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“最好的網(wǎng)絡(luò)就像神一樣，無處不在，又感知不到她的存在 …… 大繁至簡，這是我們努力的方向。”     – 阿里云網(wǎng)絡(luò)高級技術(shù)專家 孫成浩

2018杭州·云棲大會的主會場上，阿里云產(chǎn)品總監(jiān)何云飛介紹了阿里云自主研發(fā)的云操作系統(tǒng)飛天的全面升級版飛天2.0。作為飛天2.0核心組成部分之一，洛神首次向外界揭開了她神秘的面紗。在隨后的未來網(wǎng)絡(luò)技術(shù)專場上，阿里云網(wǎng)絡(luò)高級技術(shù)專家孫成浩對飛天洛神進行了更為詳細(xì)的闡述。本文是首次對飛天洛神的概念、演進、架構(gòu)、特點等方面進行系統(tǒng)化的解讀，下面隨圖騰機柜的小編一起來看詳細(xì)內(nèi)容。

什么是飛天洛神

從物理網(wǎng)絡(luò)到用戶感知到的網(wǎng)絡(luò)之間存在一個虛擬網(wǎng)絡(luò)層。在阿里云，我們給這套虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)起了個名字，叫做洛神。洛神是阿里云飛天中負(fù)責(zé)虛擬網(wǎng)絡(luò)的系統(tǒng)，她為阿里云客戶提供了豐富的網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品，如VPC、SLB等。同時，她也是ECS，RDS，OSS，NAS等100多個云產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。她還支撐了阿里巴巴集團和螞蟻金服集團眾多業(yè)務(wù)，如電商、支付、物流等。在全球范圍內(nèi)，洛神服務(wù)著百行百業(yè)超過百萬的用戶。在雙十一、世界杯、春運等互聯(lián)網(wǎng)流量的尖峰時刻，為每一個消費者的流暢網(wǎng)絡(luò)體驗而默默保駕護航。

很多人都知道阿里云有一個飛天（Apsara）系統(tǒng)，系統(tǒng)中各組件是用各種神的名字命名的，包括盤古，伏羲，女媧，神農(nóng)等，其中盤古是分布式文件系統(tǒng)，伏羲是分布式調(diào)度系統(tǒng)。為什么叫虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)叫洛神呢？在古代，河運是非常重要的交通手段，就好比今天的網(wǎng)絡(luò)一樣。因此，在給虛擬網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)起名的時候，我們就起了一個河神的名字，叫洛神。

飛天洛神的架構(gòu)

洛神是阿里云的分布式操作系統(tǒng)飛天的一部分。在飛天的基礎(chǔ)架構(gòu)里面，最上層是各種云產(chǎn)品，包括大家熟悉的云產(chǎn)品RDS，ECS，VPC，SLB等等，支撐這些是飛天的3個基礎(chǔ)組件，包括存儲系統(tǒng)盤古，資源管理伏羲和網(wǎng)絡(luò)管理洛神。也就是說，洛神除了支撐了阿里云的網(wǎng)絡(luò)云產(chǎn)品之外，另外一個重要的角色就是支撐了其他云產(chǎn)品的網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)設(shè)施。

講到洛神的技術(shù)架構(gòu)，洛神系統(tǒng)由3大模塊組成 – 數(shù)據(jù)平面，控制平面和管理平面。

數(shù)據(jù)平面負(fù)責(zé)云網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)包的處理，它就如同物理世界中的網(wǎng)線和路由交換設(shè)備，把數(shù)據(jù)包高效率低延遲的從發(fā)送端送到目的地。類似的，洛神數(shù)據(jù)平面也包含各種不同角色的組件，包括支持各種不同類型計算形態(tài)的虛擬交換機，用于數(shù)據(jù)中心互連的DCN網(wǎng)關(guān)，用于云網(wǎng)絡(luò)連接公網(wǎng)的internet網(wǎng)關(guān)，用于云上云下互連的混合云網(wǎng)關(guān)，提供負(fù)載均衡能力的負(fù)載均衡網(wǎng)關(guān)和提供端接入能力的智能接入網(wǎng)關(guān)。為了提高這些組件的轉(zhuǎn)發(fā)性能，洛神不僅使用了軟轉(zhuǎn)發(fā)的技術(shù)，而且也對軟硬件結(jié)合甚至純硬件的技術(shù)進行了廣泛應(yīng)用。

