騰訊DCI——面向服務 應云而生

  筑基煉己，提升網(wǎng)絡核心能力

  近幾年來，騰訊DCI經(jīng)歷了幾次重要的演進。網(wǎng)絡的本質是為業(yè)務提供支撐和服務，所以網(wǎng)絡的演進也應由需求驅動而非技術驅動。過去五年騰訊基礎網(wǎng)絡需求的最大變化，來自于服務對象的變化。基礎網(wǎng)絡所支撐的，從以產品導向為主的To C自研業(yè)務，逐漸變?yōu)橐孕枨髮驗橹鞯摹o B的公有云業(yè)務。兩類業(yè)務各自特點的不同，直接導致了對網(wǎng)絡需求的差異?？蛻羝谕覀兲峁┮粡堎|量盡量好、成本盡量低的網(wǎng)絡，并且能夠根據(jù)需求隨時交付。相信很多網(wǎng)絡工程師都因為這樣的需求而產生過焦慮。

  我們并不質疑需求的合理性，這個問題的矛盾實際是過去傳統(tǒng)網(wǎng)絡的演進無法匹配業(yè)務的發(fā)展速度而引起的，伴隨而來的是一次次運營事件和客戶抱怨。我們進行了深入的復盤和反思，總結了網(wǎng)絡核心能力三要素——質量，成本，效率，并針對這三個要素對DCI網(wǎng)絡進行了系統(tǒng)的優(yōu)化：

  對全網(wǎng)數(shù)通設備、傳輸設備、線路的性能和可靠性進行專項攻堅提升;

  優(yōu)化變更管理和監(jiān)控流程，確保所有網(wǎng)絡操作一旦觸發(fā)異常可被第一時間定位并恢復;

  網(wǎng)絡架構優(yōu)化，推出全新DCI架構B2，采用多平面+分域網(wǎng)絡設計，集中式+分布式的SDN控制調度，簡化網(wǎng)絡的同時有效控制了DCI故障的爆炸半徑;

  自動化運營能力提升，基于自研NetOps自動化運營平臺，通過配置建模、代碼化架構發(fā)布和管理、全流程自動化下發(fā)等方法，實現(xiàn)了對網(wǎng)絡配置、變更的完全可控;通過立體監(jiān)控、優(yōu)雅隔離、灰度恢復等手段實現(xiàn)了快速故障定位和自愈。

  當我們信心滿滿的迎來2021年時，我們卻被一些“個性”的需求難住了。21年初，某云上客戶需要使用騰訊會議舉行一場重要的跨國視頻會議，需要網(wǎng)絡側為該用戶的會議業(yè)務流量在穿越DCI時提供最高的可靠性保障;某游戲加速類客戶提出騰訊云國內外多個邊緣數(shù)據(jù)中心到核心數(shù)據(jù)中心需要提供極低的網(wǎng)絡時延，這意味著DCI需要專門針對這類客戶提供定制化的網(wǎng)絡加速……我們突然發(fā)現(xiàn)網(wǎng)絡面對的需求，不再是單純的討論網(wǎng)絡整體的質量效率成本，而是需要針對不同客戶提供靈活的、定制化的網(wǎng)絡服務。網(wǎng)絡核心能力三要素也需要進行一個重要的補充——差異化服務。

  分層解耦，開放靈活的網(wǎng)絡服務

  騰訊云早在2018年就推出了提供全網(wǎng)互聯(lián)服務的云聯(lián)網(wǎng)(Cloud Connect Network，CCN)產品，為客戶提供云上私有網(wǎng)絡間(VPC)、VPC與本地數(shù)據(jù)中心間(IDC)內網(wǎng)互聯(lián)的服務，具備全網(wǎng)多點互聯(lián)、路由自學習、鏈路選優(yōu)及故障快速收斂等能力。幫助客戶輕松構建極速、穩(wěn)定、安全、靈活的全球互聯(lián)網(wǎng)絡。

  云聯(lián)網(wǎng)對客戶的網(wǎng)絡意圖進行轉譯解析，拆分成不同的網(wǎng)絡任務執(zhí)行，極大的簡化了客戶對于云上網(wǎng)絡的運維復雜度。但在物理網(wǎng)絡層執(zhí)行時，受限于傳統(tǒng)數(shù)通網(wǎng)絡設備的種種限制(如相對固化的軟硬件實現(xiàn)，性能規(guī)格限制等)，很難實現(xiàn)細粒度的差異化服務，而傳統(tǒng)的基于業(yè)務優(yōu)先級的QoS能力，已經(jīng)遠遠無法滿足公有云百萬級客戶的個性化需求。所以，我們需要一款對上可以與云聯(lián)網(wǎng)聯(lián)動，對下可以按客戶粒度進行精細化調度，并且直接參與報文數(shù)據(jù)轉發(fā)的，可以快速靈活迭代的網(wǎng)絡產品。符合這些特點的，就是一款騰訊自研NFV產品，我們把它命名為vDCI。

