轉(zhuǎn)發(fā)的流量首包依然需要由主機(jī)上的 OVS 轉(zhuǎn)發(fā)平面處理，對(duì)應(yīng)數(shù)據(jù)流的后續(xù)報(bào)文才能由硬件網(wǎng)卡直接轉(zhuǎn)發(fā)，硬件實(shí)現(xiàn)難度較大。 不過(guò)，隨著越來(lái)越多的硬件廠商開(kāi)始原生支持 Virtio 協(xié)議，將網(wǎng)絡(luò)虛擬化功能 Offload 到硬件上，把嵌入式 CPU 集成到 SmartNIC（即智能網(wǎng)卡）中，網(wǎng)卡能處理所有網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)，而嵌入式 CPU 負(fù)責(zé)控制路徑的初始化并處理異常情況。這種具有硬件 Offload 能力的 SmartNIC 就是如今越來(lái)越火的 DPU。 二、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備虛擬化 硬件設(shè)備虛擬化主要有兩個(gè)方向：在傳統(tǒng)的基于 x86 架構(gòu)機(jī)器上安裝特定操作系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)路由功能。 前者的早期典型產(chǎn)品是 Mikrotik 公司開(kāi)發(fā)的 RouterOS，其基于 Linux 內(nèi)核開(kāi)發(fā)，可以安裝在標(biāo)準(zhǔn)的 x86 架構(gòu)的機(jī)器上，從而使普通 Linux 服務(wù)器也可以當(dāng)成路由器使用。此類(lèi)設(shè)備以其低廉的價(jià)格和不受硬件平臺(tái)約束等特性，占據(jù)了不少低端路由器市場(chǎng)?，F(xiàn)如今，國(guó)內(nèi)外主流云廠商對(duì)于 SDN 控制面的實(shí)現(xiàn)思路大抵都是如此。 而后者主要是應(yīng)第一代云計(jì)算技術(shù)的市場(chǎng)需求催生，在計(jì)算虛擬化之后，數(shù)據(jù)中心通訊規(guī)模大幅增長(zhǎng)，傳統(tǒng)路由器中的單張路由表已經(jīng)不能滿足需求，因此催生了虛擬路由轉(zhuǎn)發(fā)（Virtual Routing and Forwarding，VRF）技 術(shù)，即 是 將 路 由 信 息 庫(kù)（Forwarding Information Base，F(xiàn)IB）虛擬化成多個(gè)路由轉(zhuǎn)發(fā)表。此技術(shù)誕生背景主要為增加大型通訊設(shè)備的端口利用率，減少設(shè)備成本投入，將一臺(tái)物理設(shè)備虛擬化成多臺(tái)虛擬設(shè)備，每臺(tái)虛擬設(shè)備僅維護(hù)自身的路由轉(zhuǎn)發(fā)表即可，比如思科的 N7K 系列交換機(jī)可以虛擬化成多臺(tái) VDC。所有 VDC 共享物理機(jī)箱的計(jì)算資源，但又各自獨(dú)立工作，互不影響。此外，為了便于維護(hù)、管理和控制，將多臺(tái)物理設(shè)備虛擬化成一臺(tái)虛擬設(shè)備的融合虛擬化技術(shù)也有一定市場(chǎng)，比如 H3C 公司的 IRF 技術(shù)。

