一、虚拟交换机的网络介绍

在物理环境之中，主机是通过pSwitch连接到网络当中。而在虚拟化环境中，ESX提供了vswitch和dvswitch。ESX的虚拟主机通过vSwitch来连接网络。vSwitch是通过主机上的物理网卡作为上行链路与外界网络进行连接。

如图所示：

跟普通服务器设备一样，每个虚拟机有着自己的虚拟网卡(virtual NIC)，每个 virtual NIC有着自己的MAC地址和IP地址。 Virtual Switch(vSwitch)相当于一个虚拟的二层交换机， ABCDE便是交换机上的虚拟端口vPort，该交换机连接虚拟网卡和物理网卡，将虚拟机上的数据报文从物理网口转发出去。根据需要，vSwitch 还可以支持二层转发、安全控制、端口镜像等功能。

每个vSwitch与物理交换机一样，包含一定数量的端口，相同特性的虚拟端口vPort集合就是端口组;vSwitch端口逻辑上可分为三种类型：

1. 虚拟机端口组,用于虚拟网络连接

2. VmKernel端口：用于VMotion网络、iSCSI/NFS网络、ESX/ESXi管理网络（ESXi中没有Service Console)

3. Service Console端口：用于ESX Service Console管理网络，如：vSphere Client和vCenter就是使用此网络管理ESX

二、虚拟交换机的功能及配置

ESX的vSwitch是当前虚拟化产品中功能较为全面和易于管理的一款虚拟化交换机。他主要有以下几个功能：

多网络管理

我们知道在数据中心中不可能只有一个网络，比如为webgame服务器和注册站reg服务器分配在不同的vlan；那么在虚拟网络环境中如何做到多个网络环境并存？ vSwitch与物理交换机一样可通过配置Vlan实现多网络并存。

物理交换机上配置Vlan后，两台交换机之间通过Trunk通道传输vlan标记信息；与物理交换机相似，在vSwitch中可在虚拟机端口组vNetwork、VMkernel端口上配置Vlan信息，与外界物理网络Vlan间的通信也需要在vSwitch上行链路上配置Trunk通道。

以下以实例介绍配置步骤：

ESX的vSwitch0和vSwitch1的上联分别由两张物理网卡连接组成的teaming，接入交换机并配置vSwitch0上不同的vlan网络分别为ESX管理网络,iscsi,vSwitch1上不同的vlan网络分别为 webgame,reg。通过不同的vNetwork来细化虚拟机的流量策略，网络绑定策略，安全控制等

在交换机上配置与ESX服务器相连的端口为TRUNK

Switch(config)#interface range TenGigabitEthernet 1/11-14

Switch(config-if-range)#switchport mode trunk

Switch(config-if-range)#switchport trunk allowed vlan all

流量控制

控制vSwitch下的虚拟机简单流量策略，支持虚拟机平均流量控制，虚拟机流量峰值管理，突发流量控制等。也可以在vNetwork中进行配置，vNetwork的优先级高于vswitch。

安全控制

Promiscuous Mode虚拟交换机的混杂模式。开启该模式，所有vNic的报文会复制到vSwitch的所有vPort上面

MAC Address Changes：是否允许虚拟机的网卡变更，如果禁止的话，在修改了MAC地址的vm所有报文将不能够被转发。

Forged Transmits:一个和MAC地址相关的安全配置，当允许了MAC address changes后，修改了MAC地址的VM，可以成功的转发报文。

在NLB的单播模式，需要允许MAC address changes 和 forged transmits 因为单播模式会修改主机的MAC地址。如果禁止的话，会被vSwitch过滤。

网卡绑定

VMware建议ESX中的三种网络类型最好配置不同的Vlan，并且使用不同的上行物理链路分配流量，并且为了保证故障冗余，每个网络类型至少关联2块网卡。这就需要在vSwitch进行网卡绑定。

ESX NIC teaming，相当于vSwitch与交换机的聚合，通过下图可以看到，vSwitch网卡绑定主要功能有：

1. 网络的负载均衡

2. 网络故障切换检测

3. 交换机通知

4. 故障恢复

1.  ESX的网络负载均衡的3种方式

(1) 基于端口的负载均衡(默认) (Route based on the originating virtual port ID)

这种方式下，负载均衡是基于vPort ID的。一个vPort和ESX主机上的一个pNIC(从vSwitch角度看就是某个uplink)捆绑在一起，只有当这个pNIC失效的时候，才能切到另外的pNIC链路上。这种方式的负载均衡只有在vPort数量大于pNIC的数量时才生效。

