OpenStack SDN架构

OpenStack入门之基本组件写在前面OpenStack 核心的项目：Nova 、 Cinder、 Neutron、 Swift、 Keystone、 Glance、 Horizon1. Nova又被称为 OpenStack Compute，主要作用是控制虚拟机的创建，以及改变它的容量和配置，还可以做虚拟机的销毁，虚拟机的整个生命周期都是由 Nova 来控制的；Nova的部署运行一般有两种情况：一类是 Nova 作为 Controller 节点去运行，Controller 节点是用来控制其它的一些计算节点的；另外一类节点就是Compute 节点，是计算节点，上面是运行实际的虚拟机的；那么有什么区别呢？∙在 Compute 节点上部署的 Nova，它上面核心运行的一个东西叫作 Nova Compute，主要是为了去对虚拟机进行控制，它去和 Hypevisor 进行交互，对虚拟机进行控制；∙在 Controller 上运行的 Nova 就相对复杂一些，它有 Scheduler、Conductor、Nova Cell；∙Scheduler 在用户发起请求的时候决定这个虚拟机应该在哪个机器上启动，应该在哪个计算节点上启动；∙Conductor 是对所有的计算节点进行一个统一的管理；∙Nova Cell 的作用是级联控制虚拟机的生命周期控制节点：Scheduler（决定虚拟机的启动位置）、Conductor（对所有的计算节点进行统一管理）、Nova Cell（级联）计算节点：对虚拟机进行控制2. CinderCinder 组件主要的用途是提供块存储服务，最核心的两个部分是Scheduler 和Cinder Volume。

有读写存储服务请求的时候，Schduler决定通过哪个Cinder Volume进行读取操作，Cinder Volume是实际控制存储的设备3. Neutron有一个非常火的一个概念叫作SDN，软件定义网络，在OpenStack里边的一个实现，Neutron 有一个很大的特点就是提供Plugin模块，这个是用户可以自己去写的。

了解软件定义网络（SDN）构建灵活和可扩展的网络架构软件定义网络（Software Defined Networking，简称SDN）是一种新兴的网络架构，通过将网络控制平面与数据转发平面进行分离，使得网络更加灵活和可扩展。

