云计算之虚构网络面前的技术

传统的网络设备是散布式和去中心化的，每台设备可以经过自主学习和人工性能，可以知道如何转发数据包，而不须要一个集中式的控制设备。

软件定义网络（Software Defined Network）， 在虚构网络里，vSwitch和vRouter这些设备，通常都不用登录下来敲命令（虽然也可以这么做），而是经过云平台性能。云平台经过API和SDN控制器交互，SDN控制器计算并下发转宣布到vSwitch和vRouter，成功性能。

SDN原理表示

所谓Overlay，是在传统的物理网络（Underlay）基础之上，构建出一个虚构的逻辑网络。 从技术上讲，Overlay的二层数据包封装在物理网络的三层报文中传输，抵达目标地之后再解封装获取Overlay的二层报文。实践上，这就是一种“L2 over L3”的隧道封装技术。这方面的协定比拟多，关键有（L2 over UDP）、（L2 over GRE）、(L2 over TCP)等。

（Virtual eXtensible Local Area Network，虚构可裁减局域网）是成功网络的干流技术，正是经过VxLAN，才成功了VPC（包含子网）的完美隔离。

大体而言，就是VM之间交互的数据包，在分开vSwitch时会加上封装，构成隧道， 不同子网带有不同的隧道号标识 。解隧道封装的时刻，看到隧道号不对，就会放弃，这样不同子网内的虚构机不可启动间接通讯（除非做了路由），这就成功了隔离。

VxLAN不只处置了隔离的疑问，还处置了传统二层技术（如VLAN）难以处置的大规模二层互连的疑问，由于经过三层传输，虚机的部署和迁徙就不受二层物理网络限度了。 VxLAN是怎样将L2 over在L3之上呢，答案是：将以太网帧封装在UDP包中。

VxLAN的包结构

如上图所示，Overlay的二层数据帧被封装在三层的IP包中（准确的说，是四层的UDP报文中）， 封装的头部是VxLAN Header，外面的关键内容就是24bit的VNI（VxLAN ID），每个子网都有一个VNI， 这样即使是同一台主机上的两台VM，即使处于同一IP段，只需他们在不同的子网，就不可通讯，由于子网的OVS看见不同的VNI就会放弃掉。

做封装和解封装的端点被称为VTEP ，它同时也就是VxLAN隧道的终点和终点。VTEP通常是由OVS成功的，子网中VM向外收回的二层报文，会由OVS启动封装，做成UDP包收回；同时OVS会在UDP特定端口监听，收到VxLAN报文后，假设VNI正确，则去掉封装，将封装前的二层报文转发给相应的VM。

关于裸金属（云治理的物理机）而言，由于它没有OVS，它的Overlay通讯要经过VxLAN网关（承当VTEP性能）成功，或许可以在物理机上插一块智能网卡，由智能网卡做VTEP。

VTEP有软件和配件两种，前面讲的OVS就是软件VTEP，也有用配件替换机做VTEP的。 假设VTEP由软件成功，这种Overlay就叫Host Overlay；假设由配件设备成功，就叫Network Overlay；假设都有，就叫混合Overlay。

关于Host Overlay而言，物理替换机网络中的Leaf和Spine仅启动IP报文的高速转发，不处置VxLAN报文。

Overlay和Underlay表示

上图中，VM1和VM2要通讯的话（无论能否在同一子网），由OVS封装成VxLAN报文，由leaf和spine替换机启生物理传输；关于在同一台宿主机上的VM3和VM4，假设它们在同一VPC的同一子网，OVS就间接转发了（不走VxLAN）；假设是同一VPC的不同子网，也不用走VxLAN，由vRouter和OVS转发；但假设在不同VPC，就也要走VxLAN，由于不同VPC的隔离就是靠VxLAN成功的。