1.1　Python網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化應(yīng)對(duì)新挑戰(zhàn)

云計(jì)算時(shí)代的興起與發(fā)展，不僅讓網(wǎng)絡(luò)行業(yè)悄然發(fā)生了一些變化，也給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維帶來(lái)了諸多挑戰(zhàn)。為了應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，Python網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化逐漸興起。因此，Python網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化并不是憑空出現(xiàn)的一個(gè)細(xì)分領(lǐng)域，它本質(zhì)上是云計(jì)算技術(shù)快速發(fā)展的產(chǎn)物。

1.1.1　云計(jì)算時(shí)代網(wǎng)絡(luò)行業(yè)的變遷

隨著互聯(lián)網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，過(guò)去十多年間，云計(jì)算技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生并不斷發(fā)展。云計(jì)算是一種通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)為用戶提供按需計(jì)算資源和服務(wù)的模式，可讓用戶在任何地點(diǎn)、任何時(shí)間、任何設(shè)備上訪問(wèn)和使用網(wǎng)絡(luò)中的數(shù)據(jù)和應(yīng)用。云計(jì)算的優(yōu)勢(shì)包括成本低、靈活性高、可擴(kuò)展性強(qiáng)、安全性高和可靠性高等，因此在各行業(yè)和領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

隨著云計(jì)算時(shí)代的來(lái)臨，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維也發(fā)生了很多變化，例如硬件性能的不斷提升、網(wǎng)絡(luò)帶寬的不斷提高、組網(wǎng)方式的靈活多變和網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的可擴(kuò)展性逐步提高，這些改變都是為了適應(yīng)云計(jì)算技術(shù)靈活、可擴(kuò)展的相關(guān)特性。

網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理模式也發(fā)生了很大的變化，除了命令行接口（command line interface，CLI）、簡(jiǎn)單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議（simple network management protocol，SNMP）等傳統(tǒng)管理方式，還出現(xiàn)了NETCONF、RESTCONF等新的網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的管理方式也從單一手工管理逐步向集中統(tǒng)一自動(dòng)化管理過(guò)渡。早期的SDN（software defined network）概念主要是想通過(guò)OpenFlow協(xié)議將數(shù)據(jù)層面的控制進(jìn)行集中和統(tǒng)一。但是經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的實(shí)踐與演進(jìn)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到在更廣范圍的應(yīng)用場(chǎng)景下集中和統(tǒng)一控制器的必要性。隨之產(chǎn)生的是一些比較有代表性的SDN項(xiàng)目，例如OpenStack Neutron組件、OpenDaylight項(xiàng)目等。

隨著云計(jì)算的不斷深入發(fā)展，網(wǎng)絡(luò)行業(yè)中的SD-WAN、IBN、NFV、網(wǎng)絡(luò)安全等諸多概念被陸續(xù)提出。網(wǎng)絡(luò)與云計(jì)算緊密結(jié)合，云網(wǎng)融合的理念應(yīng)運(yùn)而生，網(wǎng)絡(luò)連接向更加智能、更加靈活的目標(biāo)前進(jìn)，網(wǎng)絡(luò)也向著簡(jiǎn)潔、敏捷、開放、集約的新型網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)變。

1.1.2　云計(jì)算時(shí)代網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的挑戰(zhàn)

云計(jì)算時(shí)代的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維面臨以下4個(gè)新挑戰(zhàn)。

挑戰(zhàn)一，網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中的敏捷交付要求越來(lái)越高。從Day0業(yè)務(wù)開通、新業(yè)務(wù)上線到日常穩(wěn)態(tài)監(jiān)控、突發(fā)事件應(yīng)急等，這些操作都對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維提出了高標(biāo)準(zhǔn)、嚴(yán)要求。同時(shí)隨著DevOps、敏捷開發(fā)、CI/CD等新理念的提出，云網(wǎng)絡(luò)下的敏捷交付已是大勢(shì)所趨。

挑戰(zhàn)二，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維規(guī)模越來(lái)越大，重復(fù)勞動(dòng)越來(lái)越多。在大規(guī)模建設(shè)云數(shù)據(jù)中心的同時(shí)，網(wǎng)絡(luò)規(guī)模也在不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維對(duì)象越來(lái)越多，從而出現(xiàn)了大量的手工重復(fù)勞動(dòng)，也使網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置、變更呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增加的趨勢(shì)。

挑戰(zhàn)三，網(wǎng)絡(luò)內(nèi)外部的關(guān)聯(lián)性越來(lái)越強(qiáng)，溝通協(xié)作要求越來(lái)越多，溝通成本越來(lái)越高。網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)與大量IT基礎(chǔ)設(shè)施、系統(tǒng)存在關(guān)聯(lián)性，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)與其他IT團(tuán)隊(duì)、組織需要高水平的溝通和協(xié)作。其中包括與應(yīng)用開發(fā)團(tuán)隊(duì)的緊密合作，確保網(wǎng)絡(luò)更有效地支持新業(yè)務(wù)。網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)還必須與安全團(tuán)隊(duì)合作，確保網(wǎng)絡(luò)安全措施有效落地。此外，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維團(tuán)隊(duì)還需要在性能優(yōu)化、故障處理、突發(fā)情況應(yīng)急等領(lǐng)域與眾多IT團(tuán)隊(duì)進(jìn)行協(xié)作。