本文将介绍SDN的基本概念、架构和工作原理，以及SDN在构建灵活和可扩展的网络架构中的应用。

一、SDN的基本概念SDN是一种通过将网络控制平面与数据转发平面分离的网络架构。

传统的网络中，网络控制和数据转发是耦合在一起的，网络设备（如交换机和路由器）负责同时处理数据转发和网络控制。

而在SDN中，由SDN控制器负责网络控制，网络设备只负责数据转发，SDN控制器通过与网络设备之间的逻辑接口进行通信来控制网络。

二、SDN的架构SDN的架构主要包括三个组件：应用层、控制层和数据层。

应用层提供网络应用程序的功能，控制层包括SDN控制器和控制应用程序，负责进行网络控制和管理，数据层包括网络设备，负责数据的转发。

三个组件之间通过设备间的逻辑接口进行通信。

三、SDN的工作原理SDN的工作原理可简单描述为以下几个步骤：1. 应用程序通过SDN控制器向网络发出请求。

2. SDN控制器接收到请求后，根据全局网络视图和策略进行网络控制决策。

3. SDN控制器发送控制指令给数据层的网络设备，对其进行配置和管理。

4. 数据层的网络设备根据SDN控制器的指令进行数据转发操作。

四、SDN在构建灵活和可扩展的网络架构中的应用1. 灵活的网络流量管理：SDN可以根据网络流量的实时情况，动态调整网络的流量管理策略，以提高网络的性能和吞吐量。

2. 快速的网络服务部署：SDN可以通过网络编程的方式，快速部署和配置新的网络服务，使得网络的应用开发和部署更加灵活和高效。

3. 可扩展的网络管理：SDN的分离架构使得网络管理更加集中化和可扩展，在大规模网络中可以更加方便地进行网络管理和维护。

4. 网络安全的增强：SDN可以通过集中的网络控制和管理，提供更加细粒度的网络安全策略和控制，增强网络的安全性和可信性。

OpenStack SDN架构⻢马啸2014年11⽉月23⽇日⺫⽬目录•OpenContrail （Contrail）•OpenFlow Overlay（OpenDaylight VTN）•OpenStack Neutron （VMware NSX）云需⺴⽹网络OpenContrail MPLS⽅方式MPLS⾃自⾝身!1，三层路由标签技术2，传统上在MPLS-BGP中为路由条⺫⽬目分配MPLS标签3，传统上在MPLS-VPN中可以内层标签标识租户（VLAN），外层标签标识路径Switcheth1eth1VM1VM2同⼀一Network去往192.168.1.1 打上MPLS ＝1，并且打上外层头部到CN1； 去往192.168.1.3，打上MPLS ＝2，并且打上外层头部到CN1； 去往192.168.1.2，就直接出去tap2192.168.1.1/24VRF1 转发表：去往192.168.1.2打上MPLS ＝5，并且打上外层标签到CN2；去往192.168.1.1，就直接出去tap1 去往192.168.1.3，就直接出去tap3192.168.1.2/24MPLS 标签表：MPLS=1 剥离外层改变MAC 出tap1； MPLS ＝2 剥离外层改变MAC 出tap3；MPLS 标签表：MPLS=5剥离外层标签改变MAC 并出tap2CN1 CN2192.168.1.3/24tap1tap3tap2VM3VM1不同Network192.168.1.1/24VRF1转发表：去往192.168.1.2打上MPLS ＝5，并且打上外层标签到CN2；去往192.168.1.1，就直接出去tap1 去往192.168.1.3，就直接出去tap3MPLS 标签表：MPLS=1 剥离外层改变MAC 出tap1； MPLS ＝2 剥离外层改变MAC 出tap3； MPLS ＝3 剥离外层改变MAC 出tap4CN1 192.168.1.3/24tap1tap3VM3VM4VRF2 转发表：去往192.168.2.1直接从tap4出去tap4192.168.2.1/24VM1同⼀一Router192.168.1.1/24VRF1转发表：去往192.168.1.2打上MPLS ＝5，并且打上外层标签到CN2；去往192.168.1.1，就直接出去tap1 去往192.168.1.3，就直接出去tap3 去往192.168.2.1直接从tap4出去MPLS 标签表：MPLS=1 剥离外层改变MAC 出tap1； MPLS ＝2 剥离外层改变MAC 出tap3； MPLS ＝3 剥离外层改变MAC 出tap4CN1192.168.1.3/24tap1tap3VM3VM4VRF2 转发表：去往192.168.2.1直接从tap4出去去往192.168.1.2打上MPLS ＝5，并且打上外层标签到CN2；去往192.168.1.1，就直接出去tap1 去往192.168.1.3，就直接出去tap3tap4192.168.2.1/24OpenContrail的⼀一些特点1，⾃自⾝身就是东⻄西向“分布式”的2，控制节点跑BGP协议3，南北向需要⺴⽹网关设备（软件、Service VM也都可以）来使⽤用BGP协议进⾏行默认路由注⼊入，进⾏行NAT4，基于路由注⼊入的⽅方式实现InNetwork ServiceChain是相对便捷的；5，Transparent ServiceChain需要打个带VLAN⼆二层标签，其中VLAN区分不同Network。

SDN概述及架构SDN (Software-Defined Networking)是一种新兴的网络架构，其主要目标是通过将网络控制平面和数据平面进行分离，实现对网络的集中管理和控制。