鏈路虛擬化

鏈路虛擬化是日常使用最多的網(wǎng)絡(luò)虛擬化技術(shù)之一，增強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)的可靠性與便利性。常見(jiàn)的鏈路虛擬化技術(shù)有鏈路聚合和隧道協(xié)議，此部分內(nèi)容在《第四篇 - 硬菜軟嚼的網(wǎng)絡(luò) (上)》篇已有詳細(xì)闡述，此處只簡(jiǎn)單提一下。 鏈路聚合（Port Channel）是最常見(jiàn)的二層虛擬化技術(shù)。鏈路聚合將多個(gè)物理端口捆綁在一起，虛擬成為一個(gè)邏輯端口。當(dāng)交換機(jī)檢測(cè)到其中一個(gè)物理端口鏈路發(fā)生故障時(shí)，就停止在此端口上發(fā)送報(bào)文，根據(jù)負(fù)載分擔(dān)策略在余下的物理鏈路中選擇報(bào)文發(fā)送的端口。鏈路聚合可以增加鏈路帶寬、實(shí)現(xiàn)鏈路層的高可用性。 隧道協(xié)議（Tunneling Protocol）指一種技術(shù) / 協(xié)議的兩個(gè)或多個(gè)子網(wǎng)穿過(guò)另一種技術(shù) / 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)互聯(lián)。隧道協(xié)議將其他協(xié)議的數(shù)據(jù)幀或包重新封裝然后通過(guò)隧道發(fā)送。新的幀頭提供路由信息，以便通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳遞被封裝的負(fù)載數(shù)據(jù)。隧道可以將數(shù)據(jù)流強(qiáng)制送到特定的地址，并隱藏中間節(jié)點(diǎn)的網(wǎng)絡(luò)地址，還可根據(jù)需要，提供對(duì)數(shù)據(jù)加密的功能。當(dāng)前典型的隧道的協(xié)議便是 VXLAN、GRE 和 IPsec。當(dāng)今各大云廠商的云平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)方案莫不基于此。

虛擬網(wǎng)絡(luò)

虛擬網(wǎng)絡(luò)（Virtual Network）是由虛擬鏈路組成的網(wǎng)絡(luò)。虛擬網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)之間的連接并不使用物理線纜連接，而是依靠特定的虛擬化鏈路相連。典型的虛擬網(wǎng)絡(luò)包括在數(shù)據(jù)中心使用較多的虛擬二層延伸網(wǎng)絡(luò)、虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)以及 Overlay 網(wǎng)絡(luò)。 虛 擬 二 層 延伸網(wǎng)絡(luò)（V i r t u a l L 2 Extended Network）其實(shí)也可以算是 Overlay 網(wǎng)絡(luò)的早期解決方案。為滿足虛擬機(jī)動(dòng)態(tài)遷移需求，傳統(tǒng)的 VPL（MPLS L2VPN）技術(shù)，以及新興的 Cisco OTV、H3C EVI 技術(shù)，都借助隧道的方式，將二層數(shù)據(jù)報(bào)文封裝在三層報(bào)文中，跨越中間的三層網(wǎng)絡(luò)，來(lái)實(shí)現(xiàn)兩地二層數(shù)據(jù)的互通。 而虛擬專(zhuān)用網(wǎng)（VPN，全稱(chēng) Virtual Private Network），是一種應(yīng)用非常久遠(yuǎn)，常用于連接中、大型企業(yè)或團(tuán)體與團(tuán)體間的私人網(wǎng)絡(luò)的通信方法。虛擬專(zhuān)用網(wǎng)通過(guò)公用的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)（比如互聯(lián)網(wǎng)）來(lái)傳送內(nèi)聯(lián)網(wǎng)的信息。利用已加密的隧道協(xié)議來(lái)達(dá)到保密、終端認(rèn)證、信息準(zhǔn)確性等安全效果。這種技術(shù)可以在不安全的網(wǎng)絡(luò)上傳送可靠的、安全的信息，總體而言早于云計(jì)算技術(shù)在企業(yè)中落地。 而 Overlay 網(wǎng)絡(luò)也已在上篇有詳細(xì)闡述，此處就不再?gòu)?fù)述了。

云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的發(fā)展

云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品整體而言，主要經(jīng)過(guò)了三次大的演進(jìn)，從最初的經(jīng)典云網(wǎng)絡(luò)，到私有網(wǎng)絡(luò)（Virtual Private Cloud），再到連接范圍更大的云聯(lián)網(wǎng)。云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展也是企業(yè)數(shù)字化、全球化發(fā)展的一個(gè)縮影。

