OpenFlow还是EVPN——SDN主流解决方案分析

发布时间:2019-04-24  作者:阎松明 中兴通讯  阅读量:

中兴通讯虚拟化解决方案架构师

5G等新技术的兴起,正深刻影响着通信市场,推动运营商和设备商在技术架构、组织架构等方面快速演进。5G环境下,用户需求多样化,网络正随着技术演进而发生变革与重构。

5G时代,新业务对其所承载的网络需求正变得越来越高,灵活、易扩展和简单易用,成为运营商网络必须具备的基本能力。5G遵循转控分离的基本原则,在网络架构上体现为:数据面下沉、控制面集中、大量采用分布式网关。这需要5G分布式网关的硬件或软件交换机,能够在流量引导、优先级处理、高可靠、低时延通信等不同需求的业务中发挥重要作用。

因此,SDN技术迅速成为运营商关注的重点。该技术可基于隧道技术在物理网络上虚拟出多个相互隔离的虚拟网络,使得不同用户之间使用独立的网络资源切片,提高网络资源利用率,实现弹性的网络。同时,它还能使云网融合,网络的配置完全融合到业务的动态配置中去,完成网随云动,网络随迁,最终为企业带来收益。

各大厂商纷纷推出了自己的SDN方案,其中以开源社区的OpenFlow方案和以思科、juniper等硬件厂商为代表的EVPN方案逐渐成为市场的主流。

OpenFlow方案

以OpenFlow为代表的集中控制方案,通过SDN控制器完全控制,又叫强控。

OpenFlow方案主要由OpenFlow交换机、SDN Controller两部分组成。OpenFlow交换机进行数据层的转发;Controller对网络进行集中控制,实现控制层的功能。

OpenFlow网络中转发层面的核心是由各种支持OpenFlow的软件和硬件的交换机组成,负责数据报文的转发。每一个支持OpenFlow的软件或硬件交换机都拥有一个FlowTable(流表),交换机本身只按照流表的内容对数据报文进行转发。而SDN Controller负责实现FlowTable的生成、维护和下发。OpenFlow规范定义了从L2~L4在内的十余种关键字,并且FlowTable中的每个关键字都可以通配。在具体的网络中用哪种匹配规则,则由不同的使用场景决定,比如在一个纯二层的组网环境下,只需要二层的匹配字段就可以,其他字段可以采用通配。

与传统网络中数据包处理流程相比,传统交换机对于流向是人为通过配置指定的,没有数据流的概念,只进行数据包级别的交换和路由处理;而在OpenFlow网络中,所有网络相关的配置下发,都统一由SDN Controller通过下发流表取代,决定了所有数据包流在网络中传输路径。整个系统如图1所示。

EVPN方案

以BGP EVPN为代表的松散控制方案,通过网络设备控制面协议自学习,又叫弱控。

EVPN(以太网虚拟专用网络)是多协议地址映射标准,使用BGP作为路由协议,再结合EVPN,就可以为VxLAN带来完整的控制平面。其思路和集中式的通过OpenFlow方式下发流表不同,基于原有的VxLAN实现方案没有控制平面,通过数据平面的流量泛洪进行VTEP发现和MAC地址学习。VxLAN引入EVPN作为控制平面来解决原有的泛洪问题,通过在各个VTEP之间交换BGP EVPN路由信息实现VTEP的自动发现、主机信息相互通告等特性。

EVPN继承了MP-BGP和VXLAN两者的优势,通常采用GW-Spine-Leaf的分层架构。Leaf层的设备作为VTEP对报文进行EVPN相关处理;Spine层为核心设备,根据报文的目的地址转发报文;GW作为网关设备,负责南北向出DC流量的转发与VxLAN隧道的封装解封装。

有了EVPN技术作为VxLAN网络的控制层,数据层面就变得简单许多。数据平面EVPN通过BGP通告本地学到的信息,对端根据BGP收到的路由,将信息下到远端VxLAN隧道上,形成单播表项。报文转发通过查找本地VTEP 表项找到目标VTEP,再通过VxLAN隧道发送到目标VTEP,目标VTEP将VxLAN隧道解封装,转发给目的Server。可以看出,从数据层面角度来看,EVPN只负责VxLAN的控制层面,也就是转发信息的传输,对VxLAN数据层面没有影响。整个系统如图2所示。

OpenFlow还是EVPN

OpenFlow和EVPN各项性能对比如表1所示。OpenFlow适用于软硬解耦的场景,降低引入SDN的门槛。受限于目前vSwitch的性能和集中控制面的架构问题,OpenFlow更适合于对转发性能要求不高的中小规模网络,其优点是可以灵活部署,对硬件交换机要求较低。而硬件EVPN方案则采用分布式的控制面、硬件VTEP,更适合于大规模、对性能要求比较高的网络。目前也有部分运营商采用两者结合的方式,对于性能要求不高的控制面网元,采用OpenFlow的方式,vSwitch作为VTEP,而对于性能要求较高的转发面网元采用SRIOV的方式部署,把硬件接入交换作为VTEP,再通过控制器打通OpenFlow和EVPN域。

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