阿里王永灿：阿里自研网络实践分享

“2020 SONiC产业生态研讨会”于9月19日圆满落幕，会上阿里巴巴高级技术专家王永灿带来了《阿里自研网络实践分享》主题演讲。

随着互联网的高速发展，数据中心的规模也随之爆发式增长，全球有将近500个左右的超大规模的数据中心，海量设备必然要求提高基础设施的利用率来降低成本。

这里王永灿举了个例子： AWS在传统的圣诞节为了应对流量高峰，会部署大量的服务器，但是圣诞节过后这些服务器就空闲了，所以就催生了云服务。这跟阿里的双十一是一个道理，阿里几乎所有先进的技术都是双十一催生的。从这个角度来讲，高大上的“云”是由咱们这些广大的剁手族创造的。

“云”本质上是低成本的大规模经济，所以“云”的诞生再一次促进了数据中心规模的发展。现在一天部署的服务器数量几乎是15年前一年部署的量，规模改变了一切，大规模带来了前所未有的挑战：大规模建设交付、海量设备的运维效率、高可用、高性能，而且还要求快速迭代，为了应对这些挑战，开源成为了必然的选择。

大规模云服务的开放软件生态

数据中心的设备定制首先从数量最大的服务器开始，这是因为服务器的OS有开源的Linux， Linux可以说是最成功的开源项目，Linux开源近30年，由全世界的工程师一起合作开发。 Linux的开放软件生态也得到了快速发展，催生了繁荣的技术和商业创新。在虚拟化上有大众熟知的kvm、docker等，在数据方面有hadoop、redis DB、mongo DB等。在管控和中间件方面，有jvm、chef等。现在几乎所有的互联网公司或多或少都在利用开源做一些项目。

为什么做自研？

与服务器的开放不同，网络一直是一个封闭的系统。设备中除了CPU之外，网络芯片是一个专用的芯片，门槛高，需要复杂的网络协议来控制，而且网络设备对稳定性要求非常高。商业设备对用户开放的主要是命令行，所以网络运维很多时候比的是命令行的熟练程度。

交换机作为数据中心网络的基本单元，用户的每个环节都产生了严重的外部依赖。架构设计依赖于厂商设备的端口形态、软件功能，网络管控又依赖于管控接口、建设交付，线上运维的故障定位、问题处理、软件升级等环节都依赖于厂商设备，各个环节都被厂商设备锁定，无法独立演进，很难应对来自大规模网络的稳定性和效率的挑战。只有做自研交换机，网络才能闭环的独立演进，所以业界一线互联网公司不约而同选择了自研这条路。

Google是自研交换机的鼻祖，通过自研交换机构建了SDN网络，用controller来集中管控。在开源上有大家熟悉的OpenConfig、gRPC等。

Facebook把自研交换机设计成了类似于服务器，交换机和服务器采用同一套运维管控体系，全面采用了微服务化的运维方式。

微软采用了SONiC，是标准的Linux，基于Docker的部署管理，采用了Minigraph、ConfigDB的结构化数据来进行管控运维。

阿里的自研之路

第一代OS

阿里早在2013年就开始做自研交换机，当时业界没有开源的OS，但是一些芯片厂家或设备厂商愿意免费提供其OS代码，所以阿里当时采用了博通的ICOS，向ODM厂商定制了万兆交换机进行上线部署，也因此获得了产业的红利，大幅降低了成本。

但是交换机市场是一个相对饱和的市场，中国与北美不同，国内的厂家愿意实行低价策略，自研交换机在内部也仍然是一门生意。另一方面ICOS是一个闭源的系统，没有良好的生态，有些厂家几百人，甚至整个公司都在做交换机，而当时阿里几个人的团队，无论在迭代速度还是新技术引进方面都满足不了需求。

第二代OS

在16年的时候，惠普开源了其网络系统OpenSwitch，并且投入了巨大的人力。整个OS以OvsDB为中心，使用了一系列的开源协议软件，功能完善，引起了一时轰动，大家觉得网络的开源终于来了，所以在短时间内几乎所有的芯片ODM、用户都迅速的加入OpenSwitch。

