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Comware是H3C自主研发的一款应用于网络设备的网络操作系统，包含了丰富的网络功能，支持从SOHO到数据中心、从企业级到运营商级的全系列网络设备。Comware不仅打破了跨国公司和开源社区的垄断，而且带动了国家基础网络的快速发展，具有广阔的应用前景和重要的战略意义。

Comware的发展主要有两个方面：

•功能的不断丰富：针对网络技术的发展以及设备应用场合的变化，增加新的功能，以适应不断变化的用户需求。

•体系结构的不断完善：优化系统，使其更加简洁、通用及开放，以适应不同类型设备的要求以及网络设备的发展。

上一代的Comware V7版本，在模块化、分布式计算、虚拟化等方面表现出色。经过不断的扩展，Comware V7版本已经成为一个超过2千万行代码、3万条命令的超大系统。但是，随着网络技术的不断演进，Comware V7在系统架构上也表现出一些不足，如开放性差，不支持容器；主要的转发功能都是在Linux内核态实现，无法利用业界先进经验；对内核强依赖，导致内核版本升级困难。

在Comware V7的基础上，Comware V9针对开放性、容器化、可编程性、可视化等需求，在体系架构上进行升级和调整，以更好地适应当前网络操作系统的发展趋势。

Comware V9具有如下优势：

•采用原生Linux内核，Comware V9的功能完全在用户态实现，方便升级内核版本。

•支持容器化，支持以容器的形式发布Comware，同时支持在运行Comware V9的设备上部署容器运行第三方应用，提升Comware的开放性。

•深化模块化设计思路，使得业务间相互独立，可以独立部署，或采用独立软件的形式发布Comware的某一个软件功能。

•架构上充分考虑虚拟化形态产品的需求，实现轻量化的支撑架构，使得虚拟化形态产品的部署更加灵活快捷。

•对于不间断业务升级（ISSU），Comware V9增加了对于单机ISSU的支持，解决单机情况下的升级问题。

Comware V9总体架构

Comware V9的总体架构如图1所示，它由如下四个平面组成：

•基础设施平面

在操作系统的基础上提供业务运行的软件基础，包括操作系统基础服务和业务支撑功能。基础服务功能是与业务无关的各种软件功能，包括Linux操作系统的各种基本功能、C语言库函数、数据结构操作、标准算法等。业务支撑系统是整个系统业务运行的基础，为Comware各业务提供软件和基础设施，后面提到的各种系统架构中涉及的基础功能均在这部分提供。

•数据平面

提供数据报文转发功能，包括本地报文的收发，即IPv4/IPv6协议栈、socket、基于各层转发表的数据转发功能等。Comware V9的数据平面，支持基于DPDK（Data Plane Development Kit，数据平面开发套件）的转发模型。

•控制平面

运行路由、MPLS、链路层、安全等各种路由、信令和控制协议，生成各种转发表项以控制数据平面的转发行为。Comware V9的控制平面主要可以分为Layer2、Layer3、DC、MPLS等几类业务。

•管理平面

对外提供设备的管理接口，如CLI、Telnet、SSH、SNMP、HTTP、Netconf、Restful和gRPC等。通过管理平面，实现人机交互，对Comware V9进行设置、监控、管理。

图1 Comware V9体系结构

Comware V9的模块化

Comware V9在模块化设计上做了增强。Comware V7版本虽然也实现了模块化，各个网络服务功能独立运行在各自的进程，但是对于支撑系统强依赖，无法独立发布。Comware V9在原有基础上，将支撑系统轻量化。实现业务之间完全独立，并且可以独立发布。

Comware V9的模块化具有如下特点：

•粒度模块化：实现独立模块的软件故障封闭和故障修复，增强系统的稳定性。

•模块间解耦：通过数据库+消息机制，减少模块间强依赖，实现各模块之间松耦合。

•支撑系统轻量化：通过将支撑系统轻量化，最终实现可以独立发布的轻量化的网络功能。

•业务独立部署：业务间相互独立，可以通过容器实现业务独立部署。

容器化架构

如图2所示，Comware V9采用了容器化架构，为Comware以及第三方应用提供独立的运行环境：

•Comware的基本功能运行在Comwre容器中。

•Comware本身支持基于容器发布，以容器镜像形式发布虚拟化产品，通过业界广泛使用的K8S等管理工具进行管理。

•可以通过独立的容器运行Comware的基本功能，并通过增加容器来运行扩展功能。

•在Comware V9设备上，支持通过容器部署第三方软件。

图2 Comware V9容器化结构

云网融合架构

Comware V9通过数据库+集群的软件架构，提供基于网络功能的轻量化NFV（Network Function Virtualisation，网络功能虚拟化）软件，部署更加灵活、快捷，并可成倍提高部署效率、扩大部署规模，以满足云网融合的需求。

