本文作者宗志剛（花名瑄珉），網(wǎng)絡(luò)領(lǐng)域從業(yè)十五余年，現(xiàn)任阿里云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品線(xiàn)資深技術(shù)專(zhuān)家，負(fù)責(zé)阿里云網(wǎng)絡(luò)洛神平臺(tái)的技術(shù)規(guī)劃、架構(gòu)設(shè)計(jì)以及網(wǎng)元產(chǎn)品研發(fā)工作。在剛剛過(guò)去的云棲大會(huì)上，宗志剛做了“洛神3.0：應(yīng)用-云-邊-端一體的新一代云網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)”的主題分享，詳細(xì)闡釋了阿里云新一代洛神云網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)升級(jí)。本文根據(jù)作者的演講內(nèi)容整理而成。

云網(wǎng)絡(luò)發(fā)展歷程

到今天，阿里云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品已經(jīng)演進(jìn)到了第三代。

洛神3.0來(lái)了！阿里云資深專(zhuān)家起底云網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的技術(shù)架構(gòu)升級(jí)之路

云網(wǎng)絡(luò)1.0時(shí)代，主要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)中心云化后的多租戶(hù)隔離的網(wǎng)絡(luò)，它的技術(shù)特點(diǎn)就是在云上Region內(nèi)實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模的overlay網(wǎng)絡(luò)。

隨著企業(yè)上云的步伐加快，越來(lái)越多的企業(yè)上云，特別是大型、超大型企業(yè)上云，因?yàn)槿蚍?wù)的要求，云網(wǎng)絡(luò)不僅要支持?jǐn)?shù)據(jù)中心內(nèi)部的網(wǎng)絡(luò)，還要支持多個(gè)數(shù)據(jù)中心的全球互聯(lián)，同時(shí)云上/云間的流量激增，企業(yè)的業(yè)務(wù)也豐富多樣。這個(gè)階段的網(wǎng)絡(luò)，我們稱(chēng)為云網(wǎng)絡(luò)2.0時(shí)代。

在技術(shù)上，支持跨域網(wǎng)絡(luò)的虛擬化，同時(shí)為了提供性能更高、靈活性更好的網(wǎng)絡(luò)，軟硬件一體化、云原生方式的彈性架構(gòu)，開(kāi)始規(guī)模化應(yīng)用在云網(wǎng)絡(luò)中。從2020年開(kāi)始，云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和技術(shù)逐步走向邊緣和應(yīng)用，支撐5G/IoT應(yīng)用的上云，我們定義為云網(wǎng)絡(luò)3.0時(shí)代。

洛神：飛天云操作系統(tǒng)的內(nèi)核組件

阿里云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品技術(shù)平臺(tái)叫洛神，它是阿里云飛天操作系統(tǒng)的內(nèi)核組件之一，負(fù)責(zé)網(wǎng)絡(luò)的虛擬化，與計(jì)算虛擬化平臺(tái)神龍、存儲(chǔ)虛擬化平臺(tái)盤(pán)古以及物理資源管理平臺(tái)天基共同組成了飛天的內(nèi)核基礎(chǔ)，并向上支撐構(gòu)建了阿里云豐富的IaaS、PaaS產(chǎn)品。

洛神平臺(tái)總體架構(gòu)：SDN+NFV

洛神·云網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)的總體技術(shù)架構(gòu)，是一個(gè)非常典型的SDN+NFV架構(gòu)，最底部是物理網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)備，提供網(wǎng)絡(luò)最基礎(chǔ)的連通能力；向上是轉(zhuǎn)發(fā)面，洛神平臺(tái)使用多種類(lèi)型的資源來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)面的轉(zhuǎn)發(fā)，例如傳統(tǒng)的x86裸金屬服務(wù)器，國(guó)產(chǎn)化ARM CPU，還有目前已經(jīng)規(guī)模應(yīng)用的可編程芯片；在轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)面之上，構(gòu)建了一個(gè)NFV平臺(tái)，叫CyberStar平臺(tái)，用于管理底層不同的轉(zhuǎn)發(fā)資源，提供統(tǒng)一抽象的能力，例如彈性資源擴(kuò)縮容能力，資源異構(gòu)屏蔽能力等，提升上層業(yè)務(wù)網(wǎng)元的研發(fā)效率；在此之上，是業(yè)務(wù)網(wǎng)元自身的轉(zhuǎn)發(fā)邏輯。在控制面，洛神平臺(tái)使用集中式的SDN控制器，實(shí)現(xiàn)各網(wǎng)元的業(yè)務(wù)編排。另外，為了保障整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的高效運(yùn)維和運(yùn)營(yíng)，洛神平臺(tái)還構(gòu)建了一個(gè)智能運(yùn)維分析平臺(tái)，內(nèi)部叫做齊天平臺(tái)，依靠大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的智能運(yùn)維和運(yùn)營(yíng)。

