深入淺出，聊網(wǎng)絡(luò)虛擬化
網(wǎng)絡(luò)虛擬化的背景
兩個(gè)無法滿足：
1、計(jì)算虛擬化，一臺(tái)服務(wù)器上虛擬多個(gè)主機(jī)，傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)無法滿足虛擬機(jī)間通信的需求;
2、云計(jì)算數(shù)據(jù)中心，傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心無法滿足虛擬機(jī)的動(dòng)態(tài)遷移。
大二層網(wǎng)絡(luò)需求
- aVM：Virtual Machine
- ETH：Ethernet
- FCoE：Fiber Channel over Ethernet 以太網(wǎng)光纖，F(xiàn)CoE 技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)可以將光纖通道映射到以太網(wǎng)，可以將光纖通道信息插入以太網(wǎng)信息包內(nèi)，從而讓服務(wù)器-SAN 存儲(chǔ)設(shè)備的光纖通道請(qǐng)求和數(shù)據(jù)可以通過以太網(wǎng)連接來傳輸，而無需專門的光纖通道結(jié)構(gòu)，從而可以在以太網(wǎng)上傳輸 SAN 數(shù)據(jù)。FCoE 允許在一根通信線纜上傳輸 LAN 和 FC SAN 通信，融合網(wǎng)絡(luò)可以支持 LAN 和 SAN 數(shù)據(jù)類型，減少數(shù)據(jù)中心設(shè)備和線纜數(shù)量，同時(shí)降低供電和制冷負(fù)載，收斂成一個(gè)統(tǒng)一的網(wǎng)絡(luò)后，需要支持的點(diǎn)也跟著減少了，有助于降低管理負(fù)擔(dān)。它能夠保護(hù)客戶在現(xiàn)有 FC-SAN 上的投資(如 FC-SAN 的各種工具、員工的培訓(xùn)、已建設(shè)的 FC-SAN 設(shè)施及相應(yīng)的管理架構(gòu))的基礎(chǔ)上，提供一種以 FC 存儲(chǔ)協(xié)議為核心的 I/O 整合方案。
- DCB：Data Center bridge 數(shù)據(jù)中心橋接，DCB 技術(shù)是針對(duì)傳統(tǒng)以太網(wǎng)的一種增強(qiáng)，為了實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)不丟包，這種增強(qiáng)型的以太網(wǎng)叫無損以太網(wǎng)，顧名思義就是保證以太網(wǎng)絡(luò)不丟包。實(shí)現(xiàn)這種網(wǎng)絡(luò)的目的為了解決 FCOE 協(xié)議在以太網(wǎng)絡(luò)中傳輸時(shí)保證不丟包。因?yàn)?FCOE 技術(shù)實(shí)際上就是運(yùn)行在以太網(wǎng)的 FC 協(xié)議，而 FC 協(xié)議是不允許丟包的，所以為了實(shí)現(xiàn) FCOE 協(xié)議在以太網(wǎng)傳輸不丟包，引入了 DCB 增強(qiáng)以太網(wǎng)技術(shù)。最終實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)和新的存儲(chǔ)協(xié)議 FCoE 都能在以太網(wǎng)絡(luò)中正常運(yùn)行。所以把這樣的網(wǎng)絡(luò)稱為融合網(wǎng)絡(luò)。
網(wǎng)絡(luò)虛擬化視圖
物理設(shè)備虛擬化：
- Qbg：802.1Qbg，bridge Virtual Bridging，2008 年 11 月提出，HP 和 IBM 提出，服務(wù)器廠商主導(dǎo)。以 VEPA 模式為基本實(shí)現(xiàn)手段(基于 MAC 地址識(shí)別虛擬機(jī))
- QBR：2008 年 5 月，Cisco 和 Vmware 在 IEEE 提出 802.1Qbh;2011 年 7 月改名 802.1BR，基于新增 Tag 標(biāo)識(shí)識(shí)別虛擬機(jī)
- TRILL：Transparent Interconnection of Lots of Links
- SPB：Shortest Path bridge
服務(wù)器虛擬化：
- 鏈路虛擬化：VMDQ、SR-IOV
- 疊加網(wǎng)絡(luò)：VXLAN，實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)與物理網(wǎng)絡(luò)的解耦
- 軟件實(shí)現(xiàn)的虛擬交換、虛擬機(jī)流量的控制、安全隔離等
- 以及軟件實(shí)現(xiàn)的 L3-L7 的虛擬化
VMDQ:
- Virtual Machine Device Queue. 虛擬機(jī)設(shè)備隊(duì)列. 利用 VMDQ 技術(shù), 可以給虛擬機(jī)的虛擬網(wǎng)卡分配一個(gè)單獨(dú)的隊(duì)列, 是實(shí)現(xiàn) VM 直通的基礎(chǔ)
SR-IOV：
- Single Root IO virtualzation。PCIe 的虛擬多設(shè)備技術(shù)
VXLAN：
- Virtual eXtensible Local Area Network ，虛擬可擴(kuò)展的 LAN 技術(shù)
虛擬交換技術(shù)
- vSwitch: virtual Switch，在服務(wù)器 CPU 上實(shí)現(xiàn)以太二層虛擬交換的功能，包括虛擬機(jī)交換、QoS 控制、安全隔離等
- eSwitch: embedded Switch 在服務(wù)器網(wǎng)卡上實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)二層虛擬交換的功能，包括虛擬機(jī)交換、QoS 控制、安全隔離等
網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的大二層技術(shù)
- SPB：Shortest Path Bridging，最短路徑橋
- TRILL：Transparent Interconnection of Lots of Links。透明多鏈路連接
- 兩種技術(shù)都是基于以太網(wǎng)的二層與動(dòng)態(tài)路由 IS-IS 結(jié)合的大二層技術(shù)
- 主要區(qū)別在：SPB 支持*** 16M 的隔離域標(biāo)簽。但是 SPB 無法與現(xiàn)有的交換機(jī)兼容
疊加大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)
- 采用疊加的 VXLAN 大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù)主要的價(jià)值在于實(shí)現(xiàn)虛擬網(wǎng)絡(luò)與物理網(wǎng)絡(luò)解耦，在此基礎(chǔ)上提供大二層、16M 多租戶的能力
- 物理網(wǎng)絡(luò)主要實(shí)現(xiàn)物理設(shè)備的互聯(lián)互通
網(wǎng)絡(luò)虛擬化的未來發(fā)展預(yù)測
1、VM虛擬交換：最終將會(huì)出現(xiàn)硬件交換機(jī)進(jìn)入服務(wù)器內(nèi)部的結(jié)果，隨著交換機(jī)芯片價(jià)格越來越便宜，芯片集成度越來越高，將交換機(jī)轉(zhuǎn)發(fā)芯片可以集成到網(wǎng)卡上，或者直接集成到宿主機(jī)主板上。
2、存儲(chǔ)方面：FCoE基于Ethernet帶寬方面的優(yōu)勢，吸收了兩者的長處，號(hào)稱當(dāng)代最偉大的萬兆，具有不丟包、低延時(shí)、無損耗的特性，因此FCoE將會(huì)逐步取代FC，使后端的存儲(chǔ)網(wǎng)絡(luò)和前端數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)徹底融合，進(jìn)一步簡化網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，降低組網(wǎng)成本。
3、二層交換虛擬化：TRILL將會(huì)成為主流，在后續(xù)巨型數(shù)據(jù)中心內(nèi)，基于IP層面的交換會(huì)導(dǎo)致傳輸效率降低和部署復(fù)雜度提升，因此仍然會(huì)以Ethernet技術(shù)為主，而TRILL是最有發(fā)展前景的公共標(biāo)準(zhǔn)。各個(gè)廠商的私有技術(shù)只能在小規(guī)模數(shù)據(jù)中心內(nèi)有所應(yīng)用。
4、設(shè)備一虛多：服務(wù)器建VM是為了把物理服務(wù)器空余的計(jì)算能力全都利用上，而在云計(jì)算數(shù)據(jù)中心里，網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的接口密度和性能應(yīng)該始終是供不應(yīng)求的，因此網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一虛多技術(shù)應(yīng)該不是未來的方向。
5、設(shè)備多虛一：通過各個(gè)層次上的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的多虛一，可以優(yōu)化組網(wǎng)的邏輯結(jié)構(gòu)，簡化設(shè)計(jì)和管理，同時(shí)解決二層多路徑等問題，提高接入帶寬和上行帶寬。優(yōu)點(diǎn)很多，但是設(shè)備多虛一技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，取決于交換機(jī)主控芯片的性能提升情況。
