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网络作为数字化转型的基础设施中举足轻重的核心角色，过去10年在以“转控分离”、“控制平面松耦合”等理念倡导的SDN浪潮下，不断发展与演变，充分释放了信息技术的生产力。如今5G、AI、大数据等新基建元素给网络带来了新的挑战与机遇。
AI网络成为近年来网络发展趋势，新华三顺势而为面向AI发布下一代网络架构—先知网络架构（SeerNetwork Architecture）简称SNA（如图1所示）。
图1 下一代网络架构SeerNetwork Architecture
SNA网络融入网络分析器SeerAnalyzer、统一网络控制器SeerEngine、统一网络编排SNA Center平台以及全部网络节点设备。
SNA网络架构构建了包括网络数据采集、数据分析、AI决策与保障、自动化部署和配置发放的闭环网络系统，同时纳入深度纵向安全。SNA在业务模型上一方面实现了数据中心组件SeerEngine-DC、园区组件SeerEngine-Campus、广域网组件SeerEngine-WAN的统一融合，还能完成跨场景编排融合、AI网络端到端运维保障；另一方面实现传统网络与SDN网络的融合，能够向用户提供一种设计、仿真、部署、保障整链路、全流程的下一代网络架构。
了解SNA网络架构需要从架构基础和通信实现两个方面进行。
SNA整个闭环网络架构，实现的第一步是构建统一平台（容器、微服务），由SNA Center配合SNA Installer产品共同实现，以SNA三机单场景控制器举例（如图2所示）。
图2 SNA Center与SNA Installer
简单类比硬件产品的硬件，Comware，产品软件包（路由、交换产品）三层设计，SNA基础架构分为物理服务器，SNA Installer、SNA Center+组件三层。
SNA Installer包含H3Linux操作系统以及相关容器化的基础软件包组合。安装在物理服务器上，由多台Master+Work节点组成（此处仅描述三台Master节点）SNA集群，提供容器化平台部署能力与集群能力。
SNA Center在SNA Installer集群上进行部署与安装，提供数据持久、统一认证、UI、业务组件部署、消息队列注①、日志、授权、备份恢复基础功能。
控制器、先知分析器等以热插拔组件形式安装在SNA集群上，同时共享SNA Center提供的公共基础组件功能。
注①：SNA Center从E1108软件版本开始取消SNA Center产品的MQ子产品。
SNA Center产品作为SNA网络架构的核心产品，其自身依托容器技术，在kubernetes的编排下形成典型松耦合微服务架构。对整个SNA网络架构以及组件提供相关基础功能（如图3所示）。
图3 SNA Center内部服务结构
SNA架构包含：DC组件服务，提供数据中心控制器组件服务。Campus组件服务，提供园区网控制器组件服务。WAN组件服务，提供广域网控制器组件服务。Analyzer服务，提供分析器服务。SNA Center产品包含WEB服务，提供页面访问服务，组件部署服务，以及UI业务配置服务、业务编排服务。Log分析服务提供日志的检索与备份功能。Log服务提供业务组件日志存储与备份功能。DB服务提供数据库存储服务和一致性服务。消息服务注 提供消息同步和事件服务。负载均衡服务，提供L4、L7层负载均衡，满足集群内各组件间的可靠性和并发性要求。认证服务，提供统一的用户认证，用户授权，以及License服务。整个SNA Center北向提供统一API接口与云平台对接完成云平台Neutron功能实现。
单台SNA服务器上产品，工作负载，POD的关系（如图4所示）。
图4 单台SNA服务器上产品，工作负载，POD关系图
以SNA三机单场景控制器中第一台服务器为例，一台SNA服务器上，包含是三个产品分别是SNA Center，DC，vDHCP。其中SNA Center产品包含7个子产品（如表1所示）。
产品名称 | 产品组 | 产品组件 | 功能描述 |
SNA Center | Pxc | Pxc | 提供数据持久化服务 |
Iam | Ambassador | 提供统一网关功能 | |
Redis | 提供缓存数据功能，支持数据的高效读取和HA处理 | ||
cas-server | 提供认证服务功能 | ||
Iam | 提供用户管理及认证客户端功能 | ||
snacenter | snac-be | 提供后台基础服务 | |
snac-ui | 提供UI图形化操作界面服务 | ||
snac-deploy | 提供组件部署功能 | ||
mq注① | Mq | 提供高效的微服务间通信功能 | |
log-center | Es | 提供日志存储功能 | |
Log | 提供日志服务 | ||
