编者按：非营利性组织ON.LAB推出的SDN控制器ONOS，自问世以来便受到业界广泛关注，并在其基础上进行了多项实验。本系列分三篇对ONOS白皮书进行翻译，供各位ONOS关注者们交流学习，如有不当之处，欢迎指正。

ONOS是一个为服务提供商量身打造的SDN网络操作系统，旨在打造一个可靠性强、性能好、灵活度高的抽象层。

1.摘要

开放网络操作系统（ONOS）是首款开源SDN网络操作系统，主要面向服务提供商和企业骨干网。ONOS的设计宗旨是满足网络需求实现可靠性强，性能好，灵活度高等特性。此外，ONOS的北向接口抽象层和API使得应用开发变得更加简单，而通过南向接口抽象层和接口则可以管控OpenFlow或者传统设备。总而言之，ONOS将会：

• 使得SDN控制层具有电信级特征（可靠性强，性能好，灵活度高）
• 保证网络敏捷性
• 帮助服务提供商从现有网络迁移到白牌机
• 减少服务提供商的资本支出和运营开支

ONOS是一场业内盛宴，集聚了知名的服务提供商（AT&T、NTT通信），高标准的网络供应商（Ciena、Ericsson、Fujitsu、Huawei、Intel、NEC），网络运营商（Internet2、CNIT、CREATE-NET），以及其他合作伙伴（SRI、Infoblox），并且获得ONF的鼎力支持，通过一些真实用例来验证其系统架构。

2.服务提供商需求

随着移动设备的不断普及以及基于云的OTT服务和内容分发的兴起，导致服务提供商的网络迫切需要进行一次网络变革。服务提供商希望网络可以变得更加敏捷高效来应对指数级带宽增长所带来的挑战，同时希望能从创新型服务和新型业务模式中分一杯羹。

3.基于SDN与ONOS的解决方案

SDN问世后迅速成为实现移动性、虚拟化、云服务的技术选择。存储和计算虚拟化已经相对成熟，但是云计算技术的价值并未完全开发出来，由于它们都需要连接在网络上，通过网络与应用连接，但是网络无法满足这些新兴技术的需求，因此成了它们发展的瓶颈。

SDN的核心理念是打破竖井式结构，将控制平面与转发平面剥离。控制平面通过像OpenFlow这样的开放性协议对数据平面进行高效的管控。另外，通过解除网络硬件与软件的绑定关系使得两者可以独立演进并促使商业硬件和开源软件替代昂贵的专用硬件。利用操作系统管理网络资源并且提供管理、监控的抽象层和API接口，通过对网络设备的编程可以极大地简化运行在大量硬件平台上的创新应用和服务的开发。开放网络操作系统（ONOS）就定位于上述操作系统，并且致力于以下目标：

• 将网络应用开发者从复杂的专用硬件中解放出来。
• 让网络运营者摆脱基于专用型接口和协议的运维复杂难题。
• 解除软件与硬件的捆绑，分别独立进行创新发展。

4.为什么需要一个网络操作系统

目前已经有很多开源SDN控制器，那么为什么需要ONOS？为什么需要一个网络操作系统？过去几年来已经有几款关于软件定义网络的控制器，包括NOX、Beacon、SNAC和POX，这些控制器用于探索和诠释SDN的潜能，通过构建应用和例证已经学到了很多东西。然而，我们必须清楚这些控制器并不能用于商业化产品，这些控制器缺乏可扩展性、高可用性而且性能不够良好。再者，它们只具有比较原始的编程接口和面向设备的抽象。

这些控制器直接向网络应用发送OpenFlow消息，而网络应用直接为网络设备创建OpenFlow消息。这样看来，这些控制器更像是设备驱动。它们不具备一个完整SDN控制平台所需的可扩展性、可用性、以及性能特征。真正需要的是一个网络操作系统--ONOS就是为了满足这些需求而创建的。

一个操作系统应该具备下述功能：

• 代表资源的消费者来管理有限的资源。确保所有用户都有同样的权利，没有资源匮乏的也没有资源泛滥的，大家都能公平、合理地使用资源。
• 隔离保护每个网络操作系统用户，看上去每个用户都能访问到所有资源。众多应用和设备复用这些资源，并且能够将部分或者全部资源虚拟化让用户享用各自的OS虚拟化实例。
• 提供一个抽象层方便用户使用操作系统所管理的服务和资源，并且无需了解网络的复杂性。在不改变应用的前提下，提供灵活的机制让不同的设备极易被添加到操作系统或者接受操作系统控制管理。
• 给用户的操作系统提供外部的安全保障。
• 提供有用的服务，那么操作系统的用户就不需要创建或者重建相同的服务。

这些都是运行在网络上应用的切实需求。很明显地可以看出，控制器的概念太为局限其范围，它定位为控制一个设备。不一定提供有用的抽象，不一定能够将不同的控制器使用者隔离开来，不一定能够提供其它有价值的服务。ONOS具备一个操作系统所具备的所有功能，而不仅仅是控制器的功能。那ONOS是怎么实现这些功能的？我们主要根据服务提供商的特点进行软件架构设计。

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译自：http://onosproject.org/wp-content/uploads/2014/11/Whitepaper-ONOS-final.pdf