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一、背景随着云计算、虚拟化相关技术的发展,传统网络无法满足大规模、灵活性要求高的云数据中心的要求,于是便有了overlay网络的概念。overlay网络中被广泛应用的就是vxlan技术。首先我们了解下随着云计算的发展,传统网络面临哪些挑战。
1、虚拟机迁移范围受到网络架构限制虚拟机迁移,顾名思义,就是将虚拟机从一个物理机迁移到另一个物理机,但是要求在迁移过程中业务不能中断。要做到这一点,需要保证虚拟机迁移前后,其IP地址、MAC地址等参数维持不变。这就决定了,虚拟机迁移必须发生在一个二层域中。对于传统网络就要求网络本身具备多路径多链路的冗余和可靠性。传统的网络生成树(STP)技术不仅部署繁琐,且协议复杂,网络规模不宜过大,限制了虚拟化的网络扩展性。基于各厂家私有的的IRF/vPC等设备级的(网络N:1)虚拟化技术,虽然可以简化拓扑、具备高可靠性的能力,但是对网络有强制的拓扑形状限制,在网络的规模和灵活性上有所欠缺,只适合小规模网络构建,且一般适用于数据中心内部网络。而为了大规模网络扩展的TRILL/SPB/FabricPath/VPLS等技术,虽然解决了上述技术的不足,但对网络有特殊要求,即网络中的设备均要软硬件升级而支持此类新技术,会带来部署成本的上升。
2、虚拟机规模受网络设备表项规格的限制在大二层网络环境下,数据流均需要通过明确的网络寻址以保证准确到达目的地,因此网络设备的MAC地址表,成为决定了云计算环境下虚拟机规模的上限,并且因为表项并非百分之百的有效性,使得可用的虚机数量进一步降低,特别是对于低成本的接入设备而言,因其表项一般规格较小,限制了整个云计算数据中心的虚拟机数量。但如果其地址表项设计与核心或网关设备在同一档次,则会提升网络建设成本。虽然核心或网关设备的MAC与ARP规格会随着虚拟机增长也面临挑战,但对于此层次设备能力而言,大规格是不可避免的业务支撑要求。减小接入设备规格压力的做法可以是分离网关能力,如采用多个网关来分担虚机的终结和承载,但如此也会带来成本的上升。
3、网络隔离/分离能力限制VLAN作为当前主流的网络隔离技术,在标准定义中只有12比特,也就是说可用的VLAN数量只有4000个左右。对于公有云或其它大型虚拟化云计算服务这种动辄上万甚至