經(jīng)典（基礎(chǔ)）云網(wǎng)絡(luò)

從 2006 年 AWS 推出 s3 和 ec2 云服務(wù)，開(kāi)始為公有云用戶(hù)提供云上服務(wù)開(kāi)始，到 2010 年，阿里云正式推出 Classic 經(jīng)典云網(wǎng)絡(luò)方案，實(shí)現(xiàn)了對(duì)云計(jì)算用戶(hù)的網(wǎng)絡(luò)支持，再后續(xù)騰訊云、華為云也提供過(guò)類(lèi)似的基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。 這些都是公有云早期的云產(chǎn)品，當(dāng)時(shí)用戶(hù)對(duì)云網(wǎng)絡(luò)的主要需求是提供公網(wǎng)接入能力。經(jīng)典云網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品特點(diǎn)是云上所有用戶(hù)共享公共網(wǎng)絡(luò)資源池，所有云服務(wù)器的內(nèi)網(wǎng) IP 地址都由云廠商統(tǒng)一分配，無(wú)法自定義網(wǎng)段劃分、IP 地址。

私有網(wǎng)絡(luò) VPC

而從 2011 年左右開(kāi)始，隨著移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，越來(lái)越多企業(yè)選擇上云，企業(yè)對(duì)云上網(wǎng)絡(luò)安全隔離能力、互訪能力、企業(yè)自建數(shù)據(jù)中心與云上網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)并構(gòu)建混合云的能力，以及在云上實(shí)現(xiàn)多地域部署后的多地域網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)能力都提出了很多需求。此時(shí)，經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)方案已經(jīng)無(wú)法滿足這些需求，AWS 適時(shí)推出云上 VPC 產(chǎn)品服務(wù) (即私有專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，全稱(chēng) Virtual Private Cloud)，VPC 是企業(yè)用戶(hù)在云上建立的一塊邏輯隔離的網(wǎng)絡(luò)空間 —— 在 VPC 內(nèi)，用戶(hù)可以自由定義網(wǎng)段劃分、自由分配網(wǎng)段內(nèi) IP 地址、自定義路由策略。而后又陸續(xù)推出 NAT 網(wǎng)關(guān)、VPN 網(wǎng)關(guān)、對(duì)等連接等云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，極大地豐富了云網(wǎng)絡(luò)的連接能力，基本實(shí)現(xiàn)了私有網(wǎng)絡(luò)方案最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)。 當(dāng)前，以 VPC 為核心的云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品體系依然在不斷發(fā)展壯大，又陸續(xù)誕生了負(fù)載均衡器、彈性網(wǎng)卡、彈性公網(wǎng) IP、云防火墻等配套類(lèi)衍生網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品。

云聯(lián)網(wǎng)

而近幾年，隨著經(jīng)濟(jì)全球化高速發(fā)展，大數(shù)據(jù)與 AI 類(lèi)應(yīng)用異軍突起，需要云平臺(tái)網(wǎng)絡(luò)提供更廣泛靈活的接入能力與分發(fā)能力，便催生了私網(wǎng)連接、云企業(yè)網(wǎng)、云連接器、云聯(lián)網(wǎng)等各類(lèi)場(chǎng)景的接入類(lèi)云網(wǎng)產(chǎn)品，以此來(lái)滿足企業(yè)全球化場(chǎng)景下的各類(lèi)復(fù)雜互聯(lián)互通需求。 與此同時(shí)，傳統(tǒng)的 CDN 分發(fā)服務(wù)，經(jīng)過(guò)與云聯(lián)網(wǎng)的深度融合，也煥發(fā)了第二春，如今各大云廠商均有推出 CDN 全球內(nèi)容分發(fā)服務(wù)與應(yīng)用加速服務(wù)。同時(shí) SD-WAN 接入服務(wù)的不斷完善，也使得企業(yè)信息架構(gòu)一體化的物理邊際向著全球大踏步邁進(jìn)。

