OpenFlow - Ảo Hóa Hạ Tầng Network – Từ Giấc Mơ đến Hiện Thực

1.     OPENFLOW: Ảo Hóa Hạ Tầng Network – Từ Giấc Mơ đến Hiện Thực

Trong khoảng thời gian gần đây với việc ra đời hàng loạt các chuẩn công nghệ mới nhằm cải tiến khắc phục các nhược điểm của các chuẩn Network hiện tại trong các môi trường ứng dụng nhất định như TRILL (DC/Campus), PBB (Provider), DCE/DCB/CEE – (mình sẽ đề cập đến trong những kỳ sau)… nhưng chưa có chuẩn nào thực sự có tính ảnh hưởng đến toàn bộ kiến trúc của hạ tầng Network đặt biệt là việc mang lại khả năng ảo hóa toàn bộ hệ thống Network toàn diện như OpenFlow.

HP đã và đang khẳng định cam kết định hướng đầu tư lâu dài vào mảng sản phẩm và giải pháp Networking (bên cạnh các mảng sản phẩm khác như Server/Storage/PC-Laptop/Printer) với việc tham gia tích cực vào việc nghiêng cứu hình thành nên các chuẩn mở mang tính cách mạng mà một trong số đó là OpenFlow. Vậy OpenFlow bao hàm những gì trong đó và khả năng ứng dụng của chuẩn này tới đâu mà được kỳ vọng là một trong những chuẩn sẽ thay đổi kiến trúc hạ tầng Network trong tương lai gần, chúng ta hãy cùng tìm hiểu một số đặc điểm của chuẩn này để thấy rõ hơn về tiềm năng của nó một phần để lý giải tại sao một hãng lớn như HP lại tích cực tham gia vào việc xúc tiến các nghiêng cứu liên quan đến chuẩn này như vậy.

Tại sao phải cần có OpenFlow:

                Các chuẩn Network đã và đang trải qua một giai đoạn phát triển vượt bậc trong suốt 2 thập kỷ gần đây với việc vô số các chuẩn mới được đưa ra nhằm khắc phục những khuyết điểm của các chuẩn cũ nhưng những chuẩn hiện tại vẫn còn những khuyết điểm trong việc khó khăn trong việc mở rộng thay đổi chức năng của hạ tầng network, đòi hỏi mất nhiều công sức quản trị trong việc định hướng các luồng dữ liệu, phức tạp trong việc tích hợp các giải pháp bảo mật cho các luồng dữ liệu và càng phức tạp hơn khi cần chuyển đổi công năng trong hệ thống Network để phục vụ cho các mục đích khác nhau trong hệ thống, các quyết định xử lý như thế nào đối với từng luồng traffic hiện tại đang được thực hiện trên các thiết bị riêng biệt như switch/router… Đó là một vài vấn đề tồn tại trong các hệ thống Network hiện tại thúc đẩy các nhà nghiêng cứu tích cực đưa ra các chuẩn mới mà một trong số đó là OpenFlow được sự hậu thuẩn tích cực từ các công ty hàng đầu trong lĩnh vực cung cấp sản phẩm và giải pháp Network hiện nay trong liên minh chung Open Networking Foundation (ONF).

Kiến trúc và ứng dụng của OpenFlow:

                Concept của các nhà phát triển khi đưa ra OpenFlow rất đơn giản nó mô phỏng một phần của các giải pháp ảo hóa đang phát triển như vũ bảo hiện nay trong các hệ thống System như VMware, Citrix… hay mở rộng kiến trúc Stacking trên các thiết bị Network hiện tại như HP IRF Stacking, Cisco VSS ở một quy mô rộng hơn không chỉ trong một khối thiết bị được stacking hiện tại mà toàn bộ hệ thống… Mục đích chính là tạo ra một hệ thống điều khiển tập trung tách rời giữa Data Plane và Control Plane trong các thiết bị Network nhưng khác với các giải pháp Stacking hiện tại trên các thiết bị Network toàn bộ Control Plane trong OpenFlow sẽ được tập trung về OpenFlow Controller, trên mỗi thiết bị tương thích với OpenFlow sẽ bao gồm thêm một thành phần OpenFlow Agent như mô hình bên dưới:

Như vậy các quyết định về các luồng traffic sẽ được quyết định tập trung tại OpenFlow Controller (thông thường sẽ có 2 Controller trong một phân vùng Network để tăng tính dự phòng) giúp đơn giản trong việc quản trị và cấu hình trong toàn hệ thống, để thấy rõ hơn chúng ta hãy tham khảo vào ví dụ đơn giản dưới đây để hiểu rõ hơn:

-          Giả sử có một luồng traffic xuất phát từ 1 user trong hệ thống là Sue Smith muốn truy cập vào dịch vụ Web trên Server nằm ở Server Farm:

-          Traffic xuất phát từ User này khi đến Access Switch thì Access Switch sẽ chặn lại và gởi một request tới OpenFlow Controller để hỏi xem chúng ta nên làm gì với luồng traffic này, OpenFlow Controller sẽ đối chiếu với những policy đã được cấu hình sẳn và trả lời lại cho thiết bị Access Switch rằng user này sẽ phải chứng thực với AD, phải thỏa các policy của Firewall/IPS… Nếu thỏa được luồng traffic xuất phát từ User này phải đi đến Web Server thông qua uplink đến CoreSwitch 01 với băng thông được đảm bảo là bao nhiêu… và sau cùng sẽ được ghi vào log tập trung để tiến hành theo dõi và phân tích. Để tăng tốc trong hệ thống và giảm độ delay các policy này sẽ được lưu lại trên các thiết bị trong bảng FlowTable để đối với các lần sau sẽ không phải hỏi lại mà các thiết bị lớp Access sẽ ra quyết định ngay dựa trên các bảng này.

