SDN西風東漸,先為CT行業不屑一顧到行業大熱,至今已有7個年頭,NFV概念來自于CT自身,但在此之前,網絡設備硬件通用化的爭論和小范圍實踐已經存在了十年以上,云計算虛擬化技術的成熟解決了其技術的可行性。任何一種大熱或者成功的技術都是以往先驅和先烈犧牲和積累后的結果。
那么這一波技術變革能否堅持到它們獲得真正意義上的市場成功?還是像ATM技術一樣大熱之后曇花一現?這就要分析信息產業供求雙方的力量對比、成本變動趨勢。
一、信息產業的供求關系
從信息產業的本質來講,信息源是供應方,信息消費者是需求方,服務端的計算存儲性價比+網絡成本決定了供應的發展,客戶端計算存儲能力構成了需求方。過去三十年個人用戶以合理價格獲得的計算存儲網絡能力的提升比例大約為12:13:1,提升的倍數在10^5左右,單位信息量的價格下降了10^6數量級,沒有哪一種技術對社會發展的貢獻可以和信息技術相比擬。這其中網絡的性價比降低較慢,除了網絡本身的壟斷特性以外,網絡接入本身作為一種服務提供,其一部分的成本并非由硅產業決定,乃是制約成本下降的主要因素。因此在技術發展上出現了很多以計算、存儲換帶寬的做法,比如壓縮算法、鏡像/CDN/Cache技術。
在上個十年,客戶端技術的發展遠遠快于服務端和網絡,中心化的網絡及計算架構無法滿足消費者對于信息的需求,因此P2P技術成為了一種主體的計算架構,流量以對等模型為主,而我們談網絡演進技術時主要考慮P2P流量的優化;隨著多核CPU的發展以及新的服務商業模式發展,計算架構再度恢復成為C/S模式,網絡流量終結在服務提供商的DC中,在區域網絡內,流量又變成了南北流量為主,我們開始談以云為中心的網絡。 這一切的主因是因為客戶端對信息量的消費需求在過去的數年中達到了一個飽和,同為IntelCPU,筆記本的主流CPU還是雙核,而服務器CPU已經是8核乃至更多,智能手機有更多核的形態,但實際處理能力相對較低。對于不同類型的信息而言,能夠產生大量帶寬需求的主要是非結構化的信息,比如視頻,1080P、4K、8K的視頻需要消耗數兆乃至數十兆的帶寬,但是其取決于大屏幕顯示技術的成本降低,普及的速率并不快。另外隨著工作節奏的加快、信息技術的普及,人的時間越來越碎片化,對于需要安靜環境大段時間欣賞的大屏幕高清視頻,其實需求并未顯著增長,而是大部分時間停留在了智能終端上的小屏幕UGC內容。這使得個人用戶對于帶寬的需求增長相對緩慢,尤其是相對于服務端計算能力的提升而言。
二、SDN/NFV的故事
CPU的計算能力在未來十年內仍然可以遵循摩爾定律大約每18個月到2年翻一番,過去幾十年存儲I/O是整個信息系統中的瓶頸,但是SSD的發展彌補了這一不足。因此可以預見到未來10年,計算服務供給相對于計算消費需求而言,仍然可以維持逐年提升的能效比和性價比,這給了我們采用通用服務器NFV技術實現業務邊緣網絡一個理由,同時由于C/S模式的流量大部分都終結在DC中,對于視頻和下載類流量而言,準確地說大部分終結在CDN中,這使得采用集中化部署NFV技術不會產生過多額外的流量迂回成本。可以簡單算一下,假定每個移動用戶每月消費5GB蜂窩網流量,每個月上網活躍100個小時,也就是平均14Kbps速率,多用戶上網時十倍的峰/均值比,每用戶140kbps,那么一個40Gbps處理能力的服務器可以處理28.57萬用戶,幾乎沒有什么成本壓力;而固網寬帶用戶,假定忙時平均20M帶寬,一個40G處理能力的服務器則可以接入2千用戶,對于一個百萬人口,30萬家庭的城市,需要150臺服務器,如果我們將CDN和寬帶接入服務器做一定的整合或優化,則性價比可以進一步上升。
