10月17日,2018年开放数据峰会(Open Data Center Summit 2018,下文简称ODCC)数据中心网络分论坛在北京国际会议中心举办。ODCC关注数据中心产业的各个方面,从国家政策和法规,到地方制度和项目,从产业全局发展到具体技术落地,从尖端热点技术到传统行业推广,从国内到国际,从宏观到微观,全力推动中国数据中心产业发展。

陈刚

以下是百度资深系统工程师陈刚的演讲实录:

大家下午好,我是百度系统部的陈刚,很高兴有这样一次机会分享一下百度在IPv6方面的思考和实践。我的演讲题目是“IPv6为网络做减法”,这里的中心词是“减法”。我们希望通过IPv6能使网络更简单、更高效的工作,而不是把IPv6当成附属品,让网络背负更重的包袱。

我主要是从三个方面给大家介绍,第一部分是对IPv6整体概念的理解,第二是说一下百度IPv6过渡思路和进展,第三是探讨一下百度在IPv6单栈数据中心的部署经验。

首先从业务角度来看一下IPv6的需求,对IPv6有需求的业务模型来自三类。第一类是 D2D、C2C,是人与人、机器与机器的通信,会有大量直接通信的需求,IPv6是这种业务通信的必要基础。

第二类C2S的模型是比较常见的,我们遇到比较多的问题是消除共私有地址一对多关系,利用IPv6来唯一标识每个用户,把客户体验做一个提升。

第三类是S2S业务模型,要求集群具备高度东西向扩展能力,随着AI计算力需求的增加,数据中心规模也在不断加大,为了解决可拓展性,其实IPv6是一个比较好的选择。

几个业务模型同时也代表了未来通信的主要场景,总体来讲,业务发展需要IPv6技术引入。

这一页,从整体IPv6的协议来看一下。IPv6协议在设计之初也希望做到高效和简单。比如IPv6包头设计,去除了IPv4中需要复杂计算的字段Checksum,并且把IPv4变长的包头改变为IPv6定长包头,更加方便机器运算的时候做高效、简单的处理。

第二方面协议上也做了一些减法,IPv4中组播、主机解析等要有自己的协议,在IPv6统一通过ICMPv6实现,并且实现了即插即用的配置。

第三方面也是IPv6的初衷,就是数据通信的End-to-End Principle。从互联网第一天诞生的时候这是很重要的一个原则,IPv6是达成这样一个原则的基础。

百度认识IPv6方面,我们希望秉承IPv6的设计初衷,能在整个设计上让网络变得更加简单一点。现在IPv6的过渡技术从兼容性角度出发的话,双栈是很自然选择。但通过我们的分析,双栈也是在OPEX和CAPEX引入代价大的一种过渡技术。OPEX主要集中在对两种网络协议栈的运维,所有的工具都要针对两个协议栈来设计,非常复杂。CAPEX的设备的物理资源消耗,功能要求也需要两套,设备成本实际上是增加的。所以我们看到了这样的趋势,百度希望用网络带动业务,利用单栈技术把网络的扩展性做起来。在IPv6过渡策略中,双栈仅仅是试验态,生产环境可能会绕过双栈阶段直接进入到单栈的阶段。所以从网络后端来讲,无论是IPv4、还是IPv6,都是唯一存在的,不会共同存在。

前面说的是一些思路,接下来介绍一下百度目前IPv6进展。百度在IPv6积累得比较早,2012年就开始了,尤其是到了今年通过国家工作指导,对IPv6起到了加速的作用。目前来讲我们在四个方面有了一些进展。

1.运营商多线接入,三大运营商IPv6的接入。

2.系统平台研发,包括DNS、流量调度平台,平台实现对IPv6的支持。

3.示范应用落地,搜索业务、手机业务、地图业务都将开通IPv6服务。

4.云计算IPv6,今年50%的产品支持,到2020实现产品的全面支持。

对于为网络做减法的思路,我们总体来讲把网络分为了两个部分。At-Wild是外部网络,服务于用户眼球,这部分网络的接入情况很难掌握的,比如说用户IP地址分配,互联网没有办法管控。在这种条件下,希望在网络上有巨大的兼容性,只能是用双栈的方式保证它的整体兼容性。

第二部分,On Control是内部网络。这部分网络由自己来控制,包括数据中心内部有一些南北向和东西向流量的交互,这时候追寻是简单和效率。我们将采用单栈的方式。比如说有一些新的机房,设备功能和业务部署都比较适合IPv6单栈的引入。那么有些老的机房,可能是因为历史原因、业务原因,这时候你要强硬的增加IPv6支持的话,从整个设备改造成本和网络运营成本来讲都是比较困难的,这时候不如维持在IPv4单栈的运营。

总体而言,我们能管控的部署尽量采用单栈部署,保证网络效应是简单性的,保证运维高效和业务的达成。

这一页主要向分享一下为什么采用IPv6单栈。

第一方面,IPv6从整个协议设计来讲,大的优势还是地址空间,怎么样能大化IPv6空间优势呢?唯独单栈可以把地理空间优势发挥出来。在这个方面,如果采用双栈,还是会时时刻刻面对IPv4带来的短板效益。另外一方面,数据中心采用IPv6的话,可以把整个互联网地址都一对一映射到数据中心,能够可控地、可灵活地做IPv4/IPv6网络交互,这一点是比较有吸引力的。

第二方面在IPv6过渡中,业务有了IPv4地址要迁移到IPv6很困难,长尾效应很强。IPv6应用必须在最初就运行在IPv6协议栈上,在IPv6单栈环境发展IPv6业务。

第三方面IPv6 only改造不仅仅是业务逻辑改造,还需要各种配套组建,包括服务监控、网络运维等等,需要一个一个去攻关。

在具体网络部署,百度在IPv6路由组织,例如/48、/56、/64路由发布的原则、路由协议多拓扑的开启等做了大量工作;在IPv4/IPv6转换上,进行了对无状态翻译技术探索;在IPv6-Ops上,对MTU、ND安全上进行了细节设计。这一页信息量比较大,时间关系就不展开了,有兴趣的话,我们可以线下交流。

另外对于业务的需求,IPv6的平台功能是业务过渡对基础,比如字典功能、威胁检测、日志功能等。在业务逻辑改造中,需要完成IPv4 hard code、IPv4 literals等内嵌IPv4信息的改造,以及IPv6环境下性能调优,比如Happy Eyeballs技术应用。最后,还有就是业务组件之间的依赖,这块是比较错综复杂的,因此IPv6重点是发展新应用,老应用利用过渡技术做兼容。

我们在IPv6工作推进中也发现了一些技术挑战,比如说IPv6网络基础设施如何不断完善,设备IPv6功能如何不断加强,还有就是在某些IPv4、IPv6共存场景下,对网络设备能力的评估。

最后,我总结一下,有四点:

一是我们希望利用单栈让自己的网络保持在比较高效、简单的水平上。

二是IPv6已经发展了很长的时间,在这个时间点需要有更多有IPv6倾向性的最佳实践来推进IPv6工作。

三是IPv6可能缺乏Killer的应用,但IPv6的地址空间、端到端通信等特性将会孵化出更多的新应用。

四是百度本身是技术驱动的公司,也是比较开放的,也希望和业界同仁互相交流IPv6技术。

我的演讲就是这些,谢谢。

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