-          Như ta thấy với kiến trúc như trên vừa đảm bảo đồng nhất toàn bộ việc quản trị trong hệ thống đồng thời đảm bảo các chính sách về bảo mật cũng như đảm bảo chất lượng dịch vụ được làm tốt hơn, đơn giản hơn và chi tiết hơn đến tận mức user/service, đây thực sự là điều các nhà quản trị mạng luôn mong muốn trong hệ thống của mình. Ở giao diện quản trị chúng ta có thể monitor và thiết lập các policy theo User hoặc theo Application mang lại khả năng tùy biến quản trị cực kỳ linh hoạt cho hệ thống:

Ứng dụng OpenFlow vào ảo hóa hạ tầng Network:

Với cơ chế hoạt động mô tả ở trên chúng ta đã thấy sự linh hoạt khi tích hợp các thành phần vào hệ thống OpenFlow bất kể thiết bị đó là Switch hay Router, việc thay đổi hệ thống mạng theo hướng ảo hóa hệ thống mạng để đạt được hệ thống IaaS trở nên đơn giản hơn rất nhiều với việc luân chuyển các thiết bị hỗ trợ OpenFlow từ hệ thống mạng được quản lý bởi OpenFlow Controller này sang hệ thống mạng được quản lý bởi OpenFlow khác nhằm mục đích tái cấu trúc nhanh hệ thống mạng cho các nhu cầu thay đổi về ứng dụng một cách cực kỳ linh hoạt. Ngoài ra một thiết bị tương thích với OpenFlow có thể được quản lý bởi nhiều Controller cùng lúc thông qua FlowVisor giúp thiết bị đó có khả năng đảm nhiệm nhiều chức năng trong hệ thống đồng thời vd: vừa đóng vai trò AccessSwitch được quản lý bởi Controller A (nằm trong phân vùng mạng A), vừa đóng vai trò Server Switch được quản lý bởi Controller B (nằm trong phân vùng mạng B)…

Từ khả năng đó cho phép chúng ta ảo hóa hệ thống Network hiện tại thành các phân vùng mạng khác nhau đảm nhận các chức năng khác nhau, dưới đây là mô phỏng tính năng này dựa trên mô hình vật lý thật đang được triển khai thử nghiệm trong cộng đồng phát triển trong các trường đại học và tổ chức nghiêng cứu trên khắp nước Mỹ, khoảng cách giữa các thiết bị này khá xa do nằm rải rác liên kết toàn hệ thống thử nghiệm này lại với nhau. Từ một mô hình mạng vật lý duy nhất chúng ta có thể chia cắt thành các phân vùng mạng ảo khác nhau phù hợp với các mục đích khác nhau:

Tiềm năng ứng dụng của OpenFlow là cực lớn, các nghiêng cứu ứng dụng OpenFlow vào các môi trường khác nhau như DataCenter, Campus (Wire/Wireless), Service Provider (đảm nhiệm việc thiết lập hạ tầng cho MPLS)… vẫn đang được tiến hành và sẽ sớm được công bố trong tương lai gần sắp tới.

Ứng dụng OpenFlow kết hợp với MPLS

HP là hãng cung cấp sản phẩm và giải pháp Network ủng hộ tích cực nhất cho chuẩn này với việc đứng ra tổ chức rất nhiều các Event liên quan đến công nghệ này cũng như hầu hết các thiết bị đang được dùng để nghiêng cứu trong toàn hệ thống OpenFlow của ONF là của HP Networking, hiện tại các thiết bị hỗ trợ OpenFlow của HP gồm có: E8200/E5400 (Modular Switch), E6600/E6200, E3500.

HP đang hướng đến việc cuối năm nay sẽ hỗ trợ OpenFlow trên toàn bộ thiết bị Switch/Router của hãng. Chi tiết các Anh Chị có thể tham khảo thêm tại trang chủ của HP theo link bên dưới:

http://h17007.www1.hp.com/us/en/solutions/technology/openflow/index.aspx

OpenFlow không chỉ là một chuẩn giao thức mạng bình thường mà mang tầm của một kiến trúc nó sẽ thay đổi rất nhiều cách chúng ta thiết kế và vận hành hệ thống mạng trong thời gian tới, lộ trình của OpenFlow được dự kiến sẽ được thông qua chính thức vào năm sau nên ngay từ bây giờ các Anh/Chị đã có thể tư vấn cho các khách hàng của mình các hệ thống mạng có khả năng hỗ trợ OpenFlow và với các tiêu chí về hiệu năng, chi phí đầu tư, chế độ bảo hành, chính sách định hướng công nghệ rõ ràng thì HP Networking là một lựa chọn sang suốt cho khách hàng J.