Lithium中关键特性更新

2022-11-14 13:11:59

Lithium中关键特性更新

1. Lithium特性更新概述

Lithium相对于Helium更新特性共27项，其中原有特性提升或增强13项，新增特性14项，如下表所示

特性类型 相对于Helium 数量 说明
协议类 新增 6 ALTO/Opflex/SNMP Plugin/LACP/Source-Group Tag Exchange Protocol/CAPWAP
协议类 更新 2 Openflow Plugin/BGP/LS PCEP
服务类 新增 1 Persistence Store Service
服务类 更新 4 Lisp Flow Mapping Service/Neutron & OVSDB Services/VPN Service/AAA
组件平台框架类 新增 5 Device Identification and Drive Management/Network Intent Composition/Reservation/Topology Processing Framework/Time Series Data Repository
组件平台框架类 更新 3 Controller/DLUX/VTN
接口策略类 新增 2 IoTDM/Unified Secure Channel
接口策略类 更新 4 Group Based Policy/SNMP4SDN/Secure Network Bootstrapping Interface/SFC

2. Lithium更新特性分析

Controller

更新：

  • MD-SAL集群额外提升，API拓展

交付：

  • BUG-2351 Performance improvements for MD-SAL
    通过API与MD-SAL实现变化提升性能
  • BUG-2348 Improve operations & monitoring
    简化MD-SAL的监控并提升可除错性
  • BUG-2262 Clustering: NormalizedNode serialization improvements
    提升NormalizedNode序列化性能并降低内存使用
Bug Relationship Description Deliverable
2622 parent Utilize NormalizedNode streaming classes in Clustering code
2664 Use Normalized Node streaming code when persisting snapshots and replicating snapshots[1] https://git.opendaylight.org/gerrit/#/c/14620/
2265 Migrate messages that contain NormalizedNode into java serializable so that they can use the NormalizedNodeStreamWriter[2] https://git.opendaylight.org/gerrit/#/c/12448/ https://git.opendaylight.org/gerrit/#/c/14476/ https://git.opendaylight.org/gerrit/#/c/14510/
2266 Add more unit tests for the NormalizedNodeStreamWriter https://git.opendaylight.org/gerrit/#/c/13038 - stable/helium https://git.opendaylight.org/gerrit/#/c/13275 - master
2267 Optimize the stream writer to reuse the builder https://git.opendaylight.org/gerrit/#/c/12406/
2268 Convert Raft messages that will carry NormalizedNode into java serializables https://git.opendaylight.org/gerrit/#/c/14483/

注
[1] 以下情景使用NormalizedNode stream writer：

  1. 快照持久化
  • 从存储中读出数据的事务不应序列化NormalizedNode
  • CaptureSnapshotReply应实现Serializable来传递NormalizedNode至RaftActor
  • 捕获的快照将不存储在内存中
  1. 快照安装
  • 将消息按java序列化转化并通过akka写入流
  • 安装快照时创建快照

[2] 迁移以下消息

  • WriteData
  • MergeData
  • ReadDataReply
  • DataChanged

当转换上述消息时应确保WriteData/MergeData中的实例标识按stream wirter紧凑格式

AAA

更新：

  • 增加数据持久化，Federation，SSO，额外拓展和提升

ALTO

新增：

  • 实现应用层数据优化（ALTO）协议，向应用提供网络信息
  • 为ODL实现ALTO的北向API

ODL提供的拓扑服务主要关注网络，对于应用而言暴露过多的网络细节，ALTO提供简化网络视角指导应用使用网络资源，详见RFC7285
大部分项目参与者为国内人员，包括清华、同济以及华为

BGP/LS PCEP

更新：

  • 增加BGP Flowspec，graceful restart，段路由，PCEP安全传输
  • 涉及如下RFC：5886，4486，5492，6286，5004，5575，7311，4724