传统的网络架构中，交换机和路由器通常会将控制平面和数据平面集中在同一个设备中，导致网络的管理和控制比较困难。

SDN的出现解决了这一问题，为网络带来了更高的灵活性和可管理性。

SDN的架构主要包括三个核心组件：控制器、交换机和应用程序。

控制器是SDN的核心，负责集中管理和控制网络。

它通过与交换机之间的OpenFlow协议进行通信，将网络中的流量转发规则下发到交换机上，实现对网络流量的集中控制。

交换机承担着数据平面的角色，它接收来自控制器的控制指令，并根据指令进行网络流量的转发。

应用程序则是SDN的上层应用，通过与控制器进行交互，实现对网络的高级策略和服务的配置。

SDN的工作原理可以分为以下几个步骤：1.控制平面与数据平面的分离：SDN的核心思想是将网络的控制平面和数据平面分离，通过控制器来实现对网络的集中管理和控制。

传统网络中，交换机和路由器通常会将控制平面和数据平面集中在同一个设备中，而SDN通过将它们分开，为网络提供了更高的灵活性和可管理性。

2. 控制器与交换机之间的通信：控制器通过与交换机之间的OpenFlow协议进行通信，将网络中的流量转发规则下发到交换机上。

OpenFlow是SDN的一种通信协议，它定义了控制器与交换机之间的消息格式和交互过程，实现了对交换机的远程控制和管理。

3.控制器的决策和流量转发：控制器接收来自应用程序的请求，根据网络的状态和策略，做出相应的决策，并将相关的流量转发规则下发到交换机上。

交换机接收到控制器的指令后，根据指令进行流量转发和路由处理。

4.应用程序的策略配置：应用程序通过与控制器进行交互，配置网络的高级策略和服务。

例如，通过应用程序可以实现用戶级的流量控制、负载均衡、安全策略等功能。

什么是OpenStack，与SDN的关系是什么作者：樊明哲/00163513版本：V1.0 (2015-11-12)交换机与企业通信解决方案部DCN设计组修改记录V1.0 (2015-11-12)第一次发布。

ii 华为专有和保密信息目录1 从DCN的需求谈起 (1)2 OpenStack基础架构 (3)3 OpenStack功能组件工作原理 (5)4 华为OpenStack (11)5 小结 (12)iii 华为专有和保密信息1 从DCN的需求谈起当前，业内数据中心的最迫近的需求就是构建资源池，通过构建统一资源池实现针对业务进行资源快速动态分配、回收与再分配，达到降低建设成本和运维成本的目的。

我们重点关注计算资源（服务器资源）和网络资源这两个方面。

计算资源池得以构建的物理基础就是物理服务器的性能，规格以及数量，在这个基础上，辅以服务器虚拟化技术，实现虚机资源的快速发放，回收，迁移等动作，构建统一的资源池（当前，针对物理服务器的业务发放也在快速发展中）。

网络本身也是一个资源池，一旦选择了特定网络设备（如某款型号的交换机），该设备的规格（如MAC表，路由表等）就是一个资源池的限定条件，一旦选择了特定的网络协议（如二层vlan协议），那么4096个二层隔离域也是一个资源池的限定条件，当数据中心的网络拓扑，网络设备，基础协议确定后就构建了资源池的物理基础，辅以网络控制器技术可以实现网络资源的快速发放（配置），回收（撤消配置）。

在上述基础上，一个DC管理员或者一个租户如何快速从资源池中提取资源并且完成业务下发呢？需要一个组件将整体资源池管理起来，将资源池抽象统一的模型或者原子能力可供业务或者租户进行申请和回收。

同时，更为重要的问题是，数据中心的各类资源是有关联性的，如网络资源的下发很多是由服务器在那里上线驱动的，如此，便需要各类资源有一个关联关系及联动机制，协同管理各类资源。

