DaoliNet软件定义网络(SDN)系统-技术圈

DaoliNet是道里云公司自主研发的为基于Docker的应用平台量身打造的动态敏捷高效网络技术，DaoliNet将以全新的技术变革，通过技术开源模式，为全球Docker容器网络贡献价值。

Docker是目前最火的容器技术，而DaoliNet是一个软件定义网络(SDN)系统，其设计目的是为Docker容器提供动态、高效的链接。在Docker容器中，微服务工作负载具有轻量且短暂的性质，DaoliNet恰好适用于这种性质。

DaoliNet介绍：

顶层特点

资源高效：当容器处于相互不主动通信，但可随时切换到提供全连接性能的状态下，容器之间的连接几乎不消耗主机资源。这同容器高效利用主机CPU资源的方式相同。使用者可以从服务器资源中获得更多;

任意分布：Docker服务器可以是办公室或家中防火墙内的笔记本电脑或PC机，也可以是自建数据中心内的服务器，亦或诸如AWS的公共云中的虚拟机，跨数据中心的通信始终加密;

网络虚拟化：可以为容器选择任意CIDR IP地址，并且在物理位置改变后，容器保持IP地址不变;

使用Open-V-Switch(OVS)的纯软件实现：可提供网络功能，如分布式交换机、路由器、网关和防火墙。系统部署采用简单的即插即用。

架构

DaoliNet的网络体系结构基于OpenFlow标准。它使用OpenFlow控制器作为智能控制平面，并用Open-V-Switches(OVSes)实现数据通路。DaoliNet中的OpenFlow控制器逻辑上为集中化的实体，但实际上为一组HA分布式类Web服务代理。OVSes在Linux内核中无所不在，因此也存在于所有Docker服务器中。

在DaoliNet网络中，所有Docker服务器处于同一以太网，彼此或实际连接或VPN连接。每个Docker服务器都像虚拟路由器一样工作，所有容器工作负载都托管在该服务器上。这些虚拟路由器遵循OpenFlow技术，不运行任何路由算法。当一个容器初始化连接时，所涉及的虚拟路由器将由OpenFlow控制器实时配置，从而建立路由路径。

图1 DaoliNet的架构图

工作过程

当容器发起连接，作为源路由器，宿主Docker服务器中的OVS将给OpenFlow控制器发出一个PacketIn请求。该请求是起始容器的第一个数据包。OpenFlow控制器知晓系统中作为OpenFlow路由器的全部Docker服务器，并且可发现其PacketIN;它还可以识别另一个作为目标工作负载，并承载容器的Docker服务器。第二个Docker服务器是连接的目标路由器。OpenFlow控制器将响应一对PacketOut流，其中一个流用于源服务器，另一个用于目标服务器。PacketOut流将在两个容器之间建立热插拔路由，如图2“热插拔路由的建立”所示。

图2 热插拔路由的建立

热插拔路由一般包括3个IP跳数：(1)src-容器- src -服务器;(2)src -服务器-dst-服务器;(3)dst-服务器-dst-容器。在两个容器承载于同一Docker服务器的情况下，PacketOut流路由仅包括一跳：src-容器- dst -服务器。如图3“热插拔路由的IP跳数”所示。

图3 热插拔路由的IP跳数

当一个连接变为空闲，并大于时间阈值，热插拔路由流将暂停，同时将其删除以释放服务器资源。由于热插拔路由建立速度快，所删除的闲置连接可以在重新连接时被重新热插拔。因此作为DaoliNet路由器，Docker服务器将在无连接，无资源消耗的状态下工作。这种网络资源利用率的风格与容器利用服务器CPU的风格完全匹配，因为闲置的容器会消耗很少的服务器资源。DaoliNet是一种用于连接Docker容器的动态高效的网络技术。

用于容器的简单网络

在DaoliNet中，系统中的Docker服务器正处于一种简单的状态，即彼此之间完全独立，互不知晓。该体系结构不仅节约了资源利用率，更重要的是，Docker服务器之间的独立关系极大简化了资源的管理。扩展资源库和即插即用过程(将服务器添加到库并通知OpenFlow控制器)一样简单。在所需的路由器之间没有复杂的路由表查找和更新，也没有必要使用Docker服务器来成对地运行数据包封装协议，因为这样做不仅资源利用率低，而且会使网络诊断和故障排除工具(如跟踪路由)失效。

安装

分为安装环境准备和安装两个步骤，点击此处查看具体安装步骤

使用指南

在开始使用前，请确保系统已经完成安装过程，同时确保各个服务都正常启动。DaoliNet提供了一套命令行工具实现如下功能:

使用Group connect/disconnect由使用DaoliNet driver的Docker network创建的子网，在同一子网的容器默认连通；
在任何主机中使用connect/disconnect连接任意两个容器；
设置防火墙策略控制容器访问行为。
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