CAPWAP

新增：

  • 实现ODL管理WTP网络设备

此项特性针对WLAN

Device Identification and Drive Management

新增：

  • 应对特定设备功能的需求，所谓特定设备功能是指设备执行某一特性时的性能及限制，例如，配置VLAN和调整流表是设备的特性，不同设备对于上述特性采用不同的实现方式
  • DIDM支持以下功能：
  • Discovery - 检测设备是否位于控制器管理域，并建立连接。对于不支持OpenFlow的设备，可以通过手动注入设备信息方式发现，如GUI或REST API
  • Identification – 判断设备类型
  • Driver Registration – 注册设备
  • Synchronization – 收集设备信息、配置和链路信息
  • Define Data Models for Common “Features” – 数据模型定义为执行通用特性，如VLAN配置
  • Define RPCs for Common “Features” – 为上述特性定义RPC，Drivers实现特定设备的特性及RPC
  • DIDM使用SNMP南向插件并依赖AAA

DLUX

更新：

  • 支持Topology Framework、Topology Extension Points、Enhanced visualization capabilities

Group Based Policy

更新：

  • 增加对OpenStack Neutron的支持，支持Service Function Chaining，OfOverlay对NAT的支持，table offsets

IoTDM

新增：

  • 以数据为中心的中间件作为兼容oneM2M的IoTDM，并授权应用获取IoT数据

此项特性针对物联网

LACP

新增：

  • 以MD-SAL服务方式实现链路聚合控制协议（LACP），用于自动发现和聚合控制器与交换机之间的多条链路

Lisp Flow Mapping Service

更新：

  • 改进ELP处理，北向API转为MD-SAL，Service Function Chaining的持续集成，Neutron提升

Network Intent Composition

新增：

  • 基于网络行为和策略的“意图”管理和指导网络服务及资源
  • 使用新的北向接口，提供通用抽象的策略语义，而不是类似OpenFlow的流规则
  • 面向SDN应用，如OpenStack Neutron，Service Function Chaining，Group Based Policy
  • 可以使用控制协议有Openflow，OVSDB，I2RS，Netconf，SNMP

Neutron & OVSDB Services

更新：

  • API转为MD-SAL，增加功能校验支持LBaaS，增加Distributed Virtual Router、SNAT、External Gateway及Floating IP支持

OpenFlow Plugin

更新：

  • Lithium版本的OF Plugin进行了重新架构，支持基于MD-SAL的OF1.0、OF1.3，增加对TTP的支持
  • 修复Helium存在问题：统计搜集性能提升
  • Helium版本中统计采用同一时刻向所有节点发送统计请求，引发统计响应风暴，导致CPU冲高及对MD-SAL存储的压力
  • 按照连接数及各自表(Flow tables、Group、Meter)中的条目数进行动态间隔统计轮询
  • 每个节点在统计间隔中进行统计轮询
  • 只在前一次统计完成后才启动下一次统计
  • 不同统计类型使用不同的统计周期，保持低优先级统计的初始周期间隔，并根据响应数量进行调整
  • 新增特性：
    • 处理协议保留端口
    • 拓扑能够在初始阶段频繁变化，到达稳态后平滑变动，Helium版本拓扑发送过多的LLDP，可考虑稳态时使用节点通告来发现拓扑变化
    • 线程模型及报文处理优先级
    • 端口配置
    • 队列配置
    • 角色请求
    • OpenDaylight GUI感知OF1.3，例如：能够配置1.3风格的流表、meter、组表
    • 多控制器和仲裁
      Lithium中关键特性更新

Opflex

新增：

  • Opflex策略代理协调OVS工作，执行基于组的策略模型

Persistence Store Service

新增：

  • 提供应用持久化服务，针对非模型数据，例如AAA、AADS、TSDR等，此框架统一持久化任务，以便应用可遵循系统化的方法实现持久化
  • 提供可拓展、可重用的软件平台，包括以下内容：
  • API
  • 抽象实现允许插入多种对象存储引擎，例如JPA、Cassandra、Mongo、HBase等，目前已支持JPA实现
  • 一系列集成测试工具
  • SDN应用以下列方法与持久化数据进行交互，包含：
  • 数据定义：定义新数据结构，删除数据结构，修改数据结构
  • 数据维护：插入、更新、删除数据
  • 数据检索：查询数据
  • 架构如下，图中RDBMS和NoSQL仅为强调多种不同的数据库(SQL vs NoSQL)，以及在该框架下可以运行多个数据库实例