阿里也基于此开发了第二代OS，并且小规模上线，但OpenSwitch最大的缺陷就是由厂家主导，厂商必然需要盈利，而这与开源是冲突的，也与生态链中其他参与者存在利益冲突，所以一年后惠普遗憾地宣布退出了OpenSwitch，由戴尔接管。这个时候阿里就站在了十字路口，因为戴尔也是vendor，如果继续使用OpenSwitch，就随时有可能失去生态方面的知识，放弃又觉得可惜。

第三代OS
这时微软开源了SONiC，SONiC是由用户主导的社区，有长远发展的趋势，但当时几乎还没有厂家的参与。微软与阿里当时在云市场上的地位差不多，都是追赶者的角色，而Amazon和谷歌早就实现了自研交换机，所以两家的诉求是相同的。

当时SONiC的功能还不完善，但是整个系统采用了标准Linux，基于RedisDB进行系统模块解耦， SAI支持多芯片，所以整个系统的框架还是非常不错的。经过与微软的多次深入沟通，最终阿里加入了SONiC社区，一起合力构建生态，阿里也成为了社区最活跃的用户和贡献者之一，贡献了TACACS、warm reboot以及路由的性能优化等。基于SONiC阿里也开发了自己的网络操作系统——AliNOS。

在设备上，基于Barefoot可编程芯片定制了32×100G和64×100G的设备，进行了上线部署。阿里是第一家在数据中心部署Barefoot的可编程芯片的企业，Barefootst也给予了全力支持，在紧密的配合下终于部署上线。阿里的第二代自研交换机是基于博通的芯片，并且对硬件也做了自主设计研发，研发了Fishbone 32×100G和128×100G的Phalnax，在数据中心上进行了大规模的部署。基于自研交换机也构建了新一代多平面、可扩展的超大集群网络架构，单集群可最大支持超过10万台服务器。

SONiC生态

相信很多用户也希望能使用白盒交换机，赶上业界的红利，但研发门槛高，又无法像大型互联网公司一样投入大，所以这就必须依赖开源生态。目前几乎所有的芯片厂家、ODM厂家都加入了SONiC社区，国内的腾讯和百度也加入其中，SONiC生态日渐完善。

开源组织

OCP

说到开源组织必须提一下OCP ，SONiC也是OCP项目中最有影响力的项目之一。另外SAI提供了多芯片的能力，平台相关的还有ONL、ONIE。

ODCC

国内开源组织最有影响力的应该是ODCC（开源数据中心委员会），ODCC是国内最大的开源组织，每年都会发布很多技术白皮书和各种标准，目前有6个工作组，其中网络工作组中有一个最大的项目是凤凰项目。

凤凰项目
凤凰项目2018年发起，是针对白盒交换机的专题项目，目前发布了SONiC的凤凰发行版。凤凰发行版经阿里测试认证，下载安装到对应的白盒设备中，就可以直接运行，降低了白盒交换机的门槛。今年凤凰项目又发布了基于SONiC的北向API标准，感兴趣的可以到SONiC的官网进行下载。

国内白盒交换机生态

那么国内的白盒交换机生态到底如何呢？实际上国内有非常多的ODM厂家可选，这是北美所没有的宝贵资源，也是我们的优势。而且现在国家推动新基建，新基建中最主要的是数据中心建设，因此会是一个巨大的机会窗口。

另一方面中美贸易的摩擦促使很多用户有国产化的需求，现在可以说中国的白盒交换机到了天时地利人和的时期，王永灿大胆的推测，2020年是中国白盒交换机的元年。

最后王永灿提出了几点关于SDN与白盒交换机方面的问题， 目前SDN主要被用在虚拟网络中，在数据中心物理网络的发展方向一直是”傻大粗”，那么在白盒交换机的推动下，数据中心的SDN会怎么发展呢？SDN中的S（software）到底是什么？一定是集中控制的controller吗？也期待您在留言区与我们互动，发表您的观点。

视频回放：2020 SONiC产业生态研讨会。