logstash | 提供日志过滤功能 | ||
log-globaltask注② | 提供日志清理功能 | ||
filebeat | 提供日志收集功能 | ||
licc | Licc | 提供license功能 | |
backuprecovery | backuprecovery | 提供备份恢复功能 |
表1 单台SNA服务器上SNA Center与子产品表
与SNA Center平行产品还包含harbor容器镜像管理产品，和kubernetes内部组件产品，以及DC控制器组件产品，vDHCP产品（三台主机中仅2台存在vDHCP组件），vBGP产品（SNA Center后续支持混合Overlay方案时增加的新组件）。
SNA Center产品不断优化微服务结构，不同版本的工作负载和POD数目可能存在细微差别，以当前版本为准。
注②：log-center子产品从E1108开始新增log-globaltask子组件，提供日志清理功能。
SNA网络架构中不同产品之间，POD之间，SNA组件与网络节点设备，用户与SNA Center均存在通信过程，SNA络架构针对不同产品通信特点采用不同的通信方式，确保组件间通信最优，组网适应性最强。
标准Kubernetes POD之间通信，分为单主机容器与跨主机容器网络通信两种。单主机容器通信包含host类型，bridge类型。跨主机容器网络通信包含macvlan类型， calico类型。详细对比如图5所示。其他类型SNA Center不涉及，故不作详细介绍。
图5 kubernetes四种典型网络通信方式对比
SNA Center及其组件采用了不同的网络通信方式，参考举例说明如图6所示。
图6 SNA Center四种通信方式与组件情况
图6中包含四种通信方式。
ambassador：calico方式。容器启动时，分配一个eth0网卡，与服务器cali xx（xx为随机命名）的网卡，两张网卡通过veth pair进行连接。cali xx网卡连接内核网络协议栈。容器内默认路由与网关ARP情况如图7所示。
[root@sna01 ~]# docker exec -it 7162b7bfe5dc "route"
Kernel IP routing table
Destination Gateway Genmask Flags Metric Ref Use Iface
default 169.254.1.1 0.0.0.0 UG 0 0 0 eth0
169.254.1.1 * 255.255.255.255 UH 0 0 0 eth0
[root@sna01 ~]# docker exec -it 7162b7bfe5dc "arp"
? (169.254.1.1) at ee:ee:ee:ee:ee:ee [ether] on eth0
图7 容器内默认路由与网关ARP情况
容器通信时，IP地址为自己网卡IP，目的MAC为全e的MAC，源MAC为网卡真实MAC。
发往cali xx网卡后，执行三层转发查询物理服务器默认路由从主机网关发送报文，目的MAC地址封装成对应网关的MAC地址。从物理服务器eth0发送。
回程报文进入物理服务器eth0之后，查询主机路由与cali xx网卡接口进行转发。并进行一次源MAC替换成全e的动作将报文发送到容器内。
SNA Center的7个子产品全部采用Calico方式与外界通信。
redis：host直通。容器直接监听物理服务器物理网卡对应端口共享主机网络空间。
harbor：bridge直通，无bridge上行口。Harbor仅作为本地服务器镜像仓库管理，无需与外界通信，故直接采用bridge方式实现。
DC组件以及vDHCP组件：macvlan+calico方式。由于业务需要DC组件以及vDHCP需要同时与设备以及SNACenter内部容器通信，所以相关容器分配了2张网卡。通常我们将组件与设备通信的网卡称为南向网卡与IP，将DC组件与SNA Center交互通信，WEB配置的网卡称为北向网卡与IP。DC组件南向网卡通信方式与ambassador一致采用calico方式。南向网卡通信采用macvlan方式，通过veth pair进行直接连接到物理服务器的对应网卡中，并与物理服务器命令空间隔离。vDHCP与DC通信模型一致。
SNA网络架构中通信过程需要区分出北向通信与南向通信。南向通信方式较单一，即采用macvlan方式直接与网络设备进行通信。北向通信时通信过程涉及到iptables NAT表的多链之间转换，以ambassador为例描述详细过程，如图8所示。
图8 SNA Center四种通信方式与组件情况
Ambassador微服务Service IP类型为Node Port类型，全部POD仅ambassador采用此类型，其他微服务采用ClusterIP类型。直接访问实现步骤如下：
1. 用户向SNA集群IP发起http类型端口为10080的网页访问。