OpenStack即是上述功能的集合，作为自动化业务下发数据中心的资源管理及协同层存在。

SDN三层架构解析SDN（软件定义网络）是一种新型的网络架构，它通过将网络的控制平面和数据平面分离，实现对网络的集中管理和控制。

SDN三层架构是SDN网络的一种典型架构，它由应用层、控制层和数据层组成。

应用层是SDN网络的最上层，它包括各种网络应用程序和服务，例如网络管理、流量工程、安全管理等。

这些应用程序通过向控制层发送指令和请求，实现对网络的管理和控制。

控制层是SDN网络的中间层，它包括SDN控制器和各种网络控制器。

SDN控制器是整个SDN网络的核心，它负责接收应用层的指令和请求，并将其翻译成网络流规则，然后通过网络控制器将这些规则下发到数据层的网络设备上。

网络控制器则负责跟踪和监控网络设备的状态，以及向SDN 控制器提供网络设备的信息。

数据层是SDN网络的最底层，它包括各种网络设备，例如交换机、路由器等。

这些网络设备接收到来自控制层的流规则后，将其转化为数据包的转发动作，并根据这些规则来转发和处理数据包。

SDN三层架构的核心思想是将网络的控制平面和数据平面分离，这样可以实现对网络的集中管理和控制。

首先，在SDN架构中，控制层的SDN 控制器负责接收应用层的指令和请求，将其翻译成流规则，并将这些规则下发到数据层的网络设备上。

这样，网络管理员可以通过修改SDN控制器中的流规则，来实现对网络的灵活控制和管理。

其次，SDN架构中的数据层主要负责数据包的转发和处理，而不需要进行复杂的控制和管理逻辑。

这样可以使网络设备的硬件设计更加简单和高效。

SDN三层架构还具有以下几个特点。

首先，它提供了一种灵活和可编程的网络控制平面，使网络管理员可以根据实际需求来实现对网络的灵活控制和管理。

其次，它能够实现网络的集中控制和管理，避免了传统网络中由于网络设备分散管理而导致的配置冲突和管理困难。

第三，它提供了一种开放的接口和协议，使网络管理员可以使用各种第三方开发的应用程序和工具来实现对网络的管理和控制。

总的来说，SDN三层架构是一种新型的网络架构，通过将网络的控制平面和数据平面分离，实现了对网络的集中管理和控制。

SDN架构与解析SDN（Software-Defined Networking）是一种新兴的网络架构，它将网络控制平面与数据平面进行解耦，通过集中和集中化的控制器来管理和控制网络。

这种架构的目的是提高网络的灵活性、可扩展性和可管理性。

在传统的网络架构中，网络设备（如交换机和路由器）负责处理数据包的转发和流量控制，而SDN重新定义了网络的控制和数据平面，通过软件控制器中的集中控制逻辑来实现对网络设备的控制和管理。