云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)后續(xù)演進(jìn)展望

云網(wǎng)絡(luò)從基礎(chǔ)核心技術(shù)的演進(jìn)來(lái)看，是對(duì)網(wǎng)絡(luò)編址靈活性和網(wǎng)絡(luò)傳輸性能提升的持續(xù)優(yōu)化過(guò)程：經(jīng)典云網(wǎng)絡(luò)和 VPC 網(wǎng)絡(luò)在編址方案上，都使用了 Overlay 技術(shù)，在物理網(wǎng)絡(luò)之上疊加了一個(gè)支持多租戶(hù)的虛擬網(wǎng)絡(luò)層，從而有效支持了云上租戶(hù)間的網(wǎng)絡(luò)隔離安全性、租戶(hù)內(nèi)應(yīng)用的互聯(lián)互通靈活性訴求；而在網(wǎng)絡(luò)性能提升方面， 通過(guò)重構(gòu)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備形態(tài)，在不喪失轉(zhuǎn)發(fā)控制靈活性基礎(chǔ)上，來(lái)持續(xù)持續(xù)提升數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)性能是為當(dāng)今主流技術(shù)演進(jìn)方向，以虛擬交換機(jī)為例，伴隨著硬件服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)帶寬從 10G 升級(jí)到 25G，乃至到 100G，vSwitch 技術(shù)經(jīng)歷了經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)的 Linux 內(nèi)核態(tài)數(shù)據(jù)交換、DPDK 用戶(hù)態(tài)數(shù)據(jù)交換、硬件直通、再到智能網(wǎng)卡硬件卸載（vPDA、DPU 等）等演進(jìn)歷程。 而從產(chǎn)品層面看，云網(wǎng)產(chǎn)品經(jīng)過(guò)經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)，VPC 網(wǎng)絡(luò)，云聯(lián)網(wǎng)三代產(chǎn)品的發(fā)展，云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的能力范圍得到了極大延展 —— 從聚焦數(shù)據(jù)中心內(nèi)部網(wǎng)絡(luò)虛擬化，到聚焦數(shù)據(jù)中心之間的互聯(lián)互通，再進(jìn)一步通過(guò) sd-wan 接入能力把企業(yè)的網(wǎng)絡(luò)接入能力進(jìn)行虛擬化從而支持各類(lèi)場(chǎng)景接入。云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品已不僅僅用于連接云內(nèi)的計(jì)算與存儲(chǔ)資源，云下接入范圍也逐漸擴(kuò)展到連接企業(yè)的總部 / 分支網(wǎng)絡(luò)以及云外各類(lèi)終端，以期最終使企業(yè)能在云上構(gòu)建完整的 IT 信息服務(wù)生態(tài)體系。 而在云計(jì)算技術(shù)發(fā)展到第三代云原生時(shí)代的當(dāng)下，隨著各類(lèi)虛擬化技術(shù)的成熟，各類(lèi)軟件定義硬件的云能力得以落地運(yùn)用，伴隨著容器技術(shù)的大規(guī)模商用，終會(huì)使業(yè)務(wù)研發(fā)與基礎(chǔ)運(yùn)維一體化協(xié)作的技術(shù)隔閡會(huì)徹底破除，業(yè)務(wù)應(yīng)用的全?？捎^測(cè)性述求必將使業(yè)務(wù)服務(wù)監(jiān)控下鉆到基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)層，讓網(wǎng)絡(luò)流量監(jiān)測(cè)帶上業(yè)務(wù)屬性，從而使業(yè)務(wù)全鏈路監(jiān)控真正具備生產(chǎn)力價(jià)值。而這又都將取決于容器網(wǎng)絡(luò)與云網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的融合深度與應(yīng)用廣度，這一領(lǐng)域也必將成為今后各大云廠商決勝云原生時(shí)代的戰(zhàn)略制高點(diǎn)！

編輯：黃飛

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