谷歌為用戶提供多種業務，包括搜索、Google+、Gmail郵箱、YouTube以及地圖服務等。為了使得全球范圍內的用戶能夠更快更方便地獲取信息，每天大量的數據從一個地區傳送到另一個地區。如此一來，廣域網流經的應用或服務流量呈現密集型發展態勢。

當我們重新審視基礎網絡設施的管理、成本和性能時，“規模經濟”特別適用于存儲、計算部件，然而廣域網卻不需要。傳統的網絡解決方案并不會隨著網絡主干的規模變化而獲得任何顯著的成本效益。

不適合的原因有很多，比如非線性的網絡設備交互性的復雜度、手動配置復雜、管理成本高昂以及非標準化的API接口配置表。因此，我們需要一個規模經濟同樣適用的廣域網，它具有更高的效率、更高的性能、更好的容錯和可管理性。

我們需要能夠方便地管理廣域網，就像管理一個矩陣，而不是一個不同鐵皮盒子堆積在一起的雜亂無章的網絡。

谷歌SDN理念

谷歌的廣域網由兩張骨干網平面組成：外網，用于承載用戶流量，被稱為I-scale網絡;內網，用于承載數據中心之間的流量，被成為G-scale網絡。這兩張網絡的需求差別性很大，流量特性也存在著很大的差別。

根據G-scale網絡的需求和流量特性，并為了解決廣域網在規模經濟下遇到的問題，我們試圖利用目前備受關注的Openflow協議，通過SDN解決方案來實現我們的目標。

開始這個項目時，我們發現沒有合適的Openflow網絡設備能夠滿足我們的需求，所以谷歌決定自己開發網絡交換機，當然里面采用了成熟的商用芯片。我們還基于OpenFlow開發了開放的路由協議棧。

每個站點部署了多臺交換機設備，保證可擴展性(高達T比特的帶寬)和高容錯率。站點之間通過Openflow交換機實現通信，并通過OpenFlow控制器實現網絡調度。多個控制器的存在就是為了確保不會發生單點故障。

在這個廣域網矩陣中，我們建立了一個集中的流量工程模型。這個模型從底層網絡收集實時的網絡利用率和拓撲數據，以及應用實際消耗的帶寬。有了這些數據，谷歌計算出***的流量路徑，然后利用Openflow協議寫入程序中。如果出現需求改變或者意外的網絡事件時，模型會重新計算路由路徑，并寫入程序中。

如今我們已經在G-scale網絡中大規模的部署了SDN解決方案，支持了G-scale網絡的高效運營。谷歌高級副總裁UrsHolzle表示，SDN能夠有效地降低網絡的復雜性和管理成本。雖然目前預言SDN的成功還為時過早，但是谷歌的實際經歷卻證明SDN以及Openflow已經做好了規模商用的準備。

谷歌的數據中心廣域網以SDN和OpenFlow為基礎架構。SDN和OpenFlow提升了網絡的可管理、可編程、網絡利用率以及成本效益。2010年1月，Google開始采用SDN和OpenFlow，2012年初，Google全部數據中心骨干連接已經都采用這種架構。網絡利用率提升到95%，這一數字讓人難以置信。(本文原載于ONF官網。)

PC的軟硬分離造就了微軟的崛起，締造了WinTel帝國。毫不夸張地說，OpenFlow的影響不亞于PC的軟硬分離。但不同的是;當年IBM并不重視PC，才給了微軟崛起的機會。而今天思科卻明顯感覺到了OpenFlow帶來的挑戰，甚至，思科比任何競爭對手都要積極。對于新出現的廠家來說，這也許是能爭得一席之地***的機會。

Google總結SDN優點

提供網絡結構的統一視圖：對整個網絡架構實現統一的查看，從而簡化配置、管理和優化。

高利用率：集中化的流量工程使得我們能夠有效地調整端到端的流量路徑，從而達到網絡資源的高效利用。

快速故障修復：鏈路、節點故障都能實現快速修復。而且系統能夠快速的聚合網絡資源，實現平均分配，并且對于一些網絡行為可進行預測。

平滑升級：控制平面和轉發/數據平面的分離可以做到軟件平滑升級的同時保證沒有數據丟包或者性能衰減。

彈性計算：大規模的計算、路徑分析都被集成在子控制器中，由***代的服務器完成

Google分析SDN挑戰

協議不成熟：Openlow協議還處于發展初期。不過，正如我們的研發成果呈現的，現有的Openflow協議已經足夠支撐很多網絡應用的開發了。

高容錯的控制器：為了提高容錯率，必須在網絡中部署多個控制器。從而就要區分主次控制器，以便于高效配合。

功能區分：路由器和控制器的功能區分仍在探討階段，功能配置仍是一個懸而未決的問題。