Lithium中关键特性更新

  • 软件架构如下图所示

Lithium中关键特性更新

Reservation

新增：

  • 提供动态低级别的资源预留，用户可以将网络作为一个服务、连接或资源池（端口，带宽），其初衷是提供端到端的多层配置

Secure Network Bootstrapping Interface

更新：

  • 为转发元素增加Linux副抽象，并提升特性抽象和引导基础架构

SFC

更新：

  • 增加Yang模型来表示SFC；接收来自REST和RPC的需求表达式；构建SFC的界面；LISP支持；负载均衡功能分组；NSH、MPLS及VLAN的OF渲染器；南向REST接口；SFC-OVS通过OVSDB对SFF桥、隧道、端口增删改查; 报文分发器；与ODL_GBP集成

SNMP4SDN

更新：

  • 增加关于ACL的流配置，通过REST API激活流配置及多厂商支持

SNMP Plugin

新增：

  • 针对应用及控制通过SNMP与交换设备进行交互的需求，通过SNMP南向插件，应用变为SNMP管理与设备进行交互，该项目期望实现通用的SNMP实现

Source-Group Tag Exchange Protocol

新增：

  • SXP用于传递IP与源组标签绑定信息，源组使用唯一的SGT值标识。防火墙可使用SGT创建独立于拓扑的ACL(源和目的的IP/SGT信息都可被发送至防火墙)。当新的终端接入网络，SXP能够自动地更新防火墙中终端信息。在ODL中，通常使用GBP操作组策略。SXP中的源组与ODL GBP作用相同，因此GBP也可使用SXP SGT

Topology Processing Framework

新增：

  • 提供一个框架用于简化拓扑数据的聚合和查询，以便于提供一个统一的拓扑视图，包括多协议、底层及叠加资源

Time Series Data Repository

新增：

  • 用于搜集、存储、查询和维护ODL控制器时间序列数据，利用TSDR提供的功能，网络管理员可以利用这些数据驱动应用进行安全风险探测，性能分析，操作配置优化，流量工程，以及自动化智能网络分析

VPN Service

更新：

  • L3 VPN服务API，与开源路有套件集成，如Quagga、RYU，OpenStack Neutron集成

VTN

更新：

  • 迁移至MD-SAL，显著提升VTN中的策略管理，支持微软SVCMM

Unified Secure Channel

新增：

  • USC框架提供*服务器来协调终端之间的加密通信。USC提供了一个客户端代理，通知控制器对其加密功能，可以指示选择基于业务策略需要加密的流，潜在场景是为控制器之间通信加密

3. Lithium更新特性总结

Lithium相对Helium的更新主要体现在以下几个方面：

  • 多协议支持
  • 部分Helium中的协议得到增强和提升，如BGPCEP、Openflow Plugin，修订了Helium版本中存在的问题；
  • 网络应用相关协议增加，如ALTO、LACP、Source-Group Tag Exchange Protocol、Opflex，将为将来更多的网络应用提供较完备的基础服务；
  • 更多南向协议支持，如SNMP、OVSDB；

  • 开始关注其他网络领域，如CAPWAP与IoTDM，分别针对WLAN与物联网；

  • 易用性得到提升
  • Lithium相对Helium提供更多的功能，帮助网络管理人员分析、整合网络资源，例如，Topology Processing Framework提供统一拓扑试图，Time Series Data Repository提供性能分析数据源；Network Intent Composition提供面向网络行为的网络资源指导

  • 作为平台提供更多基础服务，提升开发人员开发效率，例如，Persistence Store Service提供非模型数据的存储，更加提供了对存储行为的抽象，方便开发者在ODL中集成不同类型的数据库；DIDM提供针对特定设备不同限制与性能的抽象与管理

  • 性能提升是Lithium的主题

  • 在Lithium已经交付的特性中，不少是对Helium的性能提升项目，例如，Controller中提交的相关特性主要针对提升MD-SAL存储性能及；Openflow Plugin中提交的相关特性也解决了原有Helium中统计性能问题

  • 后续需要重点关注
  • Controller，针对MD-SAL的提升对集群，及对原有Helium版本的功能影响
  • Device Identification and Drive Management，提供多厂商设备集成的管理
  • OpenFlow Plugin，新增特性对集群和主备切换的影响
  • Persistence Store Service，对非模型数据存储具有指导意义，后续持久化存储的方向
  • Topology Processing Framework，对现有Topology功能的影响及对此特性的可能的使用方法

  • Time Series Data Repository，作为性能分析工具的可行性，并对网络管理方法提出新的角度

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