SDN «на пороге»

Проблематика программно определяемых сетей SDN продолжает будоражить сетевую отрасль, а аналитики дружно предсказывают им большое будущее. Через несколько лет объем рынка продуктов SDN составит несколько десятков миллиардов долларов, что примерно соответствует текущему объему продаж всех коммутаторов Ethernet.

По данным Infonetics Research, за год, с 2012-го по 2013-й, рынок решений SDN для ЦОД и корпоративных сетей вырос на 192% — в своих подсчетах аналитики учитывали контроллеры SDN и способные работать под управлением таких контроллеров коммутаторы. Эксперты Infonetics прогнозируют, что объем этого рынка достигнет 18 млрд долларов к 2018 году, когда SDN станет мейнстримом.

Еще более оптимистичный прогноз — 35 млрд долларов в том же 2018 году — дают эксперты Plexxi, Lightspeed и SDN Central. Примерно треть из этой суммы будет потрачена сервис-провайдерами, а значит, оценка объема рынка решений SDN для корпоративных сетей и ЦОД близка к той, что приводит Infonetics. Эта цифра сопоставима с текущим объемом продаж коммутаторов Ethernet — по данным IDC, во II квартале 2014 года он составил 5,7 млрд долларов.

Рынки коммутаторов Ethernet и решений SDN со временем станут все больше перекрываться: многие «традиционные» коммутаторы поддерживают OpenFlow и/или проприетарные протоколы, позволяющие им работать по модели SDN (то есть под управлением контроллеров). Кроме того, хорошие перспективы имеются и у дешевых коммутаторов white boxes, которые изначально ориентированы исключительно на работу в сетях SDN.

ДРАЙВЕРЫ ИЗМЕНЕНИЙ

Рисунок 1. Прогноз роста объемов сетевого трафика.

Одной из важнейших тенденций, определяющих необходимость серьезного изменения подходов к построению и эксплуатации сетей, является стремительный рост объемов трафика. Согласно прогнозу Cisco VNI, в ближайшие годы он будет расти в среднем на 20% и к 2018 году достигнет уровня 130 Эбайт в месяц, что эквивалентно передаче содержимого 45 млн DVD-дисков каждый час. Причем основной вклад в этот рост внесет популярность видеоприложений как среди рядовых пользователей, так и в корпоративной среде (см. Рисунок 1).

«Лавинообразный рост объемов трафика является одним из факторов, меняющих лицо современных сетей и требующих постоянного роста производительности сетевых устройств и сети в целом, — комментирует эту тенденцию Александр Скороходов, консультант в области центров обработки данных компании Cisco. — Это отражается как в росте скорости сетевых соединений (переход на скорости 40G, 100G и активная подготовка к поддержке более высоких скоростей), так и в повышении плотности портов сетевого оборудования, а также в развитии масштабируемых сетевых архитектур».

Другая важная тенденция — увеличение числа подключенных к сетям устройств и реализация концепции Интернета вещей. Если в 1984 году к сетям была подключена всего тысяча устройств, то к 2008 году их число увеличилось до 1 млрд, в 2010-м составило 12,5 млрд, а к 2020-му (по прогнозу Cisco) вырастет до 50 млрд. Эксперты IDC называют цифру 32 млрд устройств, что тоже немало. Помимо расширения масштаба и усложнения сетей, а также увеличения объемов трафика, Интернет вещей выдвигает новые требования к сетевому оборудованию (для подключения новых типов оконечных устройств), «интеллекту» и аналитике в сетях.

Третья тенденция — концентрация ИТ-ресурсов в ЦОДах. Подобную концентрацию нельзя назвать чем-то новым — это реальность, в которой ИТ-отрасль живет уже многие годы. Однако, как отмечает Александр Скороходов, увеличение масштабов ЦОД, движение в сторону облачных вычислений (публичных, частных и гибридных) и рост популярности решений Big Data существенно влияют на развитие современных сетей ЦОД. Названные факторы, по его мнению, вызывают потребность в высокомасшабируемых программируемых инфраструктурах, эффективно поддерживающих как виртуальные, так и физические нагрузки — не случайно, именно ЦОД стали одной из первых областей, где находят применение решения SDN.

