斯坦福大学教授Nick McKeown解读SDN

作者：Steve Leibson, 赛灵思战略营销与业务规划总监

Nick McKeown教授是斯坦福大学计算机科学和电子工程的克莱恩那·帕尔金斯(Kleiner Perkins)、梅菲尔德(Mayfield)和红杉(Sequoia)教授、斯坦福大学开放网络研究中心院 长，SDN和OpenFlow就是在该研究中心开发出来的，该中心的座右铭是“软件定义网络是网络发展的未来。我们正在发明这种网络（“Software Defined Networking is the future. We are inventing it.”）”1986-1989年间，McKeown在英国布里斯托尔的惠普实验室(Hewlett-Packard Labs)工作。1995年，他协助设计了思科(Cisco)的GSR 12000系列路由器。1997年，McKeown联合创立了Abrizio Inc.（后被PMC-Sierra收购），并担任该公司的CTO。他曾是Nemo（“Network Memory”，现属于思科公司）的联合创始人和CEO。2007年，他携手Martin Casado和Scott Shenker联合创立了Nicira公司（后被VMware收购）。2011年，他与Scott Shenker联合创立了开放网络基金会 (Open Networking Foundation, ONF)。

如果只是说McKeown教授在网络领域干过一段时间，这明显有些轻描淡写。

本月早些时候，在位于圣何塞市中心的费尔蒙特(Fairmont)酒店举办的为期2天的Xilinx新兴技术研讨会上，McKeown教授作了一场有关SDN（软件定义的网络）的演讲。以下是我听他的这次SDN演讲时所作的笔记。

SDN与管道流水线模式

斯坦福大学，Nick McKeown教授

什么是SDN？
SDN是一种控制平面与转发平面独立的网络，在这种网络中，单个控制平台控制多个转发装置。

SDN为什么如此重要？
电信公司曾在多代产品中采用同类架构。不过对于网络产业目前的商业模式来讲，这是一个巨大的改变。

要让SDN网络运行起来，需要一个像OpenFlow一样的抽象转发模型。控制平面构建一个网络拓扑图。网络程序员在该网络拓扑图之上构建控制程序来控制网络的状态。

为什么是现在要运行SDN？

这个趋势正在成形
• 优质供应商（Broadcom、Marvell、Intel）交换机芯片的供货能力。无需ASIC团队
• 大数据中心为SDN建立全新的环境，以及知识渊博的网络程序员团队
• 由于大型网络设备供应商的压制，存在一定的困难——这样的状况一去不复返了

产业为什么如此重视SDN？
• 成本更低/交换机更简单。软件可根据需要入手。用户（网络和数据中心运营商、网络程序员）需要并且想要这一优势。
• 维护成本更低。用户不想在他们用不到的复杂事物上花费成本。
• 控制能力更高。网络运营商可以方便地控制他们自己的网络。

定义明确的控制抽象
SDN控制程序可在现代服务器上运行。网络程序员可以利用软件工程实践来构建更好的网络控制和网络管理软件。增加新的控制程序更加方便了。不管底层硬件如何，都可以一次性解决问题。

定义明确的转发抽象化
你想要硬件做什么？SDN可提供与供应商无关的转发平面控制。“匹配+操作”转发抽象化。一般可以按流水线方式执行多个匹配阶段（“有状态”设备除外）

程序员要确定如何处理数据包。要修改哪些包头。要识别/添加/除去哪些包头。应采用怎样的操作序列，应采用怎样的依赖关系。使用原语构建操作。

如今具有这种理想模型的固定功能交换机参差不齐。

目前的交换机芯片也有局限。比如，这些芯片具有固定的内存大小，因此你无法增加新表或各种类型的表、头字段、操作等。

这样你就不得不以怪异的方式构建网络系统。你会着眼于交换机芯片的API，试着构建适合现有API的理想操作序列。而你当然更想从您的需求（而不是API）入手来设计这样的系统。

FPGA则会给你更高的灵活性。你可以对硬件进行编程，实现你想做的任何事情。这样即可采用自顶向下设计。您可以根据您的要求入手，然后进行设计、编译和配置。

SDN芯片大致将是什么样子？
SDN芯片将会像FPGA或从FPGA构建的芯片一样。网络处理高度并行，因此你可以开发VLIW这样的操作。

SDN编译器会将与目标无关的规范转换成依赖目标的配置。

SDN即将踏上高速发展的历程
我们想要的是可验证转发行为。当配置变得更加自动化时（出现可根据规范创建配置的自动化工具时，比如EDA），网络将变得更可靠。

• 转发表将捕获整个转发行为
• 控制平面将编写转发规则
• 因此，网络行为是可验证的（形式验证 + 静态校验）

网络产业目前没有实现工具自动化。目前，“复杂性大师”操控着网络的运行。现在有少量有关编写网络程序方面的书籍，但是没有这方面的课程。即使是很简单的问题也很难找到答案。

结束语
• SDN将给出解决方案。
• SDN是当今网络产业的商业结果。
• 网络智能必将转向软件领域。
• 硬件将被商品化，且需具有现场可重构能力。
• SDN网络将是可验证网络。

原文链接： http://forums.xilinx.com/t5/Xcell-Daily-Blog/A-fast-introduction-to-SDN-...