控制平面則控制如何處理數(shù)據(jù)包，他是洛神的業(yè)務(wù)大腦。從技術(shù)上看，洛神的控制平面是一個層次性的分布式控制系統(tǒng)，最底層的設(shè)備控制器主要負(fù)責(zé)控制和管理數(shù)據(jù)平面的各種組件，同時在每個區(qū)域存在一個虛擬網(wǎng)絡(luò)控制器，在全局存在一個全球路由控制器。區(qū)域的虛擬網(wǎng)絡(luò)控制器則負(fù)責(zé)本區(qū)域的云網(wǎng)絡(luò)的管理與調(diào)度, 全局路由控制器則負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)調(diào)度各個區(qū)域的資源形成一張全球的云網(wǎng)絡(luò)。基于虛擬網(wǎng)絡(luò)控制器和全局路由控制器之上的則是NFV控制器，完成虛擬網(wǎng)絡(luò)高級功能例如VPN等產(chǎn)品的編排和抽象。

洛神的管理平面是網(wǎng)絡(luò)運維和運營的中樞，它管理著海量的網(wǎng)元以及用戶，這里的海量指的是千萬級虛擬機和百萬級網(wǎng)元。為了能做到這一點，洛神的管理平臺是基于大數(shù)據(jù)以及機器學(xué)習(xí)技術(shù)實現(xiàn)的，它對網(wǎng)絡(luò)運行當(dāng)中產(chǎn)生的海量數(shù)據(jù)進行實時/離線計算，數(shù)據(jù)建模，來驅(qū)動網(wǎng)絡(luò)資源的提前規(guī)劃，網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的日常維護以及網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品的智能運營。整個管理平面包括了一套高性能，分布式的數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，由它分析出來的數(shù)據(jù)提供給智能運維和智能運營系統(tǒng)，完成資源規(guī)劃，網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，系統(tǒng)變更，實時監(jiān)控，故障逃逸，產(chǎn)品運營等整個網(wǎng)絡(luò)產(chǎn)品生命周期的工作。最終達到排無人值守的網(wǎng)絡(luò)變更，先于用戶的問題發(fā)現(xiàn)，高效簡單的故障逃逸以及豐富全面的產(chǎn)品及用戶運營的效果。

飛天洛神的技術(shù)演進之路

洛神能夠成為飛天的四大支柱之一，不是一天煉成的。洛神的演進經(jīng)歷了四個階段。

首先是經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)階段，在這個階段，網(wǎng)絡(luò)只有一個概念，就是公網(wǎng)帶寬。經(jīng)典網(wǎng)絡(luò)階段的問題是用戶無法自定義網(wǎng)絡(luò)拓?fù)洌@樣使得用戶無法完成云上云下的混合云聯(lián)通。為了解決這個問題，阿里云洛神進入了VPC階段，VPC階段里，洛神在每個地域虛擬了數(shù)百萬張網(wǎng)絡(luò)，并且用戶可以完全自定義這張網(wǎng)絡(luò)。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模越來越大，洛神也從區(qū)域網(wǎng)絡(luò)進入到全球網(wǎng)絡(luò)的階段，在這個階段，洛神主要解決如何更好的管理超大規(guī)模網(wǎng)絡(luò)的問題，云企業(yè)網(wǎng)和云連接網(wǎng)構(gòu)成了第三代洛神的兩個主要特性。

滿足了主要的客戶的需求之后，我們開始思考如何進一步提升用戶體驗。用戶對網(wǎng)絡(luò)的核心訴求是什么？其實，客戶的最大訴求是網(wǎng)絡(luò)足夠強健可靠，不要發(fā)生問題。就像使用水和電一樣，用戶是不需要了解發(fā)電站和泵站在哪里的。因此，洛神希望網(wǎng)絡(luò)對用戶是無感知的，又是無處不在的。洛神的發(fā)展，是一個從0到1，到100，再回到0的演進過程，大繁至簡，這是我們在研發(fā)下一代洛神中努力的方向，這也是我們首先在業(yè)界提出Networkless理念背后的思考。

飛天洛神的特點

洛神的關(guān)鍵特點，包含安全，彈性和可靠，這3個特性也是洛神達到最終Networkless狀態(tài)的關(guān)鍵特征。

安全是基本盤，因為overlay技術(shù)把網(wǎng)絡(luò)邏輯的隔離掉，用戶的網(wǎng)絡(luò)之前完全不會互通。并且洛神中還包含了各種加密服務(wù)可以給到用戶，打造更深層次的的安全。彈性有兩個數(shù)字，一個是秒級的轉(zhuǎn)發(fā)性能的彈性，洛神支持從1MB到1TB在一秒內(nèi)完成彈性，另一個是規(guī)模的彈性，洛神的單網(wǎng)絡(luò)支持10w臺計算節(jié)點的規(guī)模。這樣，洛神既可以支持小到虛擬web主機這樣的服務(wù)，也可以支持打到雙11零點這樣的海量峰值流量。談到可靠性，我們參考年平均故障時間這個參數(shù)，洛神引發(fā)的單實例故障時間只有50ms，這個故障時間是極其短的。