一個好的數(shù)據(jù)中心如果沒有清晰的運(yùn)維規(guī)劃和手段,數(shù)據(jù)中心將難以高效的運(yùn)轉(zhuǎn)起來,所以運(yùn)維對于建設(shè)者來說是至關(guān)重要的一個環(huán)節(jié)。隨著采集數(shù)據(jù)數(shù)量的增多，對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CPU形成了攻擊，可能影響設(shè)備的正常協(xié)議處理，影響業(yè)務(wù)進(jìn)展，因此我們需要對這種情況進(jìn)行調(diào)整。
網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維一直倡導(dǎo)要可視化，并且在實(shí)踐中不斷優(yōu)化，怎耐可視化的技術(shù)寥寥無幾，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)經(jīng)過了五十年的演進(jìn)變化，可視化依然要依托SNMP、鏡像這些老技術(shù)。SNMP能監(jiān)控到網(wǎng)絡(luò)的運(yùn)行信息實(shí)在有限，從外部應(yīng)用發(fā)起的請求獲取網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)信息的SNMP協(xié)議，無法實(shí)時反映網(wǎng)絡(luò)的狀態(tài)。比如：時延、轉(zhuǎn)發(fā)路徑、緩存和丟包，這些都無法通過SNMP獲知，網(wǎng)絡(luò)對運(yùn)維的人員來講，就是一個黑盒子，傳統(tǒng)的監(jiān)控手段無法看透黑盒子。所以，長期以來網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的可視化算不上真正的可視化，那些通過大屏將端口流量、設(shè)備CPU、Memory等運(yùn)行狀態(tài)顯示出來只不過是可視化的一部分，網(wǎng)絡(luò)真實(shí)的運(yùn)行狀態(tài)還未能顯現(xiàn)出來。最近，網(wǎng)絡(luò)可視化還真出現(xiàn)不少新技術(shù)，頗為引人注目，也許是未來網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的技術(shù)演進(jìn)方向，本文接下來就詳細(xì)講講。
Sflow其實(shí)算不上新技術(shù)，這幾年幾乎已經(jīng)所有的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都能支持。Sflow實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)流量的采樣和推送，通過Sflow采集最原始的數(shù)據(jù)信息，以IP報文格式的形式發(fā)往服務(wù)器，由專門的分析工具解析，然后根據(jù)這些采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析。Sflow是采樣方式收集數(shù)據(jù)，采樣比越高獲取的數(shù)據(jù)越真實(shí)，但采樣比越高，設(shè)備CPU壓力就越大。Sflow采樣報文是經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CPU收集，然后再發(fā)向服務(wù)器的，采集的數(shù)據(jù)太多，會對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備CPU形成攻擊，可能影響設(shè)備的正常協(xié)議處理，影響業(yè)務(wù)。所以，要謹(jǐn)慎使用Sflow，即便使用也要根據(jù)設(shè)備流量大小，確認(rèn)好采樣比。Sflow使用的局限性讓人想到用硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，比如FPGA、Netstream硬件設(shè)備，這樣采集數(shù)據(jù)性能雖會有很大提升，但運(yùn)維的投入成本(購入支持FPGA的板卡或Netstream硬件設(shè)備)會上去。另一方面，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的CPU、Memory、網(wǎng)絡(luò)擁塞和網(wǎng)絡(luò)事件的日志信息也無法通過Sflow實(shí)時傳遞出來。所以，Sflow技術(shù)一直不溫不火，并未得到絕大多數(shù)人的認(rèn)可，使用時還要配合著SNMP來用，一個網(wǎng)絡(luò)中要部署多個監(jiān)控系統(tǒng)，可視化看到的都是部分網(wǎng)絡(luò)，并非全部。
網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維在可視化上的窘態(tài)引起了互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)人員的注意，谷歌發(fā)布了一個開源的RPC框架，RPC定義了客戶端和服務(wù)端進(jìn)行通信的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，服務(wù)端提供的服務(wù)等，然后編譯生成相應(yīng)的代碼供客戶端和服務(wù)端使用，gRPC是RPC框架正式的實(shí)現(xiàn)版本，在2015年初開源的通信框架。gRPC采用了protocol buffer來做數(shù)據(jù)的序列化與反序列化，用http 2作為數(shù)據(jù)傳輸協(xié)議，性能更優(yōu)。