當(dāng)前在網(wǎng)運(yùn)行的阿里云網(wǎng)絡(luò)規(guī)模部署的是洛神2.0平臺(tái)，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它是一個(gè)三位一體網(wǎng)絡(luò)：

首先，云網(wǎng)一體：主要是阿里云網(wǎng)絡(luò)資源的覆蓋已經(jīng)全球化，目前已經(jīng)有24個(gè)Region，75個(gè)可用區(qū)，280+個(gè)POP接入節(jié)點(diǎn)；

其次，軟硬一體：主要體現(xiàn)在數(shù)據(jù)面，使用FPGA以及可編程芯片方式，極大提升了數(shù)據(jù)面轉(zhuǎn)發(fā)性能，其中VPC網(wǎng)關(guān)單臺(tái)可達(dá)到3.2T，不僅滿(mǎn)足超大類(lèi)型客戶(hù)的轉(zhuǎn)發(fā)性能需求，還可以提升大象流的吞吐，提升網(wǎng)絡(luò)的可靠性；

最后，伸縮一體：阿里云網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用網(wǎng)元，基于洛神CyberStar NFV平臺(tái)，可以實(shí)現(xiàn)阿里云網(wǎng)元任意規(guī)格分鐘級(jí)的彈性。

洛神3.0，構(gòu)筑應(yīng)用-云-邊-端一體的智能云網(wǎng)絡(luò)

從2020年開(kāi)始，我們啟動(dòng)洛神3.0的研發(fā)，其關(guān)鍵的場(chǎng)景是應(yīng)用-云-邊-端一體化的智能化網(wǎng)絡(luò)。網(wǎng)絡(luò)最核心的價(jià)值是連接——連接應(yīng)用，連接端，連接不同地域不同類(lèi)型的網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)用-云-邊-端一體的連接場(chǎng)景，我們總結(jié)成三種主要連接方式：

廣泛的連接：從過(guò)去的云網(wǎng)絡(luò)以云為中心，走向連接更加廣闊的區(qū)域，連接邊緣，連接IoT端，把中心云和本地云、邊緣云結(jié)合起來(lái)。
深入的連接：這是網(wǎng)絡(luò)在縱向的連接，要滿(mǎn)足應(yīng)用不同場(chǎng)景（包括應(yīng)用與應(yīng)用之間）的連接，特別是生態(tài)服務(wù)部署到云上之后的連接。
極簡(jiǎn)的連接：網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)分布式系統(tǒng)，本身是極端復(fù)雜的，但是應(yīng)用以及IT運(yùn)維人員希望看到一個(gè)簡(jiǎn)單的網(wǎng)絡(luò)。

應(yīng)用-云-邊-端一體化的場(chǎng)景，對(duì)云網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)提出了更高的要求，總結(jié)下來(lái)，包括如下幾個(gè)方面：

更高性能的網(wǎng)絡(luò)管理能力：因?yàn)榫W(wǎng)絡(luò)的邊界大大擴(kuò)寬，網(wǎng)絡(luò)的節(jié)點(diǎn)海量增加，鏈路的環(huán)境也發(fā)生了很大的變化，但體驗(yàn)要求沒(méi)有降低，所以對(duì)網(wǎng)絡(luò)的管理能力提出了更高的要求。
更靈活的網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備：因?yàn)榈赜虿灰粯樱貏e是邊緣場(chǎng)景，環(huán)境差異巨大，如何適應(yīng)不同場(chǎng)景轉(zhuǎn)發(fā)需求，需要網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備更加靈活。
更簡(jiǎn)易的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)要簡(jiǎn)單，應(yīng)用關(guān)心的是業(yè)務(wù)邏輯，在云上應(yīng)用與其它應(yīng)用或者端連接時(shí)，如果太復(fù)雜，是無(wú)法規(guī)模化應(yīng)用的。
更智能的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)技術(shù)：網(wǎng)絡(luò)的邊界在擴(kuò)大，與應(yīng)用的連接更加緊密，覆蓋面更廣；網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)工作量和復(fù)雜度急劇增加，網(wǎng)絡(luò)的維護(hù)壓力也大大增加，需要使用更加智能的網(wǎng)絡(luò)維護(hù)技術(shù)，減少網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)維&運(yùn)營(yíng)投入。

針對(duì)云網(wǎng)絡(luò)3.0時(shí)代的應(yīng)用場(chǎng)景對(duì)技術(shù)的要求，洛神3.0開(kāi)啟了相關(guān)技術(shù)的研發(fā)，也取得了一些階段性成果：

