软件定义的4-7层服务

新一代IT基础设施-软件定义

 

        随着IT基础的快速演进，新一代的IT基础架构建设呈现虚拟化，大统一管理等特性，从而提升IT效率，适应应用的快速迭代部署等新的需求，在新的架构中，大量的采用虚拟化技术，包含计算资源的虚拟化（KVM，Xen，VMware），存储虚拟化(SVC,vSAN,VTL),以及网络虚拟化(NSX, OpenFlow, ACI)，在计算以及存储资源虚拟化中，主要通过打造一个在硬件基础之上的虚拟化软件层实现，而网络的虚拟化（SDN），则通过分离将控制和转发层，构建一个网络设备（Network device）和具体的网络（Network）可分离的通信环境。

       新的一代基础架构在网络，计算资源，存储资源上的技术实现演进方向各有不同，但是其本质都是相同的---在逻辑对象和物理实体之间进行解耦（Decouple），以获取更大的灵活性，归纳在三个领域中所出现的变化：

·       计算资源虚拟化- 实现操作系统和计算设备之间的解耦

·       存储虚拟化-逻辑存储单元和存储实体设备之间的解耦

·       网络虚拟化-逻辑网络和网络设备之间的解耦

       同时，新的IT基础设施提供比传统架构更丰富的可编程性，在解耦以及可编程的双重作用下，形成了“软件定义的基础设施”，在该环境中，IT运营人员可以通过自定义的代码，实现IT基础架构的变更，从而实现：

·       快速的资源分配

·       灵活的在线资源调度

·       更强壮的容错机制

        新的架构提高了IT资源的利用率，加快IT对业务的响应速度，IT资源可以更好的为业务服务，IT运维投入反而可以得到降低。

 

 

软件定义基础设施中的缺失

      当传统的基础架构（或数据中心）向下一代软件定义的基础架构模型演进过程中，大量的4-7层设备无法映射到新的模型中，4-7层设备，如四层防火墙，七层防火墙，×××，应用加速，应用交付等设备并不在SDN的范畴，SDN只解决了专注“连通性”的2-3层交换路由的松耦合以及可编程控制，而在数据中心基础架构中除了计算资源（服务器），存储资源（存储设备），连通性资源（网络设备）外，还存在大量的4-7层设备资源，这些设备承载了数据中心的安全性，高可用性，以及性能优化，这些特性是在迈向新的基础架构过程中无法舍弃的部分，脱离4-7层服务的应用根本无法在生产环境部署，我们无法将一个没有安全防护，不具备高可用性的应用“裸奔”在网络上，无论是在私有网络还是公开网络，4-7层的处理已经是IT基础架构中比不可少的部分，但也是最难以进行管理的部分。

软件定义的4-7层基础设施

 

      未来新的基础架构作为一个整体，必须包含4-7层服务设施，在将4-7层服务纳入新架构体系的过程中，同样需要具备新架构中的两个核心特点，即“解耦”和”可编程”。

 

4-7层服务的解耦和可编程特性

 

       解耦会涉及到两个或者两个以上的对象，参考已经在计算，存储，网络领域所发生的变化，如上文所提到的计算的解耦是服务器和操作系统，存储的解耦是存储设备和逻辑存储单元（如逻辑卷组），网络的解耦是网络和网络设备，而4-7层设备需要根据其特点设定解耦的目标，该类型服务的特点有：

·       和连通性设备不同，4-7层设施的需要承载种类繁多的功能，如应用交付，应用安全，远程接入。

·       4-7层服务主要服务的对象单位是应用，如针对办公系统配置应用安全，应用交付，远程接入等服务。

     根据上面的特点，在解耦特性上，可以规划为：

·       4-7层功能集合与物理设备的解耦，体现为具体的4-7层服务器不依赖于特定的设备，使用池化的4-7层设备的概念，实现该类型资源的动态调度。

·       应用定义和物理设备的解耦，应用的定义不绑定于特定的设备，可以在确保高可用性的基础上，自由的进行应用定义在设备间的迁移。

4-7层服务的可编程性

 

       可编程特性是在软件定义的基础架构中非常核心的一个特性，该特性赋予IT架构具备随需而变的灵活性，真正体现目前应用为王的特点， 服务于4-7层基础架构的两个特性--种类多和面向应用，可编程的特性可以归纳为：

·       和传统的2-3层可编程处理不同，4-7层的编程特性需要支持更小的处理元素粒度，从简单的IP包头的判断处理深入到协议、交易级别的识别和处理。

·       4-7层资源具象化可编程，将一个范化的4-7层设备通过远程调用的方式具象化为特定的4-7层服务组件。

·       和应用相关的处理逻辑可编程，在处理特定应用的网络流量过程中，用可自定义处理过程中的操作，并通过远程调用的方式对操作进行修改。

·       控制面和转发面之间可通过编程通信，行为可被远程修改，使得基础设置及时获取到应用信息，并且可以被统一管理，更好的为应用进行服务。

 

       具备上述“解耦“以及“可编程”特征的4-7层基础架构可称为软件定义的4-7层基础架构，将其融合到新一代软件定义的基础架构中，形成完整软件定义的基础架构（数据中心）。

软件定义的4-7层服务

 

        基础设施服务化的理念将IT架构带上新的高度，而软件定义的4-7层基础设施可以服务化，将无差别的多台设备具象化为不同类型的设施，通过容量管理或货币化的方式将设备以服务的形式进行展现和使用，特定的应用在调用4-7层服务的时候无需关心具体的设施，而只需要调用服务接口，获取到服务配置，并将该服务分配到该应用即可，如下图:

 

                                                         图1  4-7层服务提取和装配

 

       服务单元之间，由于实现了4-7层服务功能和设备的解耦，同一台设备在不同场合可以被重新定义为其他类型的4-7层设备，而应用定义和设备的解耦，实现应用在不同设备间无间断的漂移，构建4-7层设备池，如7层安全服务资源不足，而4层安全服务资源有剩余，此时可以将一台4层安全设备重新部署为DNS设备并加入到7层安全服务资源组，通过不间断的应用定义迁移进行7层安全服务的性能在线动态扩展，如下图:

 

 

                                             图1  4-7层服务资源调度

       在这种模式下，最重要的是实现了针对应用、协议和交易本身的需求灵活的提供应用服务类型，提高应用部署的灵活性和快速部署。