容器时代的网络

Lori Mac Vittie杰出工程师兼首席技术布道师 | F5

过去几年，随着虚拟化以及如今的容器化提高了任意给定硬件上的应用密度，我们开始将注意力集中在管理东西向流量的挑战上，而不再是南北向流量。

如果对数据中心流量模式还不太熟悉，不妨回顾一下：南北向流量是指用户到应用、客户端到服务器，或进出数据中心的流量。东西向流量是指服务器到服务器、应用到应用、服务到服务，或仅在数据中心内部传输的流量。

随着用户、应用和物联网设备不断增加，南北向流量模式也会受到影响。所需的用户与应用连接越多，南北向流量就越大。东西向流量则受应用架构和基础设施技术影响。将虚拟化、容器等技术与微服务等新兴架构结合使用时，需要相互通信的“应用”或“服务”数量会呈指数级增长，而这些通信必须覆盖整个数据中心。

总体而言，应用架构及其基础设施越分散，东西向流量就越大。

应用“合理配置”趋势进一步加剧了这一增长。容量规划不再以增长预测为依据，而是根据当前需求再预留少量余量来确定容量。随着自动扩缩容等技术日趋成熟，我们能够更高效地利用资源，减少闲置的计算和网络资源，避免其消耗预算却无法产生相应价值。顺便一提，这正是私有云的优势之一：通过面向服务的资源调配和管理，实现资源的实时使用，从而更充分地利用原本会被浪费性闲置的资源。

不过，我有些跑题了。重点是，在架构和技术的推动下，东西向流量的增长速度很可能超过南北向流量。

过去20年来，应用架构和技术的每一次重大变革，都会在“网络”中引发相应变化。这是因为，无论流量流向何方，都需要由网络进行管理。无论是东西向还是南北向流量，也无论是虚拟环境还是物理环境，都需要借助网络确保流量从当前位置到达目标位置。

如今，微服务推动应用拆分，导致东西向流量进一步增长。网络应如何应对？更确切地说，网络中的服务应如何响应，才能提供向用户交付应用所需的关键功能（可用性、安全性和优化），并满足日益增长的应用间交付需求？

影响一：向应用迁移

显然，这个问题的首要答案是：与应用紧密关联的服务必须移至更靠近应用的位置。这些服务不能继续位于南北向流量模式的边缘，却为主要通过东西向流量模式使用它们的应用提供服务。这会造成网络资源利用效率低下，而由此产生的路由模式也会增加应用通信延迟。因此，我们开始听到“长号式路由”和“发夹式路由”等流量模式术语。它们描述的是这样一种网络路由：流量离开一台计算机，向北穿越网络，然后再返回同一台计算机。这种延迟会转化为实际的业务成本，包括生产力下降（“请稍等，我的‘电脑’今天有点慢”），以及消费者放弃购物车和Web应用的情况增多。这正是我们希望避免的情况；如果流量是东西向的，服务就应位于相应的数据路径中。

影响二：运维兼容性

第二个答案是，负载均衡和Web应用安全等服务必须能够以与运营环境兼容的形式部署。换言之，我们不会在每个新出现的应用（或微服务）前都部署网络硬件。因此，承载这些服务的平台必须采用虚拟化或容器化方式，才能在运营层面与新兴架构和技术兼容。此外，这些平台还必须支持编程，并提供API和模板，以便采用面向DevOps的方法进行配置和管理。无论是应用服务还是网络服务，都需要支持编排。如果SDN能够与基础设施和应用运维环境中的主流工具及框架集成，也可以满足这一需求。

影响三：架构至关重要

第三个答案是，架构比以往任何时候都更加重要。虽然可以将网络服务与其应用部署在同一主机上，但这并不意味着应该这样部署。具体部署位置需要慎重考虑，具体取决于服务的类型，以及它将如何与其他服务（及服务实例）交互。例如，设计不当的负载均衡可能会产生可怕的流量模式，造成不必要的延迟；而延迟会直接影响企业的利润或亏损。在这种情况下，如果部署服务的主机发生任何故障（硬件、软件、网络或存储），都会导致停机，而且后果严重，因为负责确保应用可用的服务也会随之中断。在高度分解的应用架构（微服务）中，如果这些应用之间存在高度依赖，后果可能是灾难性的。

需要从架构层面审慎考虑，确保不会因为最显而易见（也最容易实施）的方案颇具吸引力，而忽视性能和可用性方面的良好实践。

网络建设仍需以架构设计为核心

网络建设始终是一项架构工作。它并非只关乎设备形态，设备形态只是帮助您更快、更高效地将网络资源部署到所需位置的一种方式。真正的关键在于这些资源的部署位置，以及这会如何影响技术栈上游的各个环节，包括网络服务、应用服务、应用性能，并最终影响业务的成败。

在容器、虚拟化和云时代，网络不仅关乎运维，也同样关乎架构。

关于作者

Lori Mac Vittie杰出工程师兼首席技术布道师 | F5

Lori MacVittie是F5首席技术官办公室的杰出工程师兼首席技术布道师，在应用交付、自动化战略和基础设施领域拥有深厚的专业知识。无论是为AI智能体定义防护机制、剖析脆弱的多云架构，还是探索可扩展系统的极限，她都善于化繁为简。她在应用开发、IT架构以及网络和系统运维领域拥有30多年的行业经验。加入F5之前，她曾担任技术编辑，并因出色表现获得奖项。 MacVittie拥有计算机科学硕士学位，著述颇丰，出版作品涵盖安全、云和企业架构领域。她还热衷于桌面游戏和电子游戏，并且对奶酪有着毫不掩饰的鲜明见解。

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