云邊端一體，極致性能的網(wǎng)絡(luò)控制器

云邊端一體，中心云延伸到邊緣，包括客戶(hù)的IDC；為了提升體驗(yàn)以及統(tǒng)一運(yùn)維，需要VPC從中心延伸到邊緣，而不是獨(dú)立的數(shù)據(jù)中心，這就要求網(wǎng)絡(luò)的管控系統(tǒng)依然是統(tǒng)一的，但是管理系統(tǒng)管理的網(wǎng)絡(luò)范圍和實(shí)例數(shù)會(huì)大大增加，管理鏈路的環(huán)境也會(huì)增加很多復(fù)雜度，在此種環(huán)境下，洛神平臺(tái)的管控系統(tǒng)進(jìn)行了開(kāi)發(fā)，其中最重要的變化是我們統(tǒng)一的各種網(wǎng)關(guān)的南向，采用新的內(nèi)存數(shù)據(jù)庫(kù)抽象網(wǎng)關(guān)不同對(duì)象之間的關(guān)系，做到聯(lián)動(dòng)下發(fā)，批量下發(fā)，來(lái)提升管控的處理性能，支持例如單VPC千萬(wàn)實(shí)例，億級(jí)配置，每秒千條路由刷新的能力。

云邊端一體，多功能融合的網(wǎng)關(guān)設(shè)備

在數(shù)據(jù)面，邊緣的場(chǎng)景非常多樣化，因此造成了一定的復(fù)雜度，但有一個(gè)共性，就是空間有限，對(duì)成本敏感，但功能特性一個(gè)都不能少，流量模型還具有多樣性。在這個(gè)點(diǎn)上，洛神云網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)對(duì)VPC網(wǎng)關(guān)設(shè)備做了融合處理，這里的融合不僅是簡(jiǎn)單的部署在一臺(tái)物理設(shè)備中，底層的轉(zhuǎn)發(fā)資源也做了池化，以便及時(shí)應(yīng)對(duì)不同資源模型，同時(shí)也要保證架構(gòu)上的解耦，與中心云的網(wǎng)關(guān)架構(gòu)保持一致。

面向應(yīng)用生態(tài)的連接技術(shù)

上面主要是網(wǎng)絡(luò)連接廣度方面的一些技術(shù)，在縱向深度上，簡(jiǎn)化應(yīng)用的連接，我們提升了阿里云洛神CyberStar平臺(tái)的能力，將服務(wù)鏈的能力集成到平臺(tái)中，這樣基于CyberStar平臺(tái)的網(wǎng)元之間可以非常簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn)連接，例如最近在公測(cè)的NAT FW產(chǎn)品，用戶(hù)不需要配置任何路由，只需要勾選集成的產(chǎn)品選項(xiàng)，就可以實(shí)現(xiàn)NAT和FW之間的自動(dòng)引流，大大簡(jiǎn)化了應(yīng)用的連接復(fù)雜度。

大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的智能運(yùn)維分析

最后，網(wǎng)絡(luò)連接得更廣、更深，網(wǎng)絡(luò)的邊界在擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維運(yùn)營(yíng)的復(fù)雜度也會(huì)大大提升，網(wǎng)絡(luò)的控制面是針對(duì)單網(wǎng)元的，是一個(gè)垂直化的部件，但是網(wǎng)絡(luò)是一張網(wǎng)，需要全局視角，例如某個(gè)網(wǎng)元轉(zhuǎn)發(fā)流量下跌，到底是自身問(wèn)題還是底層vswitch問(wèn)題，還是EIP問(wèn)題；例如版本發(fā)布變更，業(yè)務(wù)是否全部恢復(fù)，都需要全局視角。針對(duì)這些場(chǎng)景，洛神平臺(tái)升級(jí)了齊天大數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)，齊天系統(tǒng)已經(jīng)開(kāi)發(fā)并穩(wěn)定運(yùn)行了數(shù)年，之前更多是內(nèi)部使用，保證整個(gè)洛神云網(wǎng)絡(luò)的平穩(wěn)運(yùn)行，為我們對(duì)外提供的云網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品和服務(wù)保駕護(hù)航；洛神3.0開(kāi)始，我們也推出了產(chǎn)品化服務(wù)——NIS網(wǎng)絡(luò)智能服務(wù)，采用與齊天大數(shù)據(jù)系統(tǒng)相同的架構(gòu)。

齊天大數(shù)據(jù)分析平臺(tái)

這是齊天大數(shù)據(jù)平臺(tái)的總體架構(gòu)，相關(guān)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)會(huì)采集到數(shù)據(jù)中臺(tái)層，進(jìn)行數(shù)據(jù)格式的標(biāo)準(zhǔn)化，統(tǒng)一數(shù)據(jù)訪(fǎng)問(wèn)接口，最終由云網(wǎng)絡(luò)智能算法平臺(tái)使用相關(guān)的算法模型對(duì)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行清洗、分析，得到關(guān)于異常的檢測(cè)、關(guān)聯(lián)、根因的定位以及網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化信息，并通過(guò)API傳輸給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工程師和云上的用戶(hù)。