1.SDN控制器：SDN控制器是整个SDN架构的核心，它负责控制和管理网络。

它通过与网络设备进行通信来收集网络拓扑和状态信息，并根据目标策略和规则生成控制消息，然后将其发送到相关的网络设备上。

SDN 控制器还提供网络管理的API，可以与上层应用程序进行交互。

2.SDN网络设备：SDN网络设备是SDN架构中的数据平面，它主要负责数据包的转发和数据流的处理。

SDN网络设备根据从SDN控制器接收到的控制消息来配置其转发表，并根据转发表中的信息对数据包进行转发和路由。

3.SDN应用程序：SDN应用程序通过与SDN控制器进行交互来实现特定的网络服务和应用。

它们可以利用SDN架构的灵活性和可编程性来创建自定义的网络策略和服务，从而满足不同用户和应用的需求。

与传统的网络架构相比，SDN架构具有以下优势：1.灵活性：SDN架构提供了对网络配置和策略的灵活控制。

通过集中的SDN控制器，管理员可以轻松地管理和调整网络拓扑结构、配置路由表和流量控制规则，从而提供更灵活的网络服务。

2.可扩展性：由于SDN控制器统一控制网络设备，因此可以更容易地实现网络的可扩展性。

管理员可以添加或删除网络设备，并通过控制器自动配置这些设备，从而快速扩展或缩小整个网络。

3.可编程性：SDN架构的关键特征是其可编程性，它允许管理员通过编写自定义的控制逻辑来实现特定的网络服务和策略。

这种可编程性使得SDN网络能够更好地适应不同应用场景和需求。

引言概述：数据中心是现代企业和组织的核心基础设施，它承载着大量的数据存储和处理任务。

为了能够高效地管理和处理这些数据，一个合理的数据中心架构是必不可少的。

本文将深入探讨数据中心架构的三个基础要素：网络架构、存储架构和计算架构，以帮助读者更好地理解数据中心的设计和运维。

网络架构：1. 网络拓扑结构：数据中心通常采用三层网络架构，包括核心层、汇聚层和接入层，这样可以提供高可用性和可扩展性。

2. 网络设备：常见的网络设备有路由器、交换机和防火墙等，它们通过虚拟局域网（VLAN）和交换虚拟化技术（VXLAN）等实现数据的传输和隔离。

3. SDN技术：软件定义网络（SDN）可以提高网络的灵活性和可编程性，使得数据中心网络的管理更为简便和高效。

4. 高可用性和负载均衡：通过配置冗余设备和使用负载均衡算法，可以避免单点故障，并实现对网络流量的均衡分配。

存储架构：1. 存储设备：数据中心采用不同类型的存储设备，如磁盘阵列、网络存储设备（NAS）和存储区域网络（SAN）等，以满足不同的存储需求。

2. 存储协议：常见的存储协议有网络文件系统协议（NFS）和块存储协议（如iSCSI和FCP），它们用于数据中心中的文件共享和块级存储。

3. 存储虚拟化：通过存储虚拟化技术，可以将物理存储资源抽象成逻辑存储池，并实现数据的动态迁移和资源的动态分配。

4. 数据保护和备份：在数据中心中，数据的安全性和可靠性非常重要。

通过定期备份、快照和复制等手段，可以保护数据免受损坏和丢失的风险。

5. 存储性能优化：通过使用高速存储介质（如固态硬盘）和优化数据访问模式，可以提升数据中心的存储性能和响应速度。

计算架构：1. 服务器硬件：数据中心中常用的服务器硬件包括标准服务器、刀片服务器和高密度服务器等，可以根据实际需求选择适合的硬件平台。

2. 虚拟化技术：利用虚拟化技术，可以将物理服务器划分为多个虚拟机，实现资源的共享和利用率的提升。

3. 容器化技术：容器化技术（如Docker）可以更加轻量级地实现应用的部署和扩展，提供更高的灵活性和效率。

SDN网络架构的优化与应用随着互联网技术的日新月异，网络设备的不断更新换代，网络架构也在不断变化。

近年来，SDN（软件定义网络）已经成为网络架构领域的一个热门话题。

相较于传统网络架构，SDN架构具有更高的灵活性和可定制性。

本文将介绍SDN网络架构的优化和应用。

一、什么是SDN网络架构SDN网络架构是一种新兴的网络架构，它基于软件和硬件的创新技术，具有与传统网络架构不同的三层结构：应用层、控制层和数据层。

应用层负责接受和处理业务请求，控制层则负责全局的网络流量控制和管理，数据层则负责实际的网络数据传输。

与传统网络架构相比，SDN架构通过将网络控制从物理硬件分离出来，使得网络控制可编程化和可动态管理。

这样，网络管理员可以通过编写自己的网络控制逻辑来实现网络的灵活控制和管理。

同时，在SDN架构中，网络设备的控制逻辑与数据转发逻辑分开，更容易实现硬件设备的优化。

二、SDN网络架构的优化在SDN网络架构中，网络流量的控制和管理主要由控制器(layer controller)来完成。

控制器负责对交换机(Switch)的规划、配置和管理，从而实现对流量的灵活控制和管理。

在SDN架构中，控制器的功能被拆分成多个模块，使得控制器的扩展和优化变得更加便捷和灵活。

1.流量调度算法优化SDN网络架构的流量调度算法直接影响网络资源的利用率和网络性能。

传统的流量调度算法主要是基于FIFO(先入先出)或者RR(轮询)等算法，这种算法仅考虑了网络流量带宽和交换机的连接状态，而没有考虑到具体业务的特性和需求。

为了更加效率的管理网络流量和提高网络的性能，SDN架构引入了各种不同的流量调度算法。

例如，最小化流量拥塞算法(minimalism congestion)、多路径交通工程算法(Multipath Traffic Engineering)、灵活宽带带宽预测算法(Flexible Wideband Bandwidth Prediction)等，这些算法在不同的网络场景下都有着丰富的应用。