什么是vPort呢？形象的说就是vSwitch交换机上的一个端口

因为基于vPort id的负载均衡，VM是vNIC绑定在其中的一个PNIC上,他的uplink速率不可能大于单个PNIC，只有当VM的数量大于PNIC的时候，所以vPort的负载均衡就是VM各个vPort之间的负载均衡。
(2) 基于源MAC的负载均衡(Route based on source MAC hash）

这种方式下，负载均衡的实现是基于源MAC地址的。因为每个vNIC总是具有一个固定的MAC地址，因此这种方式的负载均衡同基于端口的负载均衡具有同样的缺点。同样是要求vPort数量大于pNIC的时候才会有效。同样是vNIC的速率不会大于单个pNIC的速率。
(3) 基于IP hash的负载均衡(Route based on IP hash)

这种方式下，负载均衡的实现是根据源IP地址和目的IP地址的。因为同一台VM(源IP地址总是固定的)到不同目的的数据流，就会因为目的IP的不同，走不同的pNIC。只有这种方式下，VM对外的流量的负载均衡才能真正实现。但是VMware的负载均衡(Load Balancing)只是出站(Outbound)的负载均衡，入站流量的负载均衡就需要在物理交换机上配置静态AP。 VMware不支持动态链路聚合协议(例如802.3ad LACP或者Cisco的PAgP).

交换机配置：

Switch(config)#interface range TenGigabitEthernet 1/13-14

Switch(config-if-range)#port-group 1

Switch(config-if-AggregatePort 1)#switch mode trunk

Switch(config-if-AggregatePort 1)#exit

Switch(config)#aggregateport load-balance src-dst-ip

ESX的三种负载均衡优缺点：

2.  网络故障切换检测（Network failover Detection）

ESX提供了两种方式的网络故障检测分别为link status only（仅链路状态） 和 beacon probing（信标探测），下面用图表来说明两者的主要优缺点：

a.  Link status only：仅判断网络链路的up 和down状态

b. Beacon probing: vswitch的每个物理网卡周期性的发送广播信号报文，实现网络链路检测。

beacon报文如下：

3.    交换机通知（Notify switches）

ESX的交换机通知是用于在VM发生链路变更及vm迁移的时候，用来通告物理交换机，保障物理交换机上能够感知虚拟机的端口变化并更新MAC地址表。

4.    故障恢复（Failback）

ESX默认配置Failback为YES，当Teaming中的网卡恢复后，会依照failover设定好的故障切换顺序，还原Teaming中的PNIC优先级。

三、分布式虚拟交换机

Dvswitch：分布式虚拟交换机是主要是为了简化数据中心的虚拟网络连接，它可以将跨多个 ESX/ESXi主机将网络连接聚合到一个集中的集群级别。 Distributed Switch 可对各个虚拟机的配置进行抽象化处理，并通过Vcenter实现集中部署、管理和监控。原来每ESX标准交换机分别配置，现在vCenter Distributed vSwitch可在数据中心级别集中配置、管理，并且在vSphere 4.0中除了可以使用VMware内置的Distributed vSwitch外，还支持加载第三方厂商的交换模块，比如Cisco针对vSphere虚拟网络环境开发的nexus 1000v 和 nexus 1010。Dvswitch逻辑架构图：

通过dvswitch，配置不同类型的dvport模板，将数据中心中同一类型vnetwork中的vm迁移到对应的dvport，大大提高了虚拟机的管理效率。

下面我们通过实例将vm接入Dvswitch：

实验目的：在虚拟数据中心lixukai,创建一个dvswitch，并将数据中心的vm1和vm2服务器中的虚拟机，由vswitch迁移至dvswitch。

1. VM1迁移前：

2. VM2迁移前

3. 迁移后

通过上图，不仅可以很清楚的看到数据中心的网络情况，并且通过定义了多个不同的分布式端口组的方式，大大提搞了vSwitch的布署效率。

Dvswitch优点：

四、总结：

本章介绍的仅仅是虚拟化的一个很小的方面。随着虚拟化技术蓬勃兴起，它正在走向数据中心的各个领域，服务器虚拟化，交换机虚拟化桌面虚拟化。最终还是要落实到如何实实在在的应用上。

1. 如何提高业务用户的访问速度

2. 提高业务访问的稳定性

3. 节省业务的带宽成本

4. 增加业务持续运行时间，增加可靠性

5. 减少业务的数据丢失风险

6. 降低业务异常的维护时间

7. 减少业务计划内的维护时间

8. 减少业务硬件成本

9. 给业务运营分析，业务改进提供数据支持

带着这些问题，我们更深入的去了解、学习和应用虚拟化，一起努力把我们的虚拟化产品做好。