  vDCI產品的誕生，也標志著騰訊DCI從SDN時代正式演進到了SDN+NFV時代。

  這是一張vDCI產品的落地場景圖，vDCI在接收到從數(shù)據(jù)中心發(fā)出的流量后，通過Overlay技術為每個客戶構建一個獨立的專屬網(wǎng)絡平面，并在專用平面內基于客戶的不同業(yè)務類型進行精確匹配和靈活的按需調度，同時確保不同客戶間互不影響。

  vDCI作為騰訊DCI的流量出入口，通過隧道技術在低時延、高質量、低成本網(wǎng)絡路徑間進行精細化的選路調度;同時也通過vDCI這個虛擬平面，將個性化的業(yè)務需求與物理網(wǎng)絡解耦，vDCI專注于滿足業(yè)務的靈活調度需求，底層物理網(wǎng)絡則聚焦于網(wǎng)絡性能和可靠性的持續(xù)提升。

  上圖展示了vDCI產品的服務能力和高可靠性能力。首先是通過高速加密隧道，實現(xiàn)多種網(wǎng)絡資源的靈活利用，同時保證業(yè)務的安全性;通過vDCI的可編程能力，支持業(yè)務自定義調度標識，幫助客戶可以按照不同的業(yè)務類型進行差異化調度選擇;同時vDCI產品通過與底層物理網(wǎng)絡在控制面和轉發(fā)面的聯(lián)動提供靈活的多級調度，客戶可以在多個網(wǎng)絡路徑中，按需選擇時延最低、成本最低或質量最優(yōu)的線路，甚至可以在不同的網(wǎng)絡中進行按需的調度和切換;最后通過騰訊自研SDN控制器和調度算法，實現(xiàn)客戶可自定義的、多維度組合的調度策略，比如“在滿足指定的時延范圍內，選擇成本最低的線路”，“在滿足指定可用率范圍內，選擇時延最小的線路”等等，以幫助公有云產品盡可能的滿足客戶個性化的網(wǎng)絡需求。

  vDCI作為一款全自研產品，除了在差異化服務能力方面的提升，在高可靠性方面也做了豐富的設計。首先是通過vDCI產品自身發(fā)送亞秒級的高精度探測報文，基于每條隧道進行實時探測，一旦檢測到異常，可以按照制定好的運營策略(異常的判定條件和運營策略均支持客戶自定義或使用騰訊云推薦值)，實現(xiàn)多級的保護切換?；趫D中展示的鏈路級、路徑級、網(wǎng)絡級三級調度能力，可按需進行端口級、設備級、路徑級、平面級、網(wǎng)絡級5級切換，以保證在異常場景下，仍然盡量滿足客戶的原始選路訴求。為客戶提供了多級快速故障自愈能力，這在傳統(tǒng)網(wǎng)絡中是非常難做到的。截至2021年底，vDCI產品已經(jīng)完成了騰訊云全球Region的覆蓋部署，穩(wěn)定運營超過6個月，為多種類型客戶提供了定制化DCI加速服務。

  端網(wǎng)協(xié)同，打造極致網(wǎng)絡

  如果僅僅將vDCI作為DCI的流量入口，則不得不為了實現(xiàn)少部分客戶的精細化調度需求，需要將全部用戶的流量都引入到vDCI，這可能會帶來額外的成本開銷。所以接下來vDCI將通過自研網(wǎng)絡協(xié)議，實現(xiàn)數(shù)據(jù)轉發(fā)面直接與業(yè)務網(wǎng)關系統(tǒng)的對接，實現(xiàn)端側的按需引流。后續(xù)隨著Smartswitch、SmartNIC的規(guī)模上線，vDCI可以以更靈活的方式與業(yè)務進行聯(lián)動，實現(xiàn)端網(wǎng)協(xié)同調度。這也標志著DCI網(wǎng)絡系統(tǒng)從控制面到轉發(fā)面的全面開放，讓上層業(yè)務可以靈活、高效的享用底層網(wǎng)絡提供的豐富的服務能力。

  結語

  最后總結一下騰訊DCI的演進歷程，首先通過B2網(wǎng)絡和自動化運營平臺，解決了業(yè)務對于網(wǎng)絡質量、效率、成本的最基礎需求;然后通過vDCI+SDN調度算法，實現(xiàn)了為業(yè)務提供差異化服務能力;接下來基于管理面、控制面、轉發(fā)面全棧自研的騰訊DCI網(wǎng)絡平臺，通過高精度網(wǎng)絡度量和數(shù)據(jù)建模與分析，進一步深入理解業(yè)務，更好的幫忙云上客戶產生價值。