ACI的正式開發始于2012年1月，而引發思考并最終帶來ACI的初心卻可以追溯到12年前。2000年，我們一伙人啟動了思科史上的***內部創業，Andiamo Systems，開發光纖通道交換機MDS系列。這是一個非常有意思的項目，它引入了若干嶄新的思路。此前，我們設計了思科的Catalyst 5000、6000和6500這些傳統的以太網交換機。但與以太網不同，光纖通道網絡是具備結構化尋址、多路徑且無損耗的二層網絡。那時候，這些概念在以太網上并不存在，而價值卻顯而易見。

　　Andiamo之后，我們幾個人繼續開發思科的Fabric Path技術，以及IETF的TRILL，時間是2003年至2011年期間。這時，我們利用疊加網絡，將多路徑技術引入到二層以太網。Fabric Path采用專有封裝，TRILL則更多基于標準的技術路線。我們還帶來了所謂的融合以太網，它同時支持無損與有損流量類別以及Fabric Path。TRILL引入了我們都很喜歡的協議學習，但不幸的是，它在市場上并不是很成功。在那段時間，我們還同VMWare定義了VxLAN包格式，它源于LISP及DCI技術的相關工作。

　　2012年1月，我們開創了Insieme Networks，致力于整合Fabric Path、融合以太網、VxLAN，以及嶄露頭角的軟件定義網絡(SDN)，來開發新一代的數據中心網絡。在進行這些工作時，一個靈感擊中了我們：網絡配置與管理的方式同樣需要根本性地轉變，以降低數據中心的運營成本，提升靈活性、改進安全性并減少人為失誤。最終的產物現在大家都知道了，就是“以應用為中心的基礎設施(ACI)”以及“基于意圖的網絡(IBN)”。

　　在整合之初，我們解構了其中每一項技術，試圖理解基礎組件都有什么，它們實現了什么目的，及其如何支撐最終的解決方案。我們提了成百上千個問題，諸如：“到底什么是三層轉發”，“為何二層網絡的配置要少得多”，“為什么要洪泛ARP”。每個問題，都為我們最終保留或放棄某個組件提供了深層見解。我們希望獲得三層網絡的所有好處、二層網絡的所有好處、疊加網絡的所有好處，但拒絕它們的缺點。我們期待一個系統可以輕松擴展至***型數據中心的規模，同時也適用于最小規模的數據中心。我們還期待這個系統，它的使用者不太容易因犯錯而造成宕機，也沒有單點故障，還能與現有環境融洽相處。

　　我們***討論的關鍵問題之一就是如何擴展疊加網絡。從一開始我們就認識到，在TOR交換機上實現VxLAN，與那時候剛出現的純軟件方案相比，有著巨大的優勢。數據中心的交換機大概比服務器少40倍，這是一個經典的分布式系統問題，因為擴展緊耦合元件的數量是最難的。然而在這個問題上，我們的執行管理層對設計團隊追得很緊。過去有許多案例，當產品最終交付時，其原始的可擴展性目標就已經不夠了。管理層追問我們是否還能做得更好;同時我們也開始聽說，在這個問題上，一些初創公司或許實現不了其野心勃勃的目標。最終，在六個月的開發努力后，我們停掉手頭的一切，推倒之前的全部工作——我們大概八個人把自己鎖在屋子里整整一個月，重新設計了所有的硬件。我們苦苦思索著決定系統規模的網絡狀態處理機制。為維持系統的正常運行，必須進行眾多網絡狀態的同步;而在分布式系統中，狀態的規模是一個函數，它與狀態同步的數量大小、地方多少、頻率高低及其機制的健壯程度都有關系。我們開發的方案將全局狀態分成兩類：端點位置與策略。端點位置可以較快地變化，以適配應用的移動、服務器的上下線以及網絡元件的失效。我們將這類狀態盡可能減少，只需要在兩個地方同步即可保障其行為正常，并與網絡的大小無關;而當發生錯誤時，它完全能夠自我修正。策略的狀態比端點位置的狀態復雜得多，但它不常變化、變化時也更好預測，而且毋需擴散至整個系統。結合這兩種狀態的處理機制，我們最終得到了一個好得多、快得多、健壯得多的可擴展性方案。對于這一問題的***解決，我們尤為自豪。

　　該方案的另一大重要組件是APIC控制器。那個時候SDN網絡的呼聲甚囂塵上，后起之秀們鼓吹集中式控制器可以解決所有的網絡問題。大家都來問思科，你們的SDN策略是什么，還有一些人預言它會終結思科。我們看到集中式控制器的優點，是它提供了對網絡的單點聯絡，保障了整個矩陣配置的一致性;將網絡整體視為單一組件，而并非網絡設備的堆砌，所有這些都將大幅降低運營成本，并提升靈活性與可用性。然而，控制器也引入了單點故障，或者說它必須足夠可靠，最終至少達到與此前的無控制器網絡同等的可靠性。我們的方案是在任何關鍵路徑上拿掉控制器。這樣，即便控制器由于何種原因離線，網絡也能繼續工作;與此同時從管理視角而言，它仍然可作為單一的聯絡點。這意味著控制器并不會降低、實際上反而增強了網絡的可用性。***限度的可用性是我們的首要目標，而將控制器從關鍵路徑上移除的同時，還使得軟件的升級更容易并且控制器的規模更大。方便的升級與更好的規模，已顯著地加速了并將持續加速我們的開發周期。

　　我們為ACI開發的策略模型，對整體方案而言是一個關鍵組件。由于這是在網絡管理領域引入了一個全新范式，對我們而言***挑戰。我喜歡這樣來描述它：傳統網絡有自己的語言來配置并操作;數據中心網絡是承載應用的，而應用也有自己的語言。IT專業的主要工作，就是將應用的語言翻譯成網絡的語言——而恰恰就是這個環節產生了錯誤、丟失了信息、浪費了金錢。我們試圖用ACI的策略模型來變革網絡的語言——使其更貼近應用的語言，以減少錯誤、縮短時間、降低成本。ACI策略描述的是服務器之間的對話，與它們在網絡上的位置、橋接還是路由、數量的多少都無關，并盡***可能與其IP地址解耦。這帶來了一種更加自動化的、更為安全地配置并管理數據中心網絡的方式。今天，我們把這種機制稱為基于意圖的網絡——IBN。

　　一路走來，ACI的開發和投產已經過去了五年時間，我們學到了很多。我們的客戶在利用程式化或API驅動的網絡管理方面，遠比我們所預想困難得多。這個技能上的鴻溝雖然在縮小，但仍存在于許多客戶之間。我們可能應該更快地提供一個純軟件版本的ACI，這樣就能盡早地部署到更多環境。我們的對象模型并不***：它很強大，然而要花許多時間來學習。雖然不是刻意為之，但我們基本上讓VxLAN的疊加消失了——管理員不需要刻意地配置并管理它。這一點可能比許多人意識到的更加重要、更有價值。我認為對于在網絡上植入4-7層服務，我們提供的支持已經超過了實際需求。我們或許應該引導業界，采納少量的標準方式即可導入這些服務。這耗費了我們過多的工程資源。

　　這么多年來開發ACI的相關技術與ACI本身，帶來了無窮無盡的技術挑戰、無數問題解決的驚險激動、改變行業的成就感，及其對同事、員工和客戶所產生積極影響的無上喜悅。盡管來日方長，但到目前為止，這已是一個偉大的歷程，并為我提供了一段非常令人滿意的職業生涯。

　　Tom Edsall

　　思科院士/ACI之父