华为云05之网络虚拟化

华为云之网络虚拟化

网络虚拟化有三种实现方式：
1.直接是Domain0来完成网络虚拟化。
2.底层硬件层是一个智能的网卡（INIC），在VM侧装Tools，利用Tools的驱动来使用INIC，不过这里需要经过VMM做少量的运算，运算的目的是找到INIC网卡，消息到达网卡后还需队列中排队。这种是INIC网卡直通技术。（利用二层的标识来直接上网络流量到达要排列的网卡上。根据MAC和Vlan）
4.SR—IOV技术直通技术：通过物理层的特殊网卡INIC，支持SR—IOV的。虚拟出来PF，PF有完整功能的PCI功能的网卡，利用这个PF管理虚拟的VF，VF具有独立、完整轻量级功能的PCI功能的网卡。在VM侧有VF的驱动，利用驱动绑定底层INIC网卡虚拟出来的VF。多个VF是独立的，一个VM可以共享一个VF。华为中的Tools里面就有VF驱动，是半虚拟化。

第一种使用的是普通网卡，因为虚拟化是服务器的CPU决定的。第二和第三是用智能网卡实现的，两者的流量是不同的：

普通网卡：一次数据拷贝，从APP—OS—驱动—VMM—驱动。数据包到VMM时会进行一次复制，会浪费主机资源与延迟。
智能网卡：零拷贝技术，从APP—Buffer（缓存器）—DMA（直接内存读取技术）将Buffer与底层网卡之间建立连接，不需要利用VMM来计算。

网络虚拟化的层次：

分布式虚拟交换的实现方式：1.基于服务器CPU，2.基于物理网卡，3.基于物理交换机。

第一种基于服务器CPU的解决方案来说，VM1访问VM2，将数据包发送给OVS，OVS根据MAC转发到VM2，性能较优，如果VM1访问VM3，VM1将数据包发给OVS，OVS转发到网卡，这个网卡是Turk类型的，而且PVID为0，意味着不打PVID。再由网卡发送给TOR，TOR在转发到VM3。如果是VM1与VM2流量过大的话，此方式是性能较好，但是如果VM1访问VM3流量过大，则此性能不佳。此实现方式而且对于流量包的监控不利。
第二种利用INIC网卡来实现虚拟交换，VM1访问VM2时，数据包经过OVS，OVS不进行计算，将数据透传到INIC，由INIC网卡来计算，发现目的是VM2，则将数据包发送到OVS，再由OVS透传到VM2。如果VM1访问VM3，则是由OVS将数据透传到INIC，由INIC将数据发送到TOR，由TOR发送给VM3，性能较优。
第三种是利用TOR交换机实现网络虚拟化（此TOR支持虚拟化功能），VM1访问VM2的流程是OVS—INIC—TOR—INIC—OVS。如果是VM1访问VM3，则只需要TOR做一次计算，所以性能优。
华为的虚拟交换机的概念，在CNA01上，有OVS，在OVS上创建端口组，将虚拟机加入端口组，CNA02上有OVS，VM加入端口组。这里的OVS只有二层功能，但是也可以有三层交换功能。通过VRM，接入多个OVS，形成一个逻辑的DVS，如果在DVS上创建Vlan，则DVS则将创建Vlan的信息发送给OVS，由OVS来具体实现。（补充：OVS是上面的一次拷贝的实现。OVS是开源的。也有EVS，EVS是华为特有的，是在OVS基础之上实现的零次拷贝技术，OVS与EVS只能使用一种。）

上面华为的实现：如图

Vxlan：（虚拟扩招局域网）在三层网络上面跑二层。overlay类型。是一种进行大二层虚拟网络扩展的隧道封装技术。解决了Vlan标识不够用。与在VLan网络下，VM只能在二层网络下迁移。Vxlan引入了UDP格式的外层隧道，作为数据的链路层，而原有的数据报文内容作为隧道净荷来传输。端口号为4789。vxlan支持16M个网络标识，而vlan4096个标识。

vxlan具体实现的细节：

正常的VM1与VM2通信，先将数据封装到二层帧中，后发送到VTEP，VTEP将二层帧封装到Vxlan的包中，vxlan的包有（mac，IP（对端VTEP的IP），UDP，（二层帧）），两个VTEP之间建立vxlan隧道关系。VTEP在CE设备上实现。如果对端没有VTEP，则用VTEP网关。（可以在公有云上申请一个VM做VTEP的网关。）VTEP到VTEP的通信与VTEP与非VTEP的通信。
VPN：通过公网可以访问内部网络。

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