在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上集成gRPC應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備就相當(dāng)于gRPC客戶端角色，監(jiān)控服務(wù)器相當(dāng)于gRPC服務(wù)器角色，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備主動向監(jiān)控服務(wù)器發(fā)起gRPC通道建立和連接。gRPC可以靈活定義數(shù)據(jù)格式和數(shù)據(jù)推送的閾值，從而實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)設(shè)備自身運(yùn)行狀態(tài)的主動推送數(shù)據(jù)能力，實(shí)現(xiàn)周期性推送網(wǎng)絡(luò)設(shè)備豐富的運(yùn)行狀態(tài)，尤其當(dāng)發(fā)生緩存不足導(dǎo)致的丟包時，也會實(shí)時通知給監(jiān)控服務(wù)器，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行數(shù)據(jù)的可視化。表1列舉了gRPC與傳統(tǒng)可視化技術(shù)的對比：
顯然，gRPC具有響應(yīng)速度快，實(shí)時性高，采集數(shù)據(jù)全面的優(yōu)點(diǎn)。
INT(In-band Network Telemetry帶內(nèi)網(wǎng)絡(luò)遙測)
INT是由Barefoot、Arista、Dell、Intel和VMWARE共同提出的技術(shù)。INT是被設(shè)計用來收集和報告網(wǎng)絡(luò)狀態(tài)的一個框架，它通過數(shù)據(jù)平面實(shí)現(xiàn)，不需要控制平面的干涉，F(xiàn)acebook根據(jù)這個協(xié)議和相應(yīng)廠商的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備設(shè)計了一套系統(tǒng)，未來可能會開源。INT的思想是在第一跳的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備上收到相應(yīng)報文，對其進(jìn)行封裝特定報文，然后扔給下一跳，直到最后一跳網(wǎng)絡(luò)設(shè)備，每一跳網(wǎng)絡(luò)設(shè)備都會收集相應(yīng)的信息，封在報文里面。最后，在最后一跳網(wǎng)絡(luò)設(shè)備剝離報文里面收集到的信息，然后把原始報文扔給服務(wù)器，收集到的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備信息扔給監(jiān)控端處理。這樣即不影響正常業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)發(fā)，又能收集到經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的信息，在黑盒不知道網(wǎng)絡(luò)拓?fù)涞那闆r下還能探測出網(wǎng)絡(luò)拓?fù)?。初步協(xié)議給定的有：交換機(jī)ID、入端口信息、入端口時間戳、出端口ID、出端口時間戳、出端口鏈路利用率，緩存信息。INT是一個類似OAM的協(xié)議，INT根據(jù)沿路設(shè)備的信息，就能夠知道報文怎么走的，哪里有性能瓶頸，解決了網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)發(fā)路徑和轉(zhuǎn)發(fā)時延不可見的問題。要注意的是：“INT推薦在數(shù)據(jù)面處理，不推薦控制面處理以體現(xiàn)真實(shí)情況。”利用INT技術(shù)能很快定位網(wǎng)絡(luò)丟包和延遲問題，通過軟件打標(biāo)記是無法實(shí)現(xiàn)INT的高效處理的，必須需要網(wǎng)絡(luò)設(shè)備硬件支持。
網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的可視化還有很長的路要走，sflow、gRPC、INT等都是可視化具體實(shí)現(xiàn)技術(shù)，尤其gRPC和INT技術(shù)還沒有得到廣泛使用，現(xiàn)有數(shù)據(jù)中心的絕大部分設(shè)備還無法支持這種新技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的更新?lián)Q代需要數(shù)年時間，所以這些新技術(shù)只有在新建的數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)中才能有機(jī)會出現(xiàn)，能支持INT功能的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備必然具有芯片自編程能力，這對網(wǎng)絡(luò)設(shè)備提出了更高要求。除了以上介紹的這三種可視化技術(shù)，還有微軟在2015年提出的Pingmesh技術(shù)，以及依然是微軟在2015年提出的Everflow技術(shù)，還有Netsight(具體采用的Openflow協(xié)議)、ATPG、Planck等等，這些都是這兩年出現(xiàn)的可視化技術(shù)，雖然沒有g(shù)RPC、INT影響力大，但技術(shù)也在不斷完善中，未來也不好說哪些技術(shù)一定能勝出，哪些技術(shù)會直接淘汰，去讓時間證明一切吧。
（原標(biāo)題：數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維可視化新技術(shù)漫談）
