網(wǎng)絡(luò)虛擬化介紹- IT網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維

2020-05-08 17:07 作者：艾銻無(wú)限 瀏覽量：

隨著數(shù)據(jù)中心的擴(kuò)張，基于數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)虛擬化也同步大量部署。下面我們討論下傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)和虛擬化網(wǎng)絡(luò)的原理及區(qū)別，供廣大IT網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維參考。網(wǎng)絡(luò)虛擬化相對(duì)計(jì)算、存儲(chǔ)虛擬化來(lái)說(shuō)是比較抽象的，各位IT運(yùn)維以前在學(xué)校書本上學(xué)的那點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)知識(shí)來(lái)理解網(wǎng)絡(luò)虛擬化可能是不夠的。在我們的印象中，網(wǎng)絡(luò)就是由各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備（如交換機(jī)、路由器）相連組成的一個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，世界上的任何兩個(gè)人都可以通過(guò)網(wǎng)絡(luò)建立起連接。帶著這樣一種思路去理解網(wǎng)絡(luò)虛擬化可能會(huì)感覺(jué)云里霧里——這樣一個(gè)龐大的網(wǎng)絡(luò)如何實(shí)現(xiàn)虛擬化？其實(shí)，網(wǎng)絡(luò)虛擬化更多關(guān)注的是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、主機(jī)網(wǎng)絡(luò)這樣比較「細(xì)粒度」的網(wǎng)絡(luò)，所謂細(xì)粒度，是相對(duì)來(lái)說(shuō)的，是深入到某一臺(tái)物理主機(jī)之上的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來(lái)談的。如果把傳統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)看作「宏觀網(wǎng)絡(luò)」的話，那網(wǎng)絡(luò)虛擬化關(guān)注的就是「微觀網(wǎng)絡(luò)」。網(wǎng)絡(luò)虛擬化的目的，是要節(jié)省物理主機(jī)的網(wǎng)卡設(shè)備資源。從資源這個(gè)角度去理解，可能會(huì)比較好理解一點(diǎn)。
 
IT網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維之傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，一臺(tái)物理主機(jī)包含一個(gè)或多個(gè)網(wǎng)卡（NIC），要實(shí)現(xiàn)與其他物理主機(jī)之間的通信，需要通過(guò)自身的 NIC 連接到外部的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，如交換機(jī)上，如下圖所示。




這種架構(gòu)下，為了對(duì)應(yīng)用進(jìn)行隔離，往往是將一個(gè)應(yīng)用部署在一臺(tái)物理設(shè)備上，這樣會(huì)存在兩個(gè)問(wèn)題，

1）是某些應(yīng)用大部分情況可能處于空閑狀態(tài)

2）是當(dāng)應(yīng)用增多的時(shí)候，只能通過(guò)增加物理設(shè)備來(lái)解決擴(kuò)展性問(wèn)題。不管怎么樣，這種架構(gòu)都會(huì)對(duì)物理資源造成極大的浪費(fèi)。
 
IT網(wǎng)絡(luò)運(yùn)維之虛擬化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

為了解決這個(gè)問(wèn)題，可以借助虛擬化技術(shù)對(duì)一臺(tái)物理資源進(jìn)行抽象，將一張物理網(wǎng)卡虛擬成多張?zhí)摂M網(wǎng)卡（vNIC），通過(guò)虛擬機(jī)來(lái)隔離不同的應(yīng)用。這樣對(duì)于上面的問(wèn)題

1），可以利用虛擬化層 Hypervisor 的調(diào)度技術(shù)，將資源從空閑的應(yīng)用上調(diào)度到繁忙的應(yīng)用上，達(dá)到資源的合理利用；針對(duì)問(wèn)題

2），可以根據(jù)物理設(shè)備的資源使用情況進(jìn)行橫向擴(kuò)容，除非設(shè)備資源已經(jīng)用盡，否則沒(méi)有必要新增設(shè)備。這種架構(gòu)如下所示。


其中虛擬機(jī)與虛擬機(jī)之間的通信，由虛擬交換機(jī)