VXLAN 三大應用場景—內網互通、兼容傳統網絡、虛擬機遷移！
今天分享VXLAN相關知識。
應用場景一：VXLAN網絡內終端用戶通信的應用
(1) 業務描述
目前，企業、運營商都在大力建設數據中心，規模化、虛擬化、云計算已成為數據中心的發展方向，同時，數據中心為適應更大的業務量并降低維護成本，逐漸向大二層技術及虛擬化遷移。
隨著數據中心在物理網絡基礎設施上實施服務器虛擬化的快速發展，作為NVO3技術之一的VXLAN技術具有很強的適應性，為數據中心提供了良好的解決方案。
(2) 組網描述
如圖1所示，某企業在不同的數據中心中都擁有VM，同一業務屬于同一網段，不同業務之間屬于不同網段。不同數據中心同一業務和不同業務的VM之間都需要互通。例如：財務部門的VM之間需要互通，屬于同網段互通；財務部和工程部的VM之間需要互通，屬于不同網段互通。
作為終端用戶的VM可以都使用IPv4地址，也可以都使用IPv6地址，即：VXLAN的Overlay網絡既可以是IPv4網絡也可以是IPv6網絡。圖1以IPv4 Overlay網絡為例。
圖1 VXLAN網絡內終端用戶通信的應用組網圖
(3) 特性部署
如圖1所示：
- Device1和Device2作為VXLAN二層網關，二者之間建立VXLAN隧道，通過VXLAN二層網關實現同一網段終端用戶互通。
- Device3作為VXLAN三層網關，Device1和Device2分別和Device3建立VXLAN隧道，通過VXLAN三層網關實現不同網段終端用戶互通。
直接在Device上配置VXLAN，VXLAN隧道的建立、MAC地址表項、ARP或ND表項等信息流表，均可通過動態學習所得。所有表項建立成功后，通過VXLAN二層網關和三層網關，依據ARP或ND地址表項和路由表，實現同網段和不同網段終端用戶互通。
應用場景二：VXLAN網絡和傳統網絡互通的應用
(1) 業務描述
目前，企業、運營商都在大力建設數據中心，規模化、虛擬化、云計算已成為數據中心的發展方向，同時，數據中心為適應更大的業務量并降低維護成本，逐漸向大二層技術及虛擬化遷移。
隨著數據中心在物理網絡基礎設施上實施服務器虛擬化的快速發展，作為NVo3技術之一的VXLAN技術具有很強的適應性，既可以實現VXLAN網絡內部的互通，也可以和傳統的非VXLAN網絡互通，為數據中心提供了良好的解決方案。
(2) 組網描述
如圖1所示，某企業的兩個部門財務部和工程部通過VM部署，人力資源部通過傳統的網絡部署，財務部、工程部需要和人力資源部進行互通。
當傳統網絡是STP網絡時，既可以通過VLAN方式接入VXLAN，也可以通過二層子接口方式接入VXLAN。使用二層子接口方式接入VXLAN時，需要二層子接口繼承主接口的環路狀態實現傳統STP網絡的破環功能。
作為終端用戶的VM和傳統網絡中的主機可以都使用IPv4地址，也可以都使用IPv6地址，即：VXLAN的Overlay網絡既可以是IPv4網絡也可以是IPv6網絡。圖1以IPv4 Overlay網絡為例。
圖1 VXLAN網絡和傳統網絡互通的應用組網圖
(3) 特性部署
如圖1所示，Device1和Device2作為VXLAN二層網關，Device3作為VXLAN三層網關，是VXLAN網絡和傳統網絡的邊緣設備，負責VXLAN報文的封裝和解封裝。Device3分別和Device1、Device2建立VXLAN隧道，進行VXLAN報文傳輸。
人力資源部向財務部VM1發送報文的流程如下：
- Device1收到傳統的報文后，將該報文封裝成VXLAN報文，發送給Device3。
- Device3收到VXLAN報文后進行解封裝，剝除內層報文的以太封裝，解析目的IP，根據目的IP查找路由表，找到目的IP的下一跳地址，再根據下一跳地址查找ARP表項，確認DMAC、VXLAN隧道出接口及VNI等信息。
- 查找到VXLAN隧道出接口及VNI信息后，Device3重新封裝VXLAN報文，發送給Device2。
- 根據報文中目的MAC，Device2查找到出端口信息后，將報文發送給對應的VM。
應用場景三：VXLAN在虛擬機遷移場景中的應用
(1) 業務描述
當前數據中心網絡中企業通過部署服務器虛擬化來達到整合IT資源、提升資源利用效率、降低開支的目的。隨著虛擬化水平的不斷提高，物理服務器上虛擬機的數量在不斷增加，虛擬化環境下運行的應用數量也在不斷上升，為虛擬網絡帶來了很大的挑戰。
(2) 組網描述
如圖1所示，某企業在數據中心中有兩個Server，其中工程部門和財務部門都在Server1上，營銷部門在Server2上。
Server1上顯示計算空間不足，而Server2未充分利用。網絡管理員需要將工程部門遷移到Server2上，不影響業務。
作為終端用戶的VM可以都使用IPv4地址，也可以都使用IPv6地址，即：VXLAN的Overlay網絡既可以是IPv4網絡也可以是IPv6網絡。圖1以IPv4 Overlay網絡為例。
圖1 企業分布組網圖
(3) 特性部署
為了保證工程部門遷移過程中業務不中斷，則需要保證工程部門的IP地址、MAC地址等參數保持不變，這就要求兩個Server屬于一個二層網絡。如果使用傳統方法解決此問題，這可能需要網絡管理員購買新的物理設備以分離流量，并可能導致諸如VLAN散亂、網絡成環以及系統和管理開銷等問題。
為了成功將工程部門遷移到Server2，可通過VXLAN實現。VXLAN是MAC in UDP的網絡虛擬化技術，只要物理網絡支持IP轉發，所有IP路由可達的終端用戶即可建立一個大范圍二層網絡。
當Overlay網絡是IPv4網絡時，工程部門的遷移流程如下：
- 工程部門從Server1遷移到Server2。
- 工程部門對應的VM發送免費ARP報文或RARP（Reverse Address Resolution Protocol）報文告知Device2和其他設備。
- Device1學習到VM的免費ARP報文或RARP報文后，刪除老的MAC地址表和ARP表，更新為遷移后的VM對應的MAC地址表和ARP表。
通過VXLAN隧道，工程部門在遷移過程中可保證網絡無感知。工程部門從Server1遷移到Server2后，終端租戶會發送免費ARP或RARP報文，所有網關設備上保存的原VM對應的MAC地址表和ARP表都將會被刪除，更新為遷移后的VM對應的MAC地址表和ARP表。
當Overlay網絡是IPv6網絡時，工程部門的遷移流程如下：
- 工程部門從Server1遷移到Server2。
- 工程部門對應的VM發送免費NA報文告知Device2和其他設備。
- Device2收到該免費NA報文后，學習到工程部門對應VM的MAC地址和ND表項。
- Device1感知到ND出接口變化，發起ND老化探測，刪除工程部門對應VM的MAC地址和ND表項。