運營商的業務邊緣網上,純流量型的匯聚和骨干網絡,還是硬件網絡的天下。當然,通用服務器仍然不及專有硬件的性價比,但是通用化帶來的多網元硬件能力共享以及動態伸縮能力彌補了這一不足,并且業務邊緣的網元仍然需要一定的計算能力,我們無法用ASIC實現,使得專有網絡芯片的優勢并不大。這個就是NFV的故事,看來未來10年還是可以繼續下去,除非10年后摩爾定律的終結,新的網絡流量模型帶來,個人用戶的帶寬需求增長速度超越了集中網絡服務的性價比提升速度,我們再回到專有硬件優化的道路上來。
SDN是完全不同的另外一個故事。以往網絡是一個自在的實體、一個獨立的產業,以高冷的黑盒方式存在,超脫于IT應用之外,并且采用橫向的標準化協議進行交互,其網絡功能演進的速度取決于標準化博弈的速度,以年甚至數年為單位;而應用軟件的更新周期不斷加快,尤其是移動互聯時代,軟件的更新周期甚至以周計算,但是一旦應用軟件的能力需要依賴于網絡的特定特性,那么就被拉低到網絡的速度之上,故而一般軟件系統設計不會依賴于底層網絡的能力,從整個信息產業乃至廣域網絡而言,松耦合是必然的,但是具體到一個組織內部,為什么不能讓網絡成為應用系統的一部分、為什么需要兩套體制來管理計算、存儲和網絡?為何不能如同數據庫服務、存儲服務、認證等服務一樣,由合法應用自由調用、訂制?比如DC中計算、存儲及網絡一體化才能提供真正意義上的IaaS服務。
這就是SDN的故事:讓網絡成為應用的一部分,讓網絡的演進速度和軟件同步。這個和NFV所倡導的通用化還有所區別,是一個不可逆、必然的過程,而NFV硬件通用化受信息供求雙方產消能力對比的影響,就如同我們在90年代早期用通用CPU實現路由器、BRAS,后來我們改成專有硬件,NFV時代再改成通用CPU來實現一樣。在WAN骨干網絡方面,理論上我們可以構建單獨的NaaS服務,但是長距離帶來時延、成本增加以及可靠性下降,此外WAN本身是由不同投資主體、不同運營主體構成,即使在一個運營商內也是如此,大范圍、不同周期投資、不同供應商提供的網絡設備個體能夠標準化、互通的必然是最基礎、不變的接口,因此在這樣的范圍內應用SDN的控制轉發分離理念不僅技術上、而且在經濟上也是不可行的。當然我們不排除在某些小范圍的專有WAN中應用部分SDN-like的技術,比如某些區域匯聚網絡實現基于流量流向統計及預測的準實時流量調度。但是骨干網絡流量的快速增長,很快使得細顆粒度的帶寬調度變得沒有意義。全光網絡的技術發展速度低于預期,使得我們尚有空間去講一講動態流量調度的故事。
在以視頻等內容流量為主的網絡中,我們的網絡流量應該盡可能終結在骨干邊緣的DC中的CDN上,并且采用主動分發的方式預先推送到邊緣,盡可能保證用戶接入的第一跳就直連到各大DC中。WAN網絡的主要職責就是連接各大DC,業務邊緣網絡直接和DC合設,或直連DC。這也是SmartEdge、Dumb Core的網絡設計理念的進一步深化發展。
三、展望未來
什么樣的流量模型決定了我們采用什么樣的網絡架構,過去十年網絡流量的可匯聚發展趨勢帶來了以DC為中心的網絡架構,另一方面摩爾定律還可以持續下一個十年,石墨烯等新材料或許可以再延續其生命力2個十年,這使得集中服務供給的性價比尚有提升空間,在既有用戶需求的增長趨勢下集中服務供給成本不會顯著上升。可能的變數是新的對等人人、人機交互技術、商業模式的突破帶來帶寬需求模型的急劇變化,比如說3D、全息的可視化交互普及、解決對等通信和集中服務商業模式之間的技術和法律問題,使得流量的模型又回到對等模式為主,從而使得完全以DC為中心的網絡架構變得不再經濟。在這之前目前的網絡架構的生命力估計還有10-15年,這也是NFV本身的生命周期。
而網絡本身可編程、軟件化、和應用無縫集成的趨勢不會走回頭路。這會使得我們網絡設備形態、芯片技術發生大的變化,ASIC增加可編程能力、通用計算架構增加網絡處理擴展,使得應用軟件真正可以完成對網絡的集成,從而使得SDN從雷聲大、雨點小的現狀真正走向商業的成功。