基于SDN架构的高能物理数据传输虚拟专用网络研究与建设 SDN@IHEP For HEP Data 齐法制(Fazhi.Qi@ihep.ac.cn) 高能所,计算中心 2013.7.10 @大连

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北京正负电子对撞机BEPCII/BESIII 拥有大量计算、存储资源的本地计算网络环境 2018/12/9 高能物理实验数据的传输需求 LHC ATLAS, CMS中方合作组负责单位 >15PB/年数据; 国际合作数据共享 AMS 太空宇宙线实验 2011年5月19日安装到国际空间站 5月20/21日开始从CERN向高能所传输数据，并在高能所开始数据分析 >100GB/天 北京正负电子对撞机BEPCII/BESIII 大型国际高能物理实验 36个国内外科研单位 >5PB原始数据 国内/国外合作单位数据共享 CSNS 2000 CPU计算 >1PB 数据存储 高速网络连接 羊八井宇宙线实验 中日、中意国际合作 >200TB/年 原始数据 北京-西藏羊八井专线网络 国际/国内合作单位数据共享 大亚湾中微子实验合作 中美重大科研合作 >500TB/年 原始数据 北京-深圳大亚湾专线网络 合作与共享！ 拥有大量计算、存储资源的本地计算网络环境 跨地域的海量数据共享和交互 *

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高能所内部网络环境 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 6

高能所广域网

CSTNet & CERNet Qi,Fazhi/CC/IHEP

CSTNet2 & CERNet2 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 9

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更高效率、更高性能、更好容错和可管理性、更高性价比 面临的问题 数据传输 网络带宽／费用！ 网络故障处理与协调 服务级别无法保证 …… 数据中心内部 设备数量的急剧增长 网络架构的演变（二层） 更高效率、更高性能、更好容错和可管理性、更高性价比 Qi,Fazhi/CC/IHEP

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SDN（Software Defined Network）：软件定义网络 传统网络设备紧耦合的网络架构被拆分成应用、控制、转发三层分离的架构。控制功能被 转移到了服务器上，上层应用、底层转发设施被抽象成多了逻辑实体

SDN Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 14

SDN应用发展 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 15

SDN优点 统一试图 高利用率 快速故障修复 平滑升级 弹性计算 对整个网络架构实现统一的查看，从而简化配置、管理和优化。 集中化的流量工程使得我们能够有效地调整端到端的流量路径网络资源的高效利用 快速故障修复 链路、节点故障都能实现快速修复 系统能够快速的聚合网络资源，实现平均分配 对于一些网络行为可进行预测 平滑升级 控制平面和转发/数据平面的分离可以做到软件平滑升级 保证没有数据丢包或者性能衰减 弹性计算 大规模的计算、路径分析都被集成在控制器中(软件＋X86服务器） Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 16

SDN @IHEP Qi,Fazhi/CC/IHEP

SDN @IHEP关键技术 用户端网络环境 数据交换承载网络 边界路由/交换设备 控制器 应用 支撑平台 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 18

用户端网络环境 第一步 第二步 维持现有网络结构和环境不变 传统网络环境 数据中心内部网络SDN化 应该是SDN推进的重要和可行的方式之一 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 19

数据交换承载网络 IPv4网络环境 IPv6网络环境 最简单方案 资费高 目前为止免费 良好的带宽（>800Mbps) L2VPN 实现IPv4OverIPv6的数据传输 维持目前的用户端网络环境不变 硬件化（工控机） 部署方便、使用方便 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 20

边界路由/交换设备 支持OpenFlow协议 厂商支持 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 21

控制器 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 22

应用软件 数据传输系统 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 23

支撑平台 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 24

理想架构 高能所 合作单位 合作单位 合作单位 合作单位 合作单位 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 25

当前进展 完成IPv6链路优化和测试 完成L2VPN开发、测试与部署与硬件化 控制器平台开发与建设 OpenFlow交换机 优化IHEP-CSTNET 10G IPv6链路 同高校点对点测试达到800Mbps 完成L2VPN开发、测试与部署与硬件化 网络效率达到85％ 移植到网络设备中(硬件化) 控制器平台开发与建设 NOX：拓扑发现、路径选择、负载均衡 已经发布了5个版本 OpenFlow交换机 已经投入6台SDN交换机 Application开发（数据传输系统） 基于SCP、GridFtp…… 兼容之前的数据传输系统，但是控制器提供面向应用的API

小结 SDN@IHEP 针对高能物理应用需求 基于现有IPv6网络环境 实现数据传输的高性能和高可靠性 得到国内合作单位的支持与帮助 一期目标很快实现（期望更多单位的参与） 理想目标道路漫长 应用需求是创新的原动力！ Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 27

谢谢大家！ 感谢高能所高性能计算网络实验室的同事们 部分资料来自内部技术报告 感谢山东大学和上海交大的积极参与！ Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 28