局域网SDN技术硬核内幕二从软件Overlay到硬件Overlay

局域网SDN技术硬核内幕二从软件Overlay到硬件Overlay

在前一阶段的文章中，我们介绍了Neutron和NSX中的几个基本概念：

IRB(Integrated Routing & Bridging)或DAG (Distributed Anycast Gateway)，实现全网所有VM的同网段和跨网段转发；
VTEP，位于IRB的边缘，各VTEP需要互相同步相关网段中所有VM的MAC和IP地址信息；
Overlay，让各VTEP跨域三层IP网络实现二层互联互通。Overlay的实现可以是VXLAN或NVGRE。
VXLAN Bridging (VXLAN L2 Gateway)和VXLAN Routing (VXLAN L3 Gateway)，实现从VLAN到VXLAN的同网段二层映射，以及跨网段三层路由。
EVPN，用于各VTEP之间同步VM的MAC和IP地址信息。
也就是说在部署了OpenStack的云数据中心中，虚拟机通过由这些组件构成的SDN网络实现互联互通。

我们发现，在Neutron的默认实现中，这些功能均由运行在各宿主机上的虚拟交换机OVS实现，因此，宿主机的CPU资源中，相当大的一部分将用于实现VXLAN封装/解封装，以及基于EVPN的表项同步。这种实现叫做软件Overlay，或主机Overlay。
随着宿主机网络从10G-25G-100G的演进，软件Overlay消耗的CPU资源也会同步增加。在现代的高性能数据中心中，软件Overlay消耗的CPU资源，与业务对计算通信效率的需求之间的矛盾，已经成为主要矛盾。

为了解决这一矛盾，工程师们期望利用数据中心交换机强大的数据包处理转发能力，将各宿主机的CPU从封装Overlay的枯燥工作中解放出来，这叫做硬件Overlay。

上图是软件Overlay的实现，OVS作为VTEP节点封装VXLAN隧道；

上图是硬件Overlay的实现，数据中心接入交换机(TOR, Top of Rack)作为VTEP节点封装VXLAN隧道；
二者对比如下：

硬件Overlay的基本模型如下图所示：

我们看到，在这个模型中，OVS仅对来自VM的数据包打上VLAN标签，在TOR上进行VLAN到VXLAN的封装。

今天留给大家的问题，也是我们被用户问到的最多的问题之一——
TOR上，VLAN到VXLAN的映射关系，是谁来确定的呢？

明天介绍的内容——层次化端口绑定 (Hierarchy Port Binding)，将详解这一机制，也是硬件SDN的精髓。这一机制不但能解决基于VM的IaaS云，还可以应用于容器云平台。大家千万不要错过！

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