2. 请求到达物理服务器网卡之后匹配iptables NAT表的KUBE_NODEPORTS链（tcp，目的端口10080），执行动作送往KUBE-XLB-UYY6KTZNRO3IRC2X链继续处理，以及通过KUBE-MARK-MASQ标记为0x4000。
3. KUBE-XLB-UYY6KTZNRO3IRC2X两个匹配条件分别是：
匹配源IP为任意IP执行一个跳转到KUBE-SEP-YROBRDH6U3VXB2OC链动作
匹配源IP为IP177.177.0.0/16的0 IP执行跳转到KUBE-SVC-UYY6KTZNRO3IRC2X动作
用户访问一般源IP为客户的IP地址，故命中第一个条件。前往KUBE-SEP-YROBRDH6U3VXB2OC继续转发。
KUBE-SEP-YROBRDH6U3VXB2OC匹配条件为匹配任意IP执行一个DNAT到177.177.52.82:80完成单向通信。
回程时步骤：
1. ambassador容器发出对应目的IP为用户IP的回程报文。
2. 匹配KUBE-SEP-YROBRDH6U3VXB2OC链，并设置标记0x4000。
3. KUBE-POSTROUTING中抓取对应0x4000标记报文，执行SNAT动作回程经过上述一个来回完成一次通信过程。
整个通信过程与Linux iptables NAT表以及相关链密切结合，动作为kubernetes自动下发，无需人工干预自动完成通信与地址转换，标记工作。
POD间另外一种通信方式是通过POD的Cluster IP类型的Service IP通信，改方式与ambassador通信类似，区别在于链表设计了负载均衡过程，通过链表实现内部流量负载。
SNA网络架构与上一代控制器产品仅需要几个地址存在差异，进行组网时需要进行细致规划。
SNA网络架构中涉及到的IP地址类型如表2所示。
类型 | 数目 |
SNA Center主机 | 3+N（N=work节点数目） |
集群内部虚IP | 1（32位） |
北向业务虚IP | 1（32位） |
Service IP地址池 | 一段16位子网 默认10.96.0.0/16 |
容器IP地址池 | 一段16位子网 默认177.177.0.0/16 |
组件南向网络 （DC，Campus，vDHCP，vBGP） | 网络及其子网网段 推荐32个地址池 |
表2 SNA网络架构中涉及到的IP
SNA Center主机：服务器物理口/Bond口地址，数目等于3+N，N=Worker节点数目。
集群内部虚IP：1个（32位掩码），通常与SNA Center主机地址同一网段。
北向业务虚IP：1个（32位掩码），通常与SNA Center主机地址同一网段。
Service IP地址池： 通常一段16位掩码子网， 默认10.96.0.0/16。地址内部使用，仅跟管理网地址冲突才需要更换。
容器IP地址池：通常一段16位掩码子网，默认177.177.0.0/16。地址内部使用，仅跟管理网地址冲突才需要更换。
组件南向网络（DC，Campus，vDHCP，vBGP）：用户创建的网络中占用IP地址。可选与SNA Center主机同一网段，组件地址从“组件>组件>网络配置”从分配。如图9中的网络：
图9 SNA Center组件>组件>网络配置 网络配置情况
地址规划时通常采用如下方案：
方案一不区分南北向：172.16.0.0/27，IP地址富足分配1个27位掩码地址用户组件南向网络，IP地址紧缺，后续组件扩容需要考虑IP地址数目问题。
类型 | 数目 |
SNA Center主机 | 172.16.0.1-3 |
集群内部虚IP | 172.16.0.4 |
北向业务虚IP | 172.16.0.5 |
Service IP地址池 | 一段16位子网 默认10.96.0.0/16 |
容器IP地址池 | 一段16位子网 默认177.177.0.0/16 |
组件南向网络 （DC，Campus，vDHCP，vBGP） | 子网配置172.16.0.0/27,地址池将1-5地址剔除 推荐32个地址池 |
表3 SNA网络架构方案一IP地址规划
方案二区分南北向共用网卡：172.16.0.0/27，10.10.10.0/24（南向组件，结合南向网络配置VLAN进行区分）。
方案三区分南北向不共用网卡：172.16.0.0/27，10.10.10.0/24（南向组件，结合不同物理网口可以实现物理隔离）。
上述三种方案为常见三种SNA Center组网规划，示意图如图10所示。
图10 SNA Center组网规划示意
数字化转型过程不能一蹴而就，整体架构演进过程中SNA网络架构凭借其灵活弹性，稳定可靠的特征，满足了各个组件的敏捷迭代。它是打开智能网络未来的一把钥匙。
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