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网络边缘虚拟化:vSwitch 问题的解决方法浅析

2019-10-16 12:30:42

在计划网络虚拟化时,网络人员必须处理许多虚拟网络交换机的问题。在本文中,我们将了解这些使用虚拟化技术所带来的虚拟化网络问题的解决方法,包括分布式虚拟交换、边缘虚拟桥接和 I/O 虚拟化。

虽然服务器虚拟化被看作是系统和数据中心团队的管辖范围,但网络人员必须管理一个新的虚拟网络交换机(vSwitches)层,它位于超级管理程序中,并且存在许多严重的管理问题。工程师可以在一系列的网络边缘虚拟化技术中找到这些问题的解决方法,这些技术包括分布式虚拟交换机、虚拟桥接和 I/O 虚拟化。所有这些虚拟化网络技术的目标是在虚拟化中实现更好的可管理性、政策实施、安全性和可扩展性。

网络边缘虚拟化:vSwitch 问题的解决方法

有一些最新的仍在继续开发的产品通过改进服务器虚拟化网络支持来解决传统vSwitch的缺点。其中大多数改进虚拟化网络的方法都是使用各种网络边缘虚拟化方法。这些技术包括:

分布式虚拟交换(DVS):通过DVS,虚拟交换机的控制层和数据层是分离的。这使得多个虚拟交换机的数据层能够由一个实现了控制层功能的外部集中管理系统统一管理。这种分离使得整合vSwitch控制层与物理访问交换机和/或虚拟服务器管理系统的控制层变得更简单。除了I/O带宽的CPU约束,DVS功能可能解决传统vSwitch的所有缺点。

通过VMware vNetwork Distributed Switch,控制层被整合到vCenter管理系统中。这个整合使虚拟交换机能够利用包括简单检测网络流量获得的信息在内的许多复杂信息,并能够将最多64个虚拟交换机作为一个分布式交换机管理。

Cisco的DVS方法具体是由Cisco Nexus 1000v交换机体现的,它提供了一个扩展的特性集(位于VMware vNetwork API之上),并兼容其他Cisco网络产品。Cisco是基于VN-Link功能事例vCenter和Nexus控制层的,在VM和DVS之间建立一个虚拟链路,它可以以一种模拟从服务器到Cisco硬件访问交换机的物理链路方式进行管理。VN-Link目前已经实现在Cisco Nexus 1000V Series DVS中,它将由一个支持网络接口虚拟化的新型Cisco服务器接入或聚集交换机支持。这允许超级管理程序将所有VM流量的交换卸载到外部接入交换机。将交换负载转移到外部网络可以实现网络可见性,但也会增加服务器接入交换端口的负载,并且可能会引起延迟的增加。这些外部交换机的VN-Link功能依靠额外的数据包标记(VN-Tag)实现VM接口的网络可见性及网络政策的应用。[page]

通过vNetwork API,虚拟交换机的其它实现可能很快就会出现,很可能源于开源的Open vSwitch项目。Open vSwitch已经兼容许多的虚拟化环境,包括Xen、XenServer、KVM和 QEMU。值得注意的是,DVS领域目前还没有标准,但是通过利用VM移植过程中的网络状态传输的可能应用,Open Virtualization Format (OVF) 是一个描述VM属性的提议元数据标准。

边缘虚拟桥接(EVB):IEEE 802.1 Work Group正在制定一个名为Edge Virtual Bridging (EVB) 的标准。EVB标准(IEEE 802.1 Qbg)的制定是基于一个名为Virtual Ethernet Port Aggregator (VEPA) 的技术。通过VEPA,来自于VM的所有流量都会被转发到邻近的物理接入交换机,或者当目标VM也位于同一个服务器时被转回到相同的物理服务器。在后一种情况中,流量作了一个180度的转向。因此,VEPA使网络接入交换机能够看到虚拟机流量流,及其之上的政策控制。

EVB/VEPA将实现一个基于标准的解决方案,它不需要在超级管理程序中使用基于软件的交换(这是类似于 Cisco VN-Link的标准方法,它由一个外部物理交换机完成,虽然其中的实现细节可能会很不一样)。虽然IEEE EVB能够有效地解决管理可扩展性、流量可见性和一致的政策实施等问题,但是它还不一定会整合虚拟服务器管理系统或解决VM移植相关的网络状态的自动传输问题。EVB得到广泛的供应商支持,但是它仍然处于标准化过程的早期,所以EVB的预标准版本很可能在未来的12到18个月占主导位置。

单一源I/O虚拟化(SR-IOV):在不久的将来,硬件NIC将会使用SR-IOV技术将基于软件的虚拟功能转移到PCI NIC硬件。虽然基于SR-IOV NIC能提高I/O性能,但是他们本身不能解决其它问题,如管理可扩展性、缺少网络流量流的管理可见性。然后,SR-IOV NIC也将给硬件带来边缘网络技术的支持(如 FCoE、iSCSI、CEE/DCB、RDMA),并且也可能发展并为某些虚拟交换机型提供硬件支持。

使用网络边缘虚拟机发展数据中心 LAN

直到最近,数据中心LAN也还有一些变化。服务器虚拟化改变了这一切,而现在变化非常大,特别是边缘虚拟化数据中心网络。为了取得成功,IT组织需要计划一种方法,使他们的数据中心LAN能够发展而允许组织使用服务器虚拟化实现最大利益。作为这个计划的一部分,IT经理需要仔细考虑快速发展的私有和行业标准网络虚拟化技术如何实现增强虚拟数据中心的可扩展性、端到到可管理性、安全性和用户需求变化的响应所需要的改进。

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