NFV和SDN之間的關(guān)系是什么

NFV、SDN是近年來(lái)信息通信行業(yè)興起的熱門技術(shù)，擁有極高的人氣。尤其是5G時(shí)代到來(lái)后，兩者的出現(xiàn)頻率更是激增。

隨著對(duì)這兩個(gè)概念的深入了解，很多讀者向我提出了這樣的疑問(wèn)——

NFV和SDN好像根本沒有什么關(guān)系啊，為什么兩者經(jīng)常會(huì)一起以“NFV/SDN”的名義出現(xiàn)？它們真的有聯(lián)系嗎？是什么樣的聯(lián)系呢？

今天，小棗君就和大家聊聊這個(gè)話題。

首先，我們先簡(jiǎn)單回顧一下，NFV和SDN到底是什么。

什么是NFV

NFV，全稱是 Network Function Virtualization，網(wǎng)絡(luò)功能虛擬化。

這個(gè)詞其實(shí)可以拆開來(lái)理解：網(wǎng)絡(luò)功能，是指移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的功能。而虛擬化呢，是一個(gè)云計(jì)算技術(shù)。確切來(lái)說(shuō)，是云計(jì)算的核心關(guān)鍵技術(shù)。

大家天天嚷嚷云計(jì)算，云計(jì)算的本質(zhì)是什么？

所謂云計(jì)算，就是將計(jì)算資源從本地遷移到云端，實(shí)現(xiàn)“云化”。

計(jì)算資源，主要是指服務(wù)器。它擁有CPU、內(nèi)存、硬盤和網(wǎng)卡，通過(guò)安裝操作系統(tǒng)和軟件，能夠提供各種計(jì)算機(jī)服務(wù)。

但是，如果只是簡(jiǎn)單地將服務(wù)器硬件搬到云端機(jī)房，那不是真正的云計(jì)算，充其量只能叫做主機(jī)托管。這種方式，在調(diào)配資源時(shí)，缺乏足夠的靈活性和效率。機(jī)器的硬件配置無(wú)法靈活變動(dòng)，操作系統(tǒng)安裝也很慢很費(fèi)力，還不能隨便改。

所以，云計(jì)算就引入了虛擬化技術(shù)。

虛擬化技術(shù)，就是物理服務(wù)器的基礎(chǔ)上，通過(guò)部署虛擬化軟件平臺(tái)，把計(jì)算資源（類似CPU、內(nèi)存等）、存儲(chǔ)資源（類似硬盤）、網(wǎng)絡(luò)資源（類似網(wǎng)卡）等資源進(jìn)行統(tǒng)一管理，按需分配。

在虛擬化平臺(tái)的管理下，若干臺(tái)物理服務(wù)器就變成了一個(gè)大的資源池。在資源池之上，可以劃分出若干個(gè)虛擬服務(wù)器（虛擬機(jī)），安裝操作系統(tǒng)和軟件服務(wù)，實(shí)現(xiàn)各自功能。

我們的移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)，尤其是核心網(wǎng)，是由很多網(wǎng)元設(shè)備組成的。這些網(wǎng)元本身就是一臺(tái)定制化服務(wù)器。網(wǎng)元上面運(yùn)行的軟件服務(wù)，確保功能得以實(shí)現(xiàn)。

以前，這些網(wǎng)元都是各個(gè)廠家自行設(shè)計(jì)制造的專用設(shè)備。現(xiàn)在，隨著x86通用服務(wù)器硬件能力的不斷增強(qiáng)，通信行業(yè)開始學(xué)習(xí)IT行業(yè)，引入云計(jì)算技術(shù)，使用x86通用服務(wù)器替換廠商專用服務(wù)器，將核心網(wǎng)“云化”。

核心網(wǎng)的架構(gòu)設(shè)計(jì)也借鑒IT的微服務(wù)理念，變成了SBA架構(gòu)（Service Based Architecture，即基于服務(wù)的架構(gòu)）。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是將“一個(gè)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)多個(gè)功能”，變成“多個(gè)服務(wù)器實(shí)現(xiàn)各自功能”。N個(gè)虛擬機(jī)，N個(gè)功能，各自為戰(zhàn)，相互隔離。

采用 NFV 技術(shù)，將通信設(shè)備網(wǎng)元云化，可以實(shí)現(xiàn)軟件和硬件的徹底解耦。運(yùn)營(yíng)商不再需要購(gòu)買廠商們制造的專用硬件設(shè)備，大幅降低了硬件資金投入。

NFV還具備自動(dòng)部署、彈性伸縮、故障隔離和自愈等優(yōu)點(diǎn)，可以大幅提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率、降低風(fēng)險(xiǎn)和能耗。

因此，運(yùn)營(yíng)商對(duì)NFV技術(shù)需求強(qiáng)烈。除了核心網(wǎng)之外，運(yùn)營(yíng)商也在推動(dòng)NFV在接入網(wǎng)的落地，也就是讓基站也擁抱虛擬化。

什么是SDN

再來(lái)看看SDN。

SDN，Software Defined Networking，軟件定義網(wǎng)絡(luò)。或者也可以理解為，軟件定義的網(wǎng)絡(luò)、軟件控制的網(wǎng)絡(luò)、可編程的網(wǎng)絡(luò)。

SDN的設(shè)計(jì)思路其實(shí)和NFV一樣，都是通過(guò)解耦來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)靈活性的提升。NFV是軟硬件解耦，而SDN是控制平面和轉(zhuǎn)發(fā)平面解耦。

