网络构建关键技术_3.SDN技术

        SDN网络在控制平面和转发平面分别采用了不同技术，以满足SDN网络控件的全局性和灵活性，业务转发的高效性及高性价比要求。主要关键技术包括：控制平面技术、数据平面技术和转发规则一致性更新技术等。

1.控制平面技术

         控制器是控制平面核心部件，也是整个SDN体系架构的逻辑中心。随着SDN网络规模的扩大，单一控制器结构的SDN网络处理能力遇到了性能瓶颈，因此需要对控制器进行扩展。通常存在两种控制器扩展方式：一种是对网络中单一控制器本身进行扩展，另一种是采用多控制器方式。

        单一集中式结构的控制器，一般采用了多线程的方式对控制器进行性能提升，形成NOX-MT版本。另一种控制器是Maestro，它采用良好的并行处理架构，充分发挥了高性能服务器的多核并行处理能力，使其在大规模网络部署下性能表现更佳。

        多控制器方式是用扩展的方式优化SDN网络。扩展控制器一般可采用两种模型方式：一种是扁平控制模型；另一种是层次控制模型。

2.数据平面技术

         SDN转发设备（如交换机等）的数据转发形态可分为硬件和软件两种。

1）硬件处理方式

         硬件处理方式相比软件处理方式具有更快的速度，但灵活性有所降低。为了使硬件能够更加灵活地进行数据转发操作，Bosshart等人提出了RMT（Reconfigurable Match Tables）模型，该模型支持可重配置的匹配表，它允许在流水线阶段支持任意宽带和深度的流表。另一种硬件灵活处理技术是FlowAdapter，它采用交换机分层的方式来实现多表流水线业务。

2）软件处理方式

         与硬件方式不同，软件的处理速度低于硬件，但软件方式可以提升转发规则处理的灵活性。利用交换机CPU和NP处理转发规则可以避免硬件灵活性差的问题。另外，NP（Network Processor）专门用来处理网络任务，在网络处理性能方面优于CPU。

3.转发规则一致性更新技术

        在SDN网络中不同转发设备转发规则更新可能会出现不一致现象。针对这种问题一般采用“两段提交”的方式来更新规则。

        首先，当规则需要更新时，控制器询问每个交换机是否处理完对应旧规则的流，确认后对处理完毕的所有交换机进行规则更新；之后当所有交换机都更新完毕后才真正完成更新，否则撤销之前所有的更新操作。然而，这种方法需要等待旧规则的流全部处理完毕后才能进行规则更新，这样会造成规则空间被占用的情况。增量式一致性更新算法可以解决上述问题，该算法将规则更新分多轮进行，每一轮都采用“二段提交”方式更新一个子集，达到节省规则空间和缩短更新时间的折中。