挑戰(zhàn)四，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理的精細(xì)化程度要求也越來(lái)越高。由于網(wǎng)絡(luò)規(guī)模不斷擴(kuò)張、新協(xié)議和新技術(shù)層出不窮，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維管理的精細(xì)程度要求也越來(lái)越高。例如，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維人員要清楚所管理設(shè)備的數(shù)量、軟件版本、各類型端口使用情況、基線配置是否合規(guī)等眾多網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維信息。

上述種種挑戰(zhàn)的疊加給網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維帶來(lái)了極大難度。雖然已有的運(yùn)維管理平臺(tái)可以解決部分問(wèn)題，但大部分平臺(tái)主要聚焦計(jì)算資源（系統(tǒng)）的相關(guān)交付，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)資源交付的支持能力有限，所以很難覆蓋網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工作的方方面面。

1.1.3　Python網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化的興起

如何有效應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維面臨的挑戰(zhàn)呢？是否有所謂的“銀彈”呢？

為應(yīng)對(duì)這些挑戰(zhàn)，在不斷的實(shí)踐中，網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維工程師給出了較為一致的答案——基于Python技術(shù)棧的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化。應(yīng)對(duì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維挑戰(zhàn)的關(guān)鍵在于依靠網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化來(lái)提升網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維效率、提高網(wǎng)絡(luò)管理精細(xì)化水平。但為什么是基于Python技術(shù)棧的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化呢？

在網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維早期，少數(shù)網(wǎng)絡(luò)工程師將Bash Shell、VBA等腳本語(yǔ)言作為主要編程語(yǔ)言，實(shí)現(xiàn)與網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的交互、數(shù)據(jù)的收集與處理。這些編程語(yǔ)言并不是專門為網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維而設(shè)計(jì)的，網(wǎng)絡(luò)工程師需要從零開始實(shí)現(xiàn)很多功能，所以整體開發(fā)效率不高，且沒(méi)有形成良好的生態(tài)圈。

隨著開源潮流的興起，Python、Perl、Ruby、Go等編程語(yǔ)言開始流行，吸引了很多網(wǎng)絡(luò)工程師加入開源大潮。其中Python憑借其強(qiáng)大的功能和簡(jiǎn)單的語(yǔ)法脫穎而出，成為網(wǎng)絡(luò)工程師的首選編程語(yǔ)言。

一些網(wǎng)絡(luò)工程師率先結(jié)合網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化開發(fā)的需求，研發(fā)了許多基于Python語(yǔ)言的工具包。這些工具包大大提高了網(wǎng)絡(luò)工程師自動(dòng)化開發(fā)的效率，并形成了良性循環(huán)，催生了更多基于Python的優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化工具包，例如Paramiko、Netmiko、Jinja2、TextFSM、NAPALM等。業(yè)內(nèi)出現(xiàn)了許多Python網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化“布道者”，他們從網(wǎng)絡(luò)工程師視角分享基于Python的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化開發(fā)技術(shù)，掀起了一股網(wǎng)絡(luò)工程師學(xué)習(xí)Python網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化的浪潮，有些網(wǎng)絡(luò)工程師甚至實(shí)現(xiàn)了跨界，主導(dǎo)設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化系統(tǒng)。借助于眾多優(yōu)秀的DevOps領(lǐng)域開源項(xiàng)目，一些開源的網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)化運(yùn)維平臺(tái)也相繼誕生并進(jìn)入大家的視野，例如國(guó)外的NetBox、Nautobot、eNMS，國(guó)內(nèi)的NetAxe。這些平臺(tái)完全基于網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維視角進(jìn)行設(shè)計(jì)開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)資源管理及相關(guān)自動(dòng)化等眾多功能，涵蓋了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維的眾多應(yīng)用場(chǎng)景。

與此同時(shí)，部分網(wǎng)絡(luò)設(shè)備制造商發(fā)布了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化相關(guān)的認(rèn)證項(xiàng)目。雖然這些認(rèn)證項(xiàng)目有著不同的名稱，例如思科的Cisco Certified DevNet Associate、華為的HCIP-Datacom-Network Automation Developer，但它們的核心思想高度一致：希望網(wǎng)絡(luò)工程師能系統(tǒng)地學(xué)習(xí)以Python為核心的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維自動(dòng)化技術(shù)，編寫符合自身所處運(yùn)維環(huán)境的腳本并開發(fā)相關(guān)工具甚至平臺(tái)，以此提升運(yùn)維效率。