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)品線資深技術(shù)專家，負(fù)責(zé)阿里云網(wǎng)絡(luò)洛神平臺的技術(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”的主題分享，詳細(xì)闡釋了阿里云新一代洛神云網(wǎng)絡(luò)平臺的技術(shù)架構(gòu)升級。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來了！阿里云資深專家起底云網(wǎng)絡(luò)平臺的技術(shù)架構(gòu)升級之路

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)，開始規(guī)模化應(yīng)用在云網(wǎng)絡(luò)中。從2020年開始，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)算虛擬化平臺神龍、存儲虛擬化平臺盤古以及物理資源管理平臺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。

洛神平臺總體架構(gòu)：SDN+NFV

洛神·云網(wǎng)絡(luò)平臺的總體技術(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，洛神平臺使用多種類型的資源來進(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，叫CyberStar平臺，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，洛神平臺還構(gòu)建了一個(gè)智能運(yùn)維分析平臺，內(nèi)部叫做齊天平臺，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。

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，簡單來說，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)單臺可達(dá)到3.2T，不僅滿足超大類型客戶的轉(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，可以實(shí)現(xiàn)阿里云網(wǎng)元任意規(guī)格分鐘級的彈性。

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年開始，我們啟動(dòng)洛神3.0的研發(fā)，其關(guān)鍵的場景是應(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型的網(wǎng)絡(luò)；應(yīng)用-云-邊-端一體的連接場景，我們總結(jié)成三種主要連接方式：

廣泛的連接：從過去的云網(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。
深入的連接：這是網(wǎng)絡(luò)在縱向的連接，要滿足應(yīng)用不同場景（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)簡單的網(wǎng)絡(luò)。

應(yīng)用-云-邊-端一體化的場景，對云網(wǎng)絡(luò)的技術(shù)提出了更高的要求，總結(jié)下來，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)要求沒有降低，所以對網(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是邊緣場景，環(huán)境差異巨大，如何適應(yīng)不同場景轉(zhuǎn)發(fā)需求，需要網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)設(shè)備更加靈活。
更簡易的網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)協(xié)議：網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)要簡單，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)營投入。

針對云網(wǎng)絡(luò)3.0時(shí)代的應(yīng)用場景對技術(shù)的要求，洛神3.0開啟了相關(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，洛神平臺的管控系統(tǒng)進(jìn)行了開發(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)庫抽象網(wǎng)關(guān)不同對象之間的關(guān)系，做到聯(lián)動(dòng)下發(fā)，批量下發(fā)，來提升管控的處理性能，支持例如單VPC千萬實(shí)例，億級配置，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)平臺對VPC網(wǎng)關(guān)設(shè)備做了融合處理，這里的融合不僅是簡單的部署在一臺物理設(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，簡化應(yīng)用的連接，我們提升了阿里云洛神CyberStar平臺的能力，將服務(wù)鏈的能力集成到平臺中，這樣基于CyberStar平臺的網(wǎng)元之間可以非常簡單地實(shí)現(xiàn)連接，例如最近在公測的NAT FW產(chǎn)品，用戶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)營的復(fù)雜度也會(huì)大大提升，網(wǎng)絡(luò)的控制面是針對單網(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，到底是自身問題還是底層vswitch問題，還是EIP問題；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。針對這些場景，洛神平臺升級了齊天大數(shù)據(jù)智能分析系統(tǒng)，齊天系統(tǒng)已經(jīng)開發(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

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