浅谈SDN对OpenStack Neutron扩展

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【摘要】sdn的引入不仅是为了克服openstack neutron的不足，还为了支持多种网络虚拟化技术和方法。由于在SDN上集成，Neutron有望支持大规模、高密度的多租户云环境具有的动态性。

【关键词】SDN；网络控制器；OpenStack；Neutron

1.OpenStack简介

2010年7月，Rackspace和NASA启动开源的云管理软件OpenStack。这是创新软件项目的集合，为快速供应、创造和管理公有云和私有云中的虚拟设备提供了一个架构，本质上是作为基础设施即服务（IaaS）。所有服务协同使用API来提供灵活和可扩展的云解决方案。OpenStack由多个组件分别实现计算（Nova）、存储（Cinder/Swift）、监控（Ceilometer）和网络（Neutron）等服务。

2.Neutron的功能

Neutron添加了一层虚拟的网络服务让租户（用户）构建自己的虚拟网络。Neutron是对网络的虚拟化，该网络可以从一个地方移动到另一个地方，而不会影响现有的连接。它可以进一步解释为一个网络管理服务，为创建和管理虚拟网络公开了一组可扩展的API（通过创建虚拟网络为OpenStack Compute节点上的虚拟机提供网络服务）。Neutron的插件架构为开源社区或第三方服务提供API。Neutron还允许供应商研究和添加新的插件，提供先M的网络功能。随着Neutron逐渐成熟，越来越多的云计算厂家开始选用Neutron组件，并且有大量网络设备商和云计算方案厂商为 Neutron提供硬件设备和网络方案，使得Neutron的发展倍受关注。

Neutron中提供了使用虚拟路由器实现租户网络的互通和隔离、安全组（Security Group）、防火墙（FWaas）、负载均衡（LBaas）和虚拟专用网（VPNaas）等服务。在Neutron网络中还可以采用VMaas（VM as a Service）的方式提供一些极易创新的网络服务，包括Neutron中不支持的接入VPN等功能。虽然Neutron 的功能已经相对比较完备，但还存在一些不足之处，在大规模、高密度、多租户云环境中，Neutron的性能会下降，这也是为何Neutron需要SDN架构的部分原因。

3.SDN控制器对Neutron的扩展

SDN的名称Software Defined Network，典型的SDN控制器的核心是实现集中控制平面和数据转发平面的相分离。这里强调两个，控制器和交换机的接口――我们叫做南向接口；另一个是往上的北向接口。SDN的核心理念有三个，第一个控制和转发分离，第二个集中控制，第三个开放的API――网络可编程。基于Neutron的SDN技术，OpenStack网络实现了一个可扩展的框架，并能部署和管理多种网络服务，如入侵检测系统（IDS），负载均衡，防火墙和虚拟专用网络（VPN）等。所以SDN控制器虚拟化的好处包括，能够更有效地向上扩展和向外扩展DD为现有的SDN控制器动态添加更多的资源（比如存储资源）。在虚拟化分布式部署环境中DDSDN控制器被实施成一组协同工作的虚拟机，面对增加的工作负载，可以添加额外的虚拟机实例。

OpenStack平台中应用的SDN技术已经成为了云环境中的网络支柱，OpenStack的Neutron本身作为一个SDN网络控制系统，在网络配置方面提供了一种自服务能力，用户可以创建自己的网络并控制流量，实现连接服务器和设备到一个或多个网络。与openstack Neutron相关联的开源控制器来。主要有：OpenContrail、ONOS、Floodlight、Ryu 、OpenDaylight项目等。

4.OpenStack和SDN控制器的全局

OpenStack Neutron及其插件架构提供了将SDN控制器集成到OpenStack的功能。使用插件将SDN控制器集成到Neutron的这种做法提供了集中式管理，还为使用API对OpenStack网络实现网络可编程性提供了方便。

OpenDaylight、Ryu和Floodlight等SDN控制器使用特定的插件或拥有相应机制驱动的ML2插件，允许Neutron和SDN控制器之间进行通信。下图显示的全局表明了OpenStack与SDN控制器集成。

1）OpenStack仪表板（Horizon）上的用户操作将被转换成相应的网络API，并发送到Neutron服务器。

2）Neutron服务器收到请求后，将同一请求传递给已配置的插件（假设ML2已配置好了ODL机制驱动和VXLAN类型驱动）。

3）Neutron服务器/插件会对数据库做适应的变动。

4）插件会调用与SDN控制器对应的REST API。

5）一收到请求，ODL会使用任何南向插件/协议，比如OpenFlow、OVSDB或OF-Config，对网络元素做必要的变化。

5.小结

SDN给OpenStack带来了一些特性，如网络可视性、无缝的网络和网络可扩展性，SDN控制器集成OpenStack还不成熟，在测试阶段验证了这个结果。从商业调查的结果显示在未来几年，受访者有意愿改变他们的生产网络并分配大部分的预算支持SDN。从商业调查结果显示参与者对SDN集成OpenStack有很高的接受度。

参考文献

[1]任晶晶.《基于OpenStack的SDN相关技术研究》[J].光通信研究，2016（1） .

[2]张朝昆.《软件定义网络（SDN）研究进展》[J].软件学报，2015（26） .

[3]李知杰.《OpenStack开源云计算平台》[J].软件导刊，2012（12） .