Chỉ thêm API vào thiết bị mạng là chưa đủ: Vì sao mô hình mạng lấy cảm hứng từ đám mây đang thắng thế

Trong một góc nhìn đáng chú ý về ngành hạ tầng số, Bruce Davie cho rằng việc gắn thêm API cho thiết bị mạng không tự động giải quyết được bài toán quản trị. API, viết tắt của Application Programming Interface, là giao diện cho phép phần mềm điều khiển hoặc trao đổi với hệ thống khác theo cách có cấu trúc. Tuy nhiên, nếu phần cứng và phần mềm mạng bên dưới vẫn thiếu nhất quán, API chỉ là một lớp phủ mới trên những vấn đề cũ. Theo ông, khó khăn lớn nhất của vận hành mạng truyền thống không nằm ở chỗ thiếu công cụ truy cập, mà ở sự khác biệt quá lớn giữa các thiết bị, giữa các dòng sản phẩm, thậm chí ngay trong cùng một nhà cung cấp.

Một trong những nguyên nhân khiến tự động hóa mạng tiến triển chậm là mỗi thiết bị có thể hỗ trợ tính năng theo cách khác nhau. Điều này xảy ra không chỉ giữa nhiều hãng mà còn giữa các hệ điều hành mạng khác nhau của cùng một hãng. Davie dẫn lại thực tế từ NAPALM, một công cụ viết bằng Python dùng để tự động tương tác với thiết bị mạng đa nhà cung cấp. Python là ngôn ngữ lập trình phổ biến trong tự động hóa hạ tầng, còn NAPALM đóng vai trò như lớp trừu tượng giúp kỹ sư gửi lệnh đến nhiều loại thiết bị. Dù vậy, sự tồn tại của NAPALM cũng phản ánh một thực tế: ngành mạng phải tạo thêm lớp phần mềm trung gian chỉ để che lấp sự thiếu nhất quán vốn có của thiết bị.

Davie nhắc lại một dự án cũ tại Cisco nhằm đưa giao diện lập trình vào cấu hình thiết bị thay cho CLI, tức Command-Line Interface, hay giao diện dòng lệnh. Đây là cách quản trị quen thuộc mà kỹ sư nhập lệnh trực tiếp vào router hay switch. Dự án thất bại phần lớn vì mọi tính năng mới khi ra mắt đều buộc phải có mặt trên CLI, do khách hàng đã quá phụ thuộc vào mô hình này. Khi yêu cầu đội sản phẩm hỗ trợ thêm một giao diện cấu hình thứ hai là API, doanh nghiệp vô tình tạo thêm gánh nặng phát triển nhưng không tạo ra động lực đủ mạnh để các nhóm kỹ thuật ưu tiên triển khai. Kết quả là API trở thành phần việc phụ, còn CLI tiếp tục thống trị.

Bước ngoặt trong tư duy của Davie đến khi ông chuyển từ Cisco sang Nicira, startup nổi tiếng trong lĩnh vực SDN, tức Software-Defined Networking hay mạng được điều khiển bằng phần mềm. Tư tưởng trung tâm của SDN là tách phần điều khiển khỏi phần chuyển tiếp lưu lượng, sau đó dùng một bộ điều khiển tập trung để quản lý toàn mạng thay vì cấu hình từng thiết bị riêng lẻ. Theo lập luận này, ngành mạng không chỉ cần giao diện mới mà cần những abstraction, hay lớp trừu tượng, tốt hơn. Lớp trừu tượng giúp quản trị viên suy nghĩ theo cấp độ toàn mạng, ví dụ chính sách kết nối hay bảo mật, thay vì bị mắc kẹt trong chi tiết cấu hình riêng của từng hộp thiết bị.

