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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
高能所,计算中心
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Outline 需求 现状 问题 小结 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 2
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Outline 需求 现状 问题 小结 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 3
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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
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高能所广域网
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CSTNet & CERNet Qi,Fazhi/CC/IHEP
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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
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SDN Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 14
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SDN应用发展 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 15
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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
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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
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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
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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
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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
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控制器 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 22
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应用软件 数据传输系统 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 23
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支撑平台 Qi,Fazhi/CC/IHEP 2018/12/9 - 24
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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
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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
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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
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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！
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