承載網(wǎng)的核心功能就是傳輸數(shù)據(jù)。傳輸?shù)倪^(guò)程，就是不斷路由和轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文的過(guò)程。控制和轉(zhuǎn)發(fā)，前者是命令，后者是干活。

傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)中，各個(gè)轉(zhuǎn)發(fā)節(jié)點(diǎn)（例如路由器、交換機(jī)）都是獨(dú)立工作的，內(nèi)部管理命令和接口也是廠商私有的，不對(duì)外開放。

而SDN網(wǎng)絡(luò)，就是在網(wǎng)絡(luò)之上建立了一個(gè)SDN控制器節(jié)點(diǎn)，統(tǒng)一管理和控制下層設(shè)備的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。所有的下級(jí)節(jié)點(diǎn)，管理功能被剝離（交給了SDN控制器），只剩下轉(zhuǎn)發(fā)功能。

SDN控制下的網(wǎng)絡(luò)，變得更加簡(jiǎn)單。對(duì)于上層應(yīng)用來(lái)說(shuō)，即使網(wǎng)絡(luò)再?gòu)?fù)雜，也是不可見的。管理者只需要像配置軟件程序一樣，進(jìn)行簡(jiǎn)單部署，就可以讓網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)新的路由轉(zhuǎn)發(fā)策略。如果是傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)，每個(gè)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都需要單獨(dú)配置。

SDN的工作過(guò)程，是基于Flow（流）的。SDN控制器和下級(jí)節(jié)點(diǎn)之間的接口協(xié)議，就是OpenFlow。支持OpenFlow的設(shè)備，才能被SDN控制器管理。SDN控制的方式，就是下發(fā)FlowTable（流表）。

采用SDN之后，整個(gè)數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的靈活性和可擴(kuò)展性大大增加。同時(shí)，SDN簡(jiǎn)化網(wǎng)絡(luò)配置、節(jié)約運(yùn)維成本的特點(diǎn)，也深受運(yùn)營(yíng)商的歡迎。

除了移動(dòng)通信之外，很多廣域網(wǎng)、城域網(wǎng)、專線業(yè)務(wù)都在擁抱SDN。例如現(xiàn)在炒得火熱的SD-WAN，就是SDN引入廣域網(wǎng)，取代昂貴的專線。

總之，SDN是今后數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)發(fā)展的主要方向。

NFV和SDN的關(guān)系

好了，現(xiàn)在我們來(lái)說(shuō)說(shuō)NFV和SDN之間的關(guān)系。

按我個(gè)人的觀點(diǎn)，NFV和SDN的關(guān)系，其實(shí)確實(shí)不大。兩個(gè)技術(shù)，不僅實(shí)現(xiàn)原理不同，就連應(yīng)用場(chǎng)景也不同。NFV是一個(gè)典型的計(jì)算技術(shù)，SDN是一個(gè)典型的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。兩者之間的關(guān)系，就好像服務(wù)器和交換機(jī)之間的關(guān)系。

放在ISO七層模型里，NFV是4-7層，SDN是2-3層，區(qū)別也很大。

站在移動(dòng)通信的角度來(lái)看，NFV主要應(yīng)用于核心網(wǎng)和接入網(wǎng)，SDN則主要應(yīng)用于承載網(wǎng)，兩者也是不同的領(lǐng)域。

既然兩者差別那么大，為什么要經(jīng)常放在一起說(shuō)呢？

其實(shí)，主要是因?yàn)?G。

SDN是控制和轉(zhuǎn)發(fā)解耦，NFV是軟件和硬件解耦。兩者都是解耦，目的只有一個(gè)，就是靈活化。而靈活化的目的，就是服務(wù)于網(wǎng)絡(luò)切片。

5G網(wǎng)絡(luò)切片

網(wǎng)絡(luò)切片是5G的核心能力和關(guān)鍵特征。

之前吵得熱火朝天的SA和NSA組網(wǎng)。NSA，是不支持網(wǎng)絡(luò)切片的。只有SA，才支持網(wǎng)絡(luò)切片。SA才是正宗的5G，NSA只能算是“半5G”或者“5G-”。

現(xiàn)在各大運(yùn)營(yíng)商都在拼命搞5G NFV核心網(wǎng)（參考前幾天中國(guó)移動(dòng)的NFV招標(biāo)結(jié)果公布），也是服務(wù)于5G SA組網(wǎng)，為網(wǎng)絡(luò)切片做裝備。

與此同時(shí)，運(yùn)營(yíng)商的承載網(wǎng)改造也在如火如荼地進(jìn)行之中。三大運(yùn)營(yíng)商主推的5G承載網(wǎng)方案，都有一個(gè)核心要素，那就是全面引入SDN。

總而言之，網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)采用SA組網(wǎng)，承載網(wǎng)采用SDN，核心網(wǎng)采用NFV，是5G成為“真·5G”的先決條件。

雖然NFV和SDN沒有歸屬關(guān)系和依賴關(guān)系，但互補(bǔ)關(guān)系和合作關(guān)系還是有的。

例如，NFV數(shù)據(jù)中心采用SDN之后，可以有效改善NFV網(wǎng)絡(luò)的性能。此外，SDN雖然是網(wǎng)絡(luò)設(shè)備采用，這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備其實(shí)也可以像服務(wù)器一樣引入虛擬化。換句話說(shuō)，虛擬化也不局限于計(jì)算機(jī)。

NFV引領(lǐng)著未來(lái)的計(jì)算，SDN代表著未來(lái)的網(wǎng)絡(luò)。兩者攜手，將開創(chuàng)一個(gè)前所未有的ICT新時(shí)代。