思科與VMware在本月提出的虛擬可擴(kuò)展VLAN（Virtual Extensible VLAN，VXLAN）標(biāo)準(zhǔn)將創(chuàng)建一個(gè)邏輯網(wǎng)絡(luò)（或擴(kuò)展VLAN），支持地理分散的數(shù)據(jù)中心之間實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離虛擬機(jī)（VM）遷移。VXLAN最終會(huì)實(shí)現(xiàn)多租戶云網(wǎng)絡(luò)所需要的遠(yuǎn)距離分割支持。

思科與VMware已經(jīng)合作將VXLAN標(biāo)準(zhǔn)整合到產(chǎn)品中，但是這個(gè)由思科、VMware、Arista網(wǎng)絡(luò)、Broadcom公司、Citrix系統(tǒng)和紅帽等公司共同制定的VXLAN草案仍然有待互聯(lián)網(wǎng)工程工作小組（IETF）標(biāo)準(zhǔn)化。

VLAN很早就被用來(lái)分隔數(shù)據(jù)流，但是IEEE 802.1Q VLAN規(guī)范僅支持4,094個(gè)VLAN標(biāo)識(shí)符。一個(gè)頂級(jí)機(jī)架交換機(jī)可能會(huì)連接40多臺(tái)服務(wù)器。每一臺(tái)服務(wù)器可能運(yùn)行多個(gè)VM，每一個(gè)VM都會(huì)與多個(gè)VLAN通信。而數(shù)據(jù)中心可能包含許多個(gè)機(jī)架交換機(jī)，所以VLAN總數(shù)可能會(huì)超過(guò)4,094。此外，由一個(gè)應(yīng)用程序組成的VM可能位于地理位置不同的數(shù)據(jù)中心。這些VM必須通過(guò)2層網(wǎng)絡(luò)連接，所以VLAN標(biāo)識(shí)符必須在地理上保證唯一性。

這個(gè)RFC草案所描述的VXLAN標(biāo)準(zhǔn)使用一個(gè)名為VXLAN網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識(shí)符（VNI）的24位標(biāo)識(shí)符，將與應(yīng)用程序關(guān)聯(lián)的VLAN分組到一個(gè)片段中。每一個(gè)管理域能夠定義多達(dá)1600萬(wàn)個(gè)VNI，而每一個(gè)VNI可能最多包含4,094個(gè)VLAN�？蛻魯�(shù)據(jù)會(huì)保證分離，因?yàn)橹挥羞\(yùn)行在同一個(gè)VNI的VM可以進(jìn)行通信。

對(duì)VM可見(jiàn)的2層網(wǎng)絡(luò)是通過(guò)3層網(wǎng)絡(luò)的UDP數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行傳輸?shù)�。這使數(shù)據(jù)中心可以在不同的IP子網(wǎng)中運(yùn)行。VM只能訪問(wèn)2層網(wǎng)絡(luò)，所以應(yīng)用程序中的VM可以從一個(gè)數(shù)據(jù)中心遷移到另一個(gè)數(shù)據(jù)中心，而不需要對(duì)重新分配VM或者其他應(yīng)用程序的VM可見(jiàn)。

VM軟件不需要修改就能夠在一個(gè)VXLAN環(huán)境中運(yùn)行。通過(guò)一個(gè)虛擬通道終端（VTEP），就可以將VNI分配給服務(wù)器上所運(yùn)行的VM。VTEP位于服務(wù)器的虛擬機(jī)管理程序上，負(fù)責(zé)生成指定VNI及進(jìn)行3層網(wǎng)絡(luò)通信的頭信息。

為了與片段中其他的VM進(jìn)行通信，VM會(huì)創(chuàng)建與非VXLAN和非虛擬環(huán)境相同的數(shù)據(jù)包。數(shù)據(jù)包由標(biāo)準(zhǔn)MAC幀及以太網(wǎng)頭信息、源與目標(biāo)MAC地址和以太網(wǎng)類型構(gòu)成。如果VM使用多個(gè)VLAN，則會(huì)加入一個(gè)VLAN標(biāo)記。

然后，支持VM的VTEP將數(shù)據(jù)包封閉在一個(gè)8位VXLAN頭信息中。這個(gè)頭信息包含一位VXLAN標(biāo)記，而24位VNI以及另外39位則保留為將來(lái)使用。返回的數(shù)據(jù)包會(huì)封裝在一個(gè)UDP數(shù)據(jù)包中。目標(biāo)IP地址是一個(gè)VTEP地址，數(shù)據(jù)包可以到達(dá)這個(gè)地址。源IP是發(fā)送端VTEP的地址。

最后，數(shù)據(jù)包被封裝在一個(gè)外在以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包中，它帶有目標(biāo)服務(wù)器或轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包的路由器的目標(biāo)MAC。

當(dāng)VM與其他VM進(jìn)行通信時(shí)，它運(yùn)行的環(huán)境與非VXLAN環(huán)境類似。如果目標(biāo)子網(wǎng)位于同一個(gè)子網(wǎng)，它會(huì)為目標(biāo)生成一個(gè)ARP請(qǐng)求廣播。如果它們位于不同的子網(wǎng)，它會(huì)向第一跳路由器發(fā)出一個(gè)ARP。VTEP在VXLAN和UDP頭信息封裝了ARP請(qǐng)求，然后將廣播數(shù)據(jù)包發(fā)到通信VM所在的VXLAN片段的關(guān)聯(lián)IP多路廣播分組。

支持目標(biāo)VM的VTEP會(huì)去掉UDP和VXLAN頭信息。將這個(gè)ARP請(qǐng)求發(fā)送到VM，然后由它響應(yīng)這個(gè)請(qǐng)求。當(dāng)響應(yīng)到達(dá)源VTEP和VM時(shí)，VTEP和VM都會(huì)獲得需要進(jìn)行通信的IP和MAC地址。后續(xù)的通信會(huì)在VTEP之間進(jìn)行傳輸，而不需要使用多路廣播。

在其他一些情況下，VM需要進(jìn)行VXLAN環(huán)境以外的通信。VXLAN網(wǎng)關(guān)會(huì)取下VXLAN和UDP的頭信息，將這個(gè)數(shù)據(jù)包轉(zhuǎn)發(fā)到VM所發(fā)數(shù)據(jù)包的目標(biāo)MAC上。無(wú)論是源VM或是目標(biāo)設(shè)備都需要在修改之后才可參與這個(gè)交互。而VXLAN網(wǎng)站可以在軟件、交換機(jī)或路由器上實(shí)現(xiàn)。

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