Uber是如何在生产环境中部署IPv6的？

《Uber是如何在生产环境中部署IPv6的？》要点：
本文介绍了Uber是如何在生产环境中部署IPv6的？，希望对您有用。如果有疑问，可以联系我们。

作者:JEAN HE

编辑:大愚若智

Uber的成长速度远远超出了IPv4的承载能力,为了更好地支持业务扩展,Uber的基础架构需要跟上用户增速的步伐,必须使用IPv6.2016年,Uber开始推行IPv6数据中心架构,通过对现有基础架构进行调整来促进业务的扩展.本文介绍了为适应Uber工程任务的成长,设计这一全新网络过程中所获得的最佳实践,以及通过对基础架构进行更新以支持IPv6过程中,Uber工程部门学到的经验.

2014年初,Uber宣布落地100个城市.而在2016年初,Uber已经遍及全球超过400个城市,不仅提供驾乘,还提供了其他类型的交通运输服务.与此同时,2015年新年前夜,我们达成了10亿次行程的里程碑,并很快于2016年6月达成20亿次行程.随着我们将服务扩展至更多城市,这个数字还会继续飞速攀升,我们也会继续以可靠的交通服务服务于全球用户.然而为了继续提高Uber服务的覆盖面,我们需要确保工作能够顺利应对IP协议方面遇到的一些挑战.

Uber目前的基础架构建于Internet协议版本4(IPv4)地址标准的基础之上,包含多个数据中心,使用了少量网络入网点(POP)和云服务.然而Uber的成长速度远远超出了IPv4的承载能力,我们的基础架构需要跟上用户增速的步伐,必须使用下一代IP：Internet协议版本6(IPv6).

2016年,通过对现有基础架构进行调整来促进业务的扩展.本文中,我们将介绍为适应Uber工程任务的成长,我们在设计这一全新网络的过程中获得的最佳实践,我们学到的经验.

从IPv4到IPv6的奋力一跃

根据互联网协会(ISOC)的介绍,IPv4总共43亿个地址已于2011年2月全部耗尽.IPv4地址总数超过40亿个,远远比不上全球移动设备总数.再考虑到物联网(IoT)设备的飞速增长等因素,我们很快将发现自己开始面临IP地址“饥荒”.

2011年,全球五大区域性互联网管理机构(RIR)中的三家,包括亚太网络信息中心(APNIC)、Réseaux IP Européens(RIPE),以及拉丁美洲和加勒比网络信息中心(LACNIC)已彻底分配完了自己所有可用IPv4地址.2015年9月24日,美国互联网号码注册机构(ARIN)也宣布自己的全部IPv4地址已耗尽.

早在1996年就已制定的Internet协议版本6(IPv6)是目前最新版的Internet Protocol(IP)地址标准,提供了大量可解决IPv4所面临诸多弊端的功能,如更大的地址空间、一种多播基础规范,以及无状态地址自动配置(SLAAC).IPv6可容纳超过340涧(Undecillion,10的36次方)个地址,这一数量已经远远超过目前全球所有用户,当然也包括Uber自己对IP地址的需求.

APNIC制作的一个地图(见上图)显示了全球不同国家目前的IPv6部署,很多国家目前的部署依然为零,而比利时已经超过了56%.互联网协会在2011年进行的全球IPv6使用情况调查发现,自从2012年起,全球主要ISP运营商,尤其是美国的运营商在部署IPv6方面开始加快步伐.北美运营商目前的IPv6部署范围从27.93%(Cox Communications)到84.36%(Verizon Wireless)各异.

调查还发现,整个互联网上的IPv6流量正在稳步增加,然而依然远低于IPv4流量.更重要的是,2017年4月,Google称其用户中使用IPv6的比例已达16%,依然使用IPv4的比例为84%；类似的,Web信息公司Alexa称截止2017年3月8日,全球排名前1000位的网站中,只有不到20%的用户在使用IPv6.

专为2014年美国计算机协会大会撰写的Measuring IPv6 Adoption一文预测说：“到2019年,已分配的IPv6前缀数量将约为IPv4的.25-.50,而届时IPv6与IPv4流量的比例约介于.03到5.0之间.换句话说,IPv6流量依然只在总流量中占据很小的零头.”这些结论建议,按照目前的增速,全球对IPv6的接受速度过慢,已无法适应整个世界对网络连接快速增长的需求.

Uber的IPv6部署

目前Uber运维着数万台服务器,整个网络共承载了超过8百万个IPv4地址.

2014年之前,Uber的数据中心托管在第三方.为满足我们对容量的需求并为用户提供更可靠的服务,我们在2014年建立了自己的首个北美数据中心.2015年,Uber对北美数据中心进行了扩展,在美国东西海岸建立了更多数据中心；2016年,Uber建立了几个网络POP点,并将其扩展至云中.随着2017年来用户数量持续激增,IPv6部署已开始成为我们后续扩展过程中的关键一环.

对我们来说,为了维持大规模架构的可靠性,在整个网络中部署IPv6主要有三个原因：

• 更“慷慨”的IP分配：过去几年来,我们的网络规模增速飞快,数据中心内服务器机架数已达数千个.我们会从自己的Request for Comment (RFC) 1918 IP空间内为每个机架分配一个/24 IP子网,而目前机架中仅剩48台服务器.
• 资源局限：增长到目前这样的规模后,我们现有的10.0.0.0/8 IPv4子网中已经有超过50%的地址被用于内部用途.如果不过渡至IPv6,我们的RFC1918(互联网工程任务组(IETF)有关私有IP地址分配方式的备忘录)地址空间很快就会耗尽.
• IP地址重叠：按照传统,Uber的网络中为自己的资源定义了自己的IP地址.当Uber开始与其他公司合并时,不同机构的两个内部网络中会出现一些重叠的IPv4地址.

经过全面研究、测量以及其他分析后,我们意识到为了支持IPv6部署,我们的基础架构还有三大领域需要进行更新：

• 网络架构
• 软件支持
• 供应商支持

首先,我们将介绍Uber数据中心网络中上述三方面内容的构成,随后将介绍如何面向IPv6的部署做准备.

网络架构

Uber的网络架构包含三个主要部分,接下来分别介绍下.

硬件

Uber使用了统一且一致的硬件,这样可以更容易地实现模块化、可伸缩的数据中心设计.每个设备通常会使用相同型号的硬件,因此可以很容易地根据需求进行伸缩.我们的网络设备可支持通过100G/50G/25G以太网下行链路连接至服务器.

自动化

以Uber的系统规模来说,网络的构建、管理和运维必须使用自动化工具.我们的网络数据中心可使用零接触供应工具自动构建,日常网络管理工作中可通过内部开发的自动化工具管理网络配置和IP地址,此外如果哪里出现问题,智能监视工具可以向我们发出通知.

网络设计

（编辑：核心网）

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