图3 Comware V9云网融合示意图

可编程架构

现代网络规模日益庞大，管理员希望网络管理工具拥有更高效的网络部署能力、反应快速的运维和调度手段。网络设备的可编程性可以满足上述需求。

Comware V9运行在原生的Linux系统上，使用不做任何修改的内核，为第三方软件提供标准的Linux运行环境，可以无缝运行第三方软件。

另外，Comware V9的可编程框架提供了丰富的配置手段（如服务于SDN架构的NETCONF和RESTful接口、广泛应用于Telemetry技术的gRPC软件框架），可以适配各种自动化配置模型，提升网络部署效率；并提供对外发布的编程环境和接口，第三方软件可以利用编程接口开发独有功能。

Telemetry与可视化

网络运维的过程中，需要实时收集网络设备的运行状态、流量统计、告警信息等数据，对网络进行实时监控，以便及时发现和排除网络故障。传统的手段是用网管软件通过SNMP获取设备的信息。这种手段无法解决目前的网络监控需要解决“看不见”的问题，如快速定位哪台网络设备的哪个端口丢包、实时监控每台网络设备buffer的使用情况、端到端延时定位到具体链路等。

Network Telemetry（网络遥测）技术通过在网络设备上实现主动推送数据的能力，解决了SNMP时效性差、CPU消耗高等问题。

Comware V9支持如下几种Telemetry实现方式：

•基于gRPC（Google Remote Procedure Call，Google远程过程调用）/GNMI（gRPC Network Management Interface，gRPC网络管理接口）的Telemetry

•基于INT（In-band Telemetry，带内遥测）的Telemetry

•基于ERSPAN（Encapsulated Remote Switch Port Analyzer，封装远程端口镜像）的Telemetry

Telemetry通过gRPC、INT或ERSPAN将网络设备上的数据主动推送给网管或监控软件。基于网络中各个设备推送的数据，整个网络对网管或监控软件“可见”，实现网络的可视化，为网络维护、突发流量处理、流量调度等提供支持。

目前，应用最为广泛的是基于gRPC/gNMI的Telemetry。它是一种模型驱动（model-based）的Telemetry技术，提供protobuf定义文件。第三方软件可以直接使用gRPC/gNMI与Comware通信，也可以使用基于gRPC封装的H3C SDK接口与Comware通信。gRPC支持Dial-in和Dial-out两种模式，可以实时将订阅的数据从设备主动推送给网管或监控软件。

图4 基于gRPC/gNMI的Telemetry

虚拟化

对于系统虚拟化有两种方式：一种是将多个物理设备虚拟为一个逻辑设备，称为N:1的虚拟化；另一种是将一个物理设备虚拟为多个逻辑设备，称为1:N的虚拟化。

Comware V9支持通过DRNI（Distributed Resilient Network Interconnect，分布式弹性网络互连）实现N:1的虚拟化，通过MDC实现1:N的虚拟化，并且支持两种虚拟化的混合使用。

单机ISSU

对于集中式设备，以及分布式设备的单主控场景，无法通过主备依次升级来实现ISSU，可以采用单机ISSU的形式来升级。

单机ISSU是通过双容器来实现不间断服务的版本升级。如图14所示，老版本在容器C1中运行，升级版本时，先创建容器C2运行新版本的Comware。两个容器中的Comware以主备身份存在，其中C1中的老版本Comware为主节点，C2中的新版本Comware为备节点。主备节点通过HA备份数据，主节点将必要的运行数据写入共享数据库。数据备份与保存完成后，关闭C1，触发主备倒换，C2中的Comware完成备升主的操作，C2中的新版本Comware通过共享数据库恢复数据，最终实现了版本升级。

而在此过程中，由于整个操作系统并未重启，底层芯片的转发依然在正常进行。而对于协议报文的处理，只是在两个Comware主备倒换的瞬间受到影响。配合协议模块的NSR，可以保证协议不断链、不产生路由震荡等不良影响。

图5 Comware V9单机ISSU过程

综述

作为Comware系列网络操作系统的最新一代版本，Comware V9在继承了Comware系统原有特点（功能丰富、性能高、单一系统可以支持多种硬件结构设备等）的基础上，针对行业发展对网络操作系统的新要求，扩展了开放性、容器化、可编程架构等功能，可以更好地支持各种新业务场景和用户需求。

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