Наконец, еще одна важная тенденция, тесно связанная с предыдущей, — это виртуализация вычислительных систем, которая, как полагают многие эксперты, непосредственно вызывает потребность в виртуализации сети. Николай Ильин, директор по развитию бизнеса Центра прикладных исследований компьютерных сетей (ЦПИКС), отмечает в качестве важного тренда переход от традиционных решений IaaS/PaaS к самоорганизующимся облачным платформам (Self-Organized Cloud, SOC), то есть от предоставления отдельной виртуальной машины или платформы к полной виртуализации сетевой инфраструктуры предприятия с сохранением топологии ее элементов и обеспечением параметров качества сетевых соединений. Данный прорыв, по его мнению, стал возможен благодаря использованию пакета инноваций, включая SDN и интеллектуальное динамическое планирование ресурсов.

Со своей стороны, Александр Скороходов полагает, что нельзя однозначно утверждать о наличии «прямой причинно-следственной связи между виртуализацией вычислений (то есть переходом от использования отдельных физических серверов к виртуальным машинам или «контейнерам») и виртуализацией сети (то есть абстрагированием логической сети от физического транспорта) — это два отдельных важных направления, хотя они, безусловно, нередко увязаны между собой в едином решении».

В качестве примера эксперт Cisco приводит программную или аппаратную реализацию коммутации трафика виртуальных серверов (VMware vSwitch/Distributed vSwitch, Cisco Nexus 1000V, Open vSwitch, Cisco VM-FEX), которая вовсе не обязательно влечет за собой виртуализацию сетевого транспорта. С другой стороны, примерами самостоятельного значения виртуализации сети являются давно известные технологии VLAN, MPLS L2/L3 VPN и т. д. или, скажем, транспорт в архитектуре Cisco ACI, построенный по принципу «интегрированных наложенных сетей». «В данном случае виртуализация транспорта независима от того, виртуализированы оконечные точки или нет», — подчеркивает Александр Скороходов.

РЕЦЕПТЫ ВНЕДРЕНИЯ

Для соответствия новым требованиям, вызванным рассмотренными выше тенденциями, потребуется серьезная перестройка сетей, и она, что уже не вызывает сомнений, будет осуществляться в соответствии с принципами программно определяемых, или, для краткости, программируемых, сетей (SDN). Суть, развитие и реализацию этих принципов «Журнал сетевых решений/LAN» излагал уже не раз. Для ознакомления с базовыми понятиями SDN можно обратиться к статье автора «SDN: кому и зачем это надо?», опубликованной в декабрьском номере журнала за 2012 год, а для информации о нововведениях — к статье Сергея Орлова «SDN и другие» в июньском номере «Журнала сетевых решений/LAN» за этот год, написанной по итогам прошедшего в мае диспут-клуба «Сеть для облака: SDN и NFV». Таксономия SDN приведена на Рисунке 2.

Рисунок 2. Таксономия SDN.

Пожалуй, сегодня для заказчиков, которые заинтересовались обещанными SDN преимуществами, важны уже не теоретические основы, а практические рекомендации относительно того, как подготовиться к внедрению соответствующих решений (а быть может, и как их уже внедрять). «Журнал сетевых решений/LAN» попросил предоставить такие рекомендации основных поставщиков сетевых решений, работающих в России. Ответы мы получили от компаний Cisco, HP, NEC и некоммерческого партнерства ЦПИКС, а компания Brocade предоставила документ, посвященный «созданию программируемых сетей».

В компании НР рекомендуют заказчикам уже сейчас готовиться к предстоящему внедрению SDN и приобретать сетевое оборудование с поддержкой технологий SDN, например протокола OpenFlow, чтобы защитить свои инвестиции. На следующем этапе потребуется создать тестовые зоны для апробирования технологии и тестирования ее совместимости с приложениями, например, загруженными с портала HP SDN App Store. Затем апробированные решения рекомендуется постепенно развертывать в сети предприятия.

«С ростом числа доступных приложений их будет внедряться все больше, что в итоге должно привести к полномасштабному развертыванию SDN в сети предприятия, — отмечает Дамир Артыков, руководитель отдела подготовки сетевых решений «HP Россия». — Если предприятие приступит к внедрению технологий SDN уже сейчас, то примерно к 2016 году оно сможет развернуть полномасштабную инфраструктуру SDN и в полной мере ощутить ее преимущества с точки зрения повышения эффективности и адаптивности бизнеса».

Как утверждает Александр Столяров, директор департамента сетевых технологий HP в России, «вся линейка оборудования HP Networking готова к поддержке SDN — SDN Ready, что позволит существенно сократить затраты в будущем, постепенно внедряя виртуализацию в разных секторах традиционных сетей». В портфеле компании — более 50 устройств (коммутация и маршрутизация с поддержкой OpenFlow) и коммерческий контроллер для управления виртуальными сетевыми устройствами. Кроме того, в магазине HP SDN APP Store представлены готовые рабочие приложения, которые можно тестировать и использовать в сети прямо сейчас.

Александр Скороходов в качестве главной рекомендации советует заказчикам осознать тот факт, что «SDN — это не новый способ построить сеть для решения традиционных задач, а подход, открывающий новые возможности в части программируемости и автоматизации сетевой инфраструктуры, а также ее интеграции в комплекс управления ИТ-инфраструктурой в целом». Ключом для эффективного использования программируемых сетей, по его мнению, является четкое понимание того, как их возможности укладываются в общую ИТ-стратегию заказчика. Это касается как архитектурной стороны вопроса (как возможности SDN вписываются в общий контекст автоматизации и оркестрации ИТ-инфраструктуры), так и организационной (поскольку эффективное внедрение SDN предполагает разрушение «стены», традиционно отделяющей сетевое подразделение от других ИТ-подразделений). Таким уровнем понимания, считает эксперт Cisco, на настоящий момент обладают далеко не все заказчики, два основных исключения — это «строители облаков» (как частных, так и публичных) и крупные интернет-сервисы (поисковые системы, социальные сети, видеосервисы и т. д.).

«Для значительной части заказчиков эффективной стратегией могло бы стать построение сети, реализующей традиционный подход, но позволяющей в будущем, по мере повышения ИТ-зрелости организации, без отказа от уже сделанных инвестиций перейти к решению, функционирующему по принципам SDN, — продолжает Александр Скороходов. — Примером реализации такого подхода является построение сети ЦОД на базе коммутаторов семейства Cisco Nexus 9000, с последующим внедрением в ней архитектуры Application-Centric Infrastructure (ACI), выводящей идеологию программно управляемых сетей на новый уровень».

Компания Cisco предлагает как решение SDN для ЦОД и корпоративных сетей на базе ACI (более подробно о ней см. статью «Сетевая инфраструктура ЦОД с акцентом на приложениях» в майском номере «Журнала сетевых решений/LAN» за этот год), так и архитектуру SDN/NFV для операторских сетей, включающую в себя программируемый транспорт EPN (Evolved Programmable Network) и платформу развертывания сервисов ESP (Evolved Services Platform).

Большинство ведущих производителей сетевого оборудования принимают активное участие в проекте OpenDaylight, цель которого состоит в разработке расширяемого контроллера SDN с открытым исходным кодом, ориентированного как на применение в ЦОД и корпоративных сетях, так и в сетях операторов. К числу членов OpenDaylight наиболее высокого — платинового — уровня относятся уже упомянутые компании Cisco и HP. Такой же статус имеют еще несколько производителей, в том числе компания Brocade, которая буквально в конце сентября 2014 года представила коммерческий контроллер Vyatta на основе платформы с открытым программным кодом OpenDaylight.

Контроллер Vyatta компания Brocade позиционирует как ключевой продукт своего портфеля решений SDN. Что касается сетевых устройств (прежде всего коммутаторов и маршрутизаторов), реализуемый ею подход предусматривает поддержку OpenFlow совместно с режимом «гибридного порта». Благодаря этому режиму один и тот же порт можно использовать как при традиционной маршрутизации или коммутации, так и для работы по протоколу OpenFlow. Это позволяет интегрировать OpenFlow в уже развернутые сети и тем самым осуществить переход к программируемой сети. Кроме того, режим гибридного порта дает возможность эффективно использовать имеющиеся восходящие каналы для программируемой сети, без необходимости выделять отдельные порты для организации этих каналов. Режим гибридного порта Brocade также поддерживает дополнительную аппаратную функцию защиты VLAN, благодаря которой можно развертывать услуги в наложенной сети с поддержкой OpenFlow без риска для основной (традиционной) сети.

Как утверждают представители NEC — компании, имеющей в проекте OpenDaylight «золотой» статус, именно она предложила первое коммерческое решение на базе OpenFlow, включающее контроллер и коммутаторы. На данный момент решения NEC позволяют объединить в единую систему до 10 контроллеров, способных обслуживать 2000 коммутаторов.

Главная рекомендация по внедрению SDN от Алексея Стребулаева, ведущего системного инженера NEC, — сначала сформулировать задачу (или бизнес-идею) в целом, а потом попытаться найти ее решение с помощью SDN. После определения задачи следует сравнить варианты ее реализации с помощью традиционных и SDN-технологий, выбрать наиболее эффективное решение и затем проработать вопросы интеграции. При этом, по мнению специалиста NEC, попытки заменить какой-то фрагмент существующей инфраструктуры на SDN скорее порождают больше вопросов и проблем, нежели дают значимый эффект.

Николай Ильин, директор по развитию бизнеса ЦПИКС, полагает, что в настоящий момент основная экономия при использовании SDN для предприятия будет достигаться за счет сокращения затрат на обслуживание (операционных затрат). Он рекомендует покупать только коммутаторы с заявленной поддержкой протокола OpenFlow, для которых также предусмотрена поддержка наиболее популярных контроллеров SDN. Начать внедрение SDN лучше с небольшого сегмента сети, выбрав контроллер на базе открытого кода (open-source) со встроенным графическим Web-интерфейсом и набором базовых приложений. При этом специалист ЦПИКС советует изучить возможности более эффективного управления сетью и автоматизации с использованием внешнего прикладного интерфейса API (выбранного контроллера SDN) для своих приложений.

ЦПИКС разработал свой собственный контроллер SDN, который, по утверждению его представителей, является самым высокопроизводительным в мире, и планирует создать распределенный контроллер, в частности, для применения на магистральных линиях. Кроме того, усилия разработчиков ЦПИКС концентрируются на создании набора приложений для контроллера SDN, включая функции маршрутизации по множеству путей (multi-path), балансировку трафика и пр., и на оптимизации платформы OpenStack и виртуального коммутатора Open vSwitch в части SDN. В планах: решения для SDX (Software Defined Exchange) — пиринг автономных систем Интернета (AS) на базе SDN.

Итак, SDN уже «стучится в дверь». Пускать ее в свою сеть или нет — вопрос непростой, и отвечать на него необходимо сугубо индивидуально. Только ни в коем случае не следует соблазняться на посулы, что SDN «изменит мир», — внедрять новую технологию надо только в том случае, когда есть четкое понимание того, что она способна оптимальным образом решить стоящие перед вами задачи, обеспечить экономию средств и/или предоставить новые возможности для развития бизнеса. Рекомендации же по поводу того, с чего лучше начинать внедрение SDN, мы собрали в этой статье.

Александр Барсков — ведущий редактор «Журнала сетевых решений/LAN». С ним можно связаться по адресу: ab@lanmag.ru.