Lý do các mạng lấy cảm hứng từ đám mây hoạt động hiệu quả hơn nằm ở tính đồng nhất của virtual switch, tức switch ảo chạy bằng phần mềm trong môi trường máy chủ hoặc máy ảo. Khác với switch vật lý có thể khác nhau về tính năng và cách triển khai, các switch ảo có thể cung cấp cùng một giao diện điều khiển cho bộ điều khiển trung tâm. Chính sự nhất quán này giúp việc tự động hóa dễ đoán hơn, ít ngoại lệ hơn và mở đường cho vận hành ở quy mô lớn. Nicira từng tận dụng điều đó để xây dựng overlay network, tức mạng phủ, bằng các đường hầm tunnel giữa các switch ảo. Tunnel là cơ chế đóng gói lưu lượng để tạo mạng logic chạy trên một hạ tầng vật lý sẵn có. Nhờ vậy, lớp underlay, tức mạng vật lý nền, có thể giữ ổn định, trong khi các mạng ảo phía trên thay đổi linh hoạt theo nhu cầu ứng dụng.

Dù ý tưởng mạng ảo hóa rất hấp dẫn, việc triển khai trong thực tế lại phụ thuộc mạnh vào nền tảng quản lý đám mây. Thời kỳ đầu, Nicira cần khách hàng có sẵn hệ thống cloud management để kết nối với API quản trị mạng tập trung. Lựa chọn phổ biến khi đó là OpenStack, bộ phần mềm mã nguồn mở dùng để xây dựng hạ tầng đám mây riêng. Nhưng OpenStack từ lâu nổi tiếng phức tạp trong triển khai và vận hành, đòi hỏi đội ngũ kỹ thuật có chuyên môn sâu. Điều này cho thấy một thực tế quan trọng: mạng lấy cảm hứng từ đám mây không chỉ là chuyện thay switch hay thêm controller, mà là thay đổi cả quy trình vận hành, công cụ orchestration, tức điều phối tài nguyên tự động, và cách tổ chức đội ngũ.

Theo Davie, các hyperscaler, tức những nhà vận hành hạ tầng siêu quy mô như các tập đoàn đám mây lớn, có lợi thế đặc biệt vì họ đủ sức ép thị trường và nguồn lực để định hình cách mạng vận hành. Họ có thể tự phát triển phần mềm mạng, tự chuẩn hóa quy trình, thậm chí xây dựng hệ điều hành mạng riêng như SONiC hay thiết kế hạ tầng nội bộ như Jupiter. Trong khi đó, doanh nghiệp truyền thống và nhà mạng thông thường phải sống chung với môi trường đa thiết bị, đa nhà cung cấp và nhiều thế hệ công nghệ chồng chéo. Vì vậy, các phương pháp vận hành kiểu hyperscale rất hấp dẫn về mặt lý thuyết nhưng không phải lúc nào cũng áp dụng nguyên vẹn được trong thế giới thực.

Khi nói về cách dạy và mô tả vận hành mạng hiện đại, Davie nhắc đến OpenConfig và YANG. OpenConfig là sáng kiến xây dựng mô hình cấu hình và giám sát mạng theo hướng mở, còn YANG là ngôn ngữ mô hình hóa dữ liệu dùng để mô tả cấu trúc cấu hình và trạng thái thiết bị mạng một cách máy có thể đọc được. Hai công nghệ này giúp giảm phụ thuộc vào cú pháp riêng của từng hãng và tạo nền tảng cho tự động hóa nhất quán hơn. Tuy nhiên, ngay cả với những chuẩn như vậy, thị trường vẫn chưa có một con đường duy nhất cho mọi tổ chức. Các đội vận hành thực tế vẫn phải kết hợp nhiều công cụ, nhiều lớp tích hợp và nhiều quy trình thích nghi với hạ tầng sẵn có.

Điểm chốt trong lập luận của Davie là ngành mạng cần nhìn thẳng vào thực tế rằng không tồn tại một mô hình quản trị duy nhất phù hợp cho mọi môi trường. Với hạ tầng đám mây hiện đại, lợi thế lớn nhất đến từ tính đồng nhất của phần mềm và khả năng điều khiển tập trung. Nhưng với doanh nghiệp truyền thống, nơi thiết bị đa dạng và lịch sử đầu tư kéo dài nhiều năm, bài toán vận hành vẫn là sự thỏa hiệp giữa chuẩn hóa, tự động hóa và tính tương thích. Nói cách khác, chiến thắng của mạng lấy cảm hứng từ đám mây không đến từ việc chỉ bổ sung API, mà từ việc tái thiết kế toàn bộ lớp trừu tượng, công cụ và quy trình để mạng được quản lý như một hệ thống thống nhất thay vì một tập hợp các thiết bị rời rạc.