一个“水龙头”,让可编程网络硬件火了

现代网络基础设施更具讽刺意味的一面是,虽然高水平的定制正在虚拟架构上扎根,但物理层正变得越来越通用。

但这种情况也在慢慢发生变化,因为编程、定制网络硬件甚至基本芯片的能力正在开始渗透到最新的解决方案中。

西部数据公司的Dave Montgomery最近指出,当今的超融合基础设施(HCI)通常都建立在白盒模块化硬件之上,存在许多低效率的问题,特别是在可扩展性等方面。这就是制造商转向可组合分解基础架构(CDI)的原因,CDI在部署不同数量的计算,存储和网络时提供了更大的灵活性。但是,如果没有一个虚拟层来汇集这些资源,使它们可以根据个人工作负载的消费需求进行定制,那么即使这样做也是不够的。可编程结构对于这项工作至关重要,因为它可以为集群内部和集群之间的选定资源提供必要的连接,并且可以以现代自动化数据环境的速度实现。

尽管如此,如果没有对软件和硬件堆栈的完全控制,企业在制作完全定制的数据生态系统方面的能力有限。即使在包含可编程API的完全开放环境中,网络运营商仍必须将代码写入控制器以实现转发和路由等基本功能。这就是Faucet SDN控制器的用武之地。下面先介绍一下Faucet是什么?

Faucet的起源可以追溯到2015年,当时第一版是由新西兰研究和教育网络(REANNZ)创建的,之后在2016年,在acmqueue上刊登了一篇介绍Faucet的文章。

“由于缺乏当今网络运营商社区可以访问的软件,SDN的好处很难实现,”Josh Bailey和Stephen Stuart撰写的文章说。“虽然Faucet是一个非常简单的系统,但是对于运营商来说,他可能非常有用,他们可以采取下一步迁移到SDN,使他们能够采用并享受Faucet提供的快速功能开发,部署和测试的特定优势。”

从那时起,许多人就已经迁移到SDN和其他以软件为中心的网络技术,如网络功能虚拟化(NFV),而且Faucet势头仍然很强劲。

Faucet基于OpenFlow协议构建,基本上将转发和路由等基本功能集成到DevOps工作流程中。它使用一种巧妙的移动方式,通过摄取将网络拓扑链接到所需网络功能的yaml配置文件来工作。它使用OpenFlow对路径中的每个设备进行预编程,以便最终DevOps生成的产品从一开始就具有完全可编程的网络环境,无需手动编码。该解决方案最近在德克萨斯州达拉斯举行的ACM / IEEE超级计算会议上进行了演示。

Faucet支持:

OpenFlow v1.3(多表)交换机(包括可选表功能),硬件和软件

单个控制器下的多个数据路径和分布式交换

VLAN,混合标记/未标记端口

ACL匹配第2层和第3层字段

IPv4和IPv6路由,静态和BGP

基于策略的转发卸载到外部NFV应用程序(例如802.1x通过hostapd,DHCP到isc DHCPD)

通过InfluxDB / Grafana进行端口和流量统计

通过Prometheus控制器健康和统计

基于mininet和OVS在Travis下运行单元和系统测试

“在世界各地的许多网络中都部署了Faucet,”Cowie在上周的帖子中说道。“最近,我们与ACM / IEEE超级计算会议2018(SC18)会议合作,部署了一个大型Faucet网络作为SCinet网络的一部分,该网络每秒可提供每秒兆兆比特的数据。“

即便如此,这也不是网络定制的最终目标。因此,企业需要学习谷歌(Google)和Facebook这样的超规模企业的做法,向亚洲的ODM委托设计和调试在自己的硬件。或者在其数据足迹上使用可编程硅片,如现场可编程门阵列(Field programmable Gate Array)。技术顾问Janakiram MSV认为,随着虚拟化,图形和HPC等功能开始推动性能和效率要求的提高,定制芯片在未来一年有取代通用软件的趋势,并进入高速发展阶段。微软的Project Brainwave和Google Cloud TPU已经使用了FPGA,因此人们期望他们最终能够进入企业数据中心。

实际上,FPGA已经出现在关键的网络设备上。上周,以色列SDN解决方案提供商 Ethernity Networks 向其所谓的“主要韩国OEM”提供了数量不详的100 Gbps ACE-NIC100 FPGA SmartNIC。这些设备采用了ENET Flow Processor FPGA软件,可让制造商采用一系列可定制的解决方案,可用于现成的服务器,包括分层QoS,流分类和协议卸载。Ethernity表示,他们的客户打算将这些设备用于边缘解决方案,当然它们也可以整合到数据中心,云和电信环境中。

所有这些定制和可编程性将结束迄今为止抑制数据性能的许多限制,开创了数据生产力的全新时代。展望未来,当有人想要一些东西时,无论是用户,知识工作者还是CEO,IT都不能再指着网络基础设施并说“对不起,这是不可能的”。

参考:

1.https://virtualizationreview.com/articles/2019/01/22/faucet.aspx

2.http://www.enterprisenetworkingplanet.com/datacenter/datacenter-blog/the-rise-of-programmable-network-hardware.html

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