SDN第四次作业

## SDN控制器的发展 - 第一款SDN控制器是NOX，目前NOX的社区状态已经不再活跃。。在早期的SDN论文中，NOX作为唯一的控制器，发挥了重要的作用。NOX给后来的控制器开发提供了很好的范例，高层级的编程架构。然而，由于其使用C语言编写，给开发SDN应用带来了许多困难，逐渐在控制器竞争中失去优势。 - 在NOX出现不久之后，其兄弟版本POX面世。POX的内部机制和NOX一样，但是采用Python语言开发。POX因其简单，易入门而得到广泛的关注和使用，成为SDN入门，学习SDN控制器的很好选择。 - 随着技术的发展，更多优秀的控制器，如2012年采用Python语言开发的控制器代表Ryu，2013年采用Java语言开发的控制器代表FloodLight等纷纷涌现。Ryu因其架构清晰，支持OpenFlow全部版本，有社区的Plug-in集成到OpenStack，性能良好和文档齐全等优点获得了许多SDN研究者的关注。 - SDN控制器的发展因一个重要的SDN“控制器”而展开新的篇章。2013年，由Linux Foundation和多家网络巨头如Cisco、Juniper和Broadcom等公司一起创立的开源项目OpenDaylight。 - 在2014年12月5日。由On.Lab开发的ONOS面世了。ONOS(Open Network Operating System)是一款同样采用Java语言编写，采用OSGi架构，同样分布式的控制平台产品。NOS底层模块直接借用FloodLight优秀的模块如Switch模块，不使用YANG语言建模，最新版本使用Raft作为分布式框架。

SDN控制器的架构

SDN出现初期，控制平面的表现形式更多的是以单实例的控制器出现。实现SDN的协议也是以OpenFlow为主，所以在SDN发展初期，SDN控制器更多指的是OpenFlow控制器。SDN出现之后，ONF成立。ONF(Open Network Foundation),中文名为“开放网络基金会” ，是致力于推进SDN标准化的一个用户驱动的组织。在ONF的白皮书中，提出了SDN的架构标准，SDN架构1.0版本和1.1版本分别如图1和图2所示。
SDN架构1.0版本

SDN架构1.1版本

POX完全使用Python语言编写，采用与NOX一直的事件处理机制和编程模式，增加了多线程支持，由于Python简单易懂并拥有更好的拓展性，POX被研究人员广泛接受与使用。POX采用“发布、订阅”的编程设计模式，提供一系列接口与组件，具体详见图。

Floodlight是基于Java语言的开源SDN控制器，当前支持的南向协议为OpenFlow1.0协议。Floodlight与Big Switch Networks开发的商用控制器Big Switch Controller的API接口完全兼容，具有较好的可移植性。

OpenContrail 是由 Juniper 推出的基于 C++的 SDN 控制器，提供了用于网络虚拟化的基本组件。Open⁃ Contrail 提供了一套扩展 API 来配置、收集、分析网络系统中的数据，可与 KVM、Xen 虚拟机管理程序协作。同时支持 OpenStack。OpenContrail 可应用在不同的网络环境中主要应用于以下 2 个网络场景：1）云计算网络，主要有企业和运营商的私有云，以及云服务提供商的基础设施服务(lass)和虚拟专用云(VPC)。b）在运营商网络中的网络功能虚拟化(NFV)，可以为运营商边界网络提供增值服务。 OpenContrail 主要由控制器和虚拟路由器（vRout⁃ er）组成。OpenContrail 系统的控制器主要包括配置节点、控制节点、分析节点等 3 个组件。制器使用北向接口与协调系统及上层业务通信�使用 XMPP 协议与虚拟路由器通信�使用 BGP、Netconf 等协议与网关路由器和物理交换机通信使用 BGP 和其他控制节点通信。

Ryu是基于 Python 语言的开源 SDN 控制器。提供的完备 API 有助于网络运营者高效便捷地开发 SDN 管理和控制应用。当前 Ryu 对很多管理网络设备的协议提供了支持，如 OpenFlow 协议、Netconf 协议、OF-CONFIG 协议等多种南向协议。Ryu因其架构清晰，支持OpenFlow全部版本，有社区的Plug-in集成到OpenStack，性能良好和文档齐全等优点获得了许多SDN研究者的关注。

opendayligh控制器：
基本的架构原则：
- 运行时模块化和扩展化（Runtime Modularity and Extensibility）：支持在控制器运行时进行服务的安装、删除和更新；
- 多协议的南向支持（Multiprotocol Southbound）：南向支持多种协议；
- 服务抽象层（Service Abstraction Layer）：南向多种协议对上提供统一的北向服务接口。
- 开放的可扩展北向API（Open Extensible Northbound API）：提供可扩展的应用API，通过REST或者函数调用方式。两者提供的功能要一致；
- 支持多租户、切片（Support for Multitenancy/Slicing）：允许网络在逻辑上（或物理上）划分成不同的切片或租户。控制器的部分功能和模块可以管理指定切片。控制器根据所管理的分片来呈现不同的控制观测面；
- 顶层：顶层由控制和监控网络行为的业务和网络逻辑应用构成，此外，复杂的解决方案应用需要与云计算及网络虚拟化相结合
  ODL设计原则、架构及依赖技术
- 中间层：SDN控制器框架层，其南向协议接口可以支持不同南向协议插件，这些协议插件动态连接到SAL（Service Abstract Layer），SAL适配后再提供统一北向接口供上层应用调用。
- 底层：由物理或虚拟设备构成。

onos控制器：
- onos架构专注于电信运营商领域控制器关键需求：高可扩展性，高性能，高实时性,高可靠性。

总结：

目前控制器的主要编程语言为 C++、Java 和 Py⁃ thon。基于 C++的控制器在处理性能上有较好的表现；基于 Java 的控制器有较为丰富的 API便于业务应用的拓展；基于 Python 语言的控制器在网络编程方面有较好的灵活性，易于开发，但效率较低。
最初的控制器 NOX 并不支持多线程，但随着 SDN 技术的不断发展，主流控制器均支持多线程技术，这使得控制器的响应速度更快，并可对上层的不同业务进行优先级设置。这些优点更便于管理人员应对数据中心内部复杂的网络状况。 - - c）支持 Openstack 云管理平台已逐渐成为控制器的主流设计趋势。SDN 与 Openstack 的结合可以更好地对资源进行集中分配调度�并对计算、存储和网络做进一步整合，以实现自动部署、实时资源调度和快速故障排除，为云数据中心降低了维护成本。早期的 NOX、POX 控制器对 Openstack 是不支持的�但之后的控制器均已支持 Openstack 平台。
控制器逐渐可支持多种南向接口协议。在早期的控制器设计中，如 NOX、POX、Floodlight 等控制器均只支持单一的 OpenFlow1.0 协议，而对其他的南向协议并不适配，使得目前数据中心内部绝大多数交换机不能继续在 OpenFlow 网络环境中使用�这就造成了实际部署的困难，增加了运营成本。在之后的控制器设 www.docin.com 计中已注意到这一问题�例如 OpenContrail、OpenDay⁃Light、Ryu 等控制器通过各自的技术手段对 BGP、Net⁃ conf、OVSDB、SNMP 等南向接口协议均有了很好的支持，控制器通过对多种南向接口协议的支持可更好地与底层交换设备进行信息交互，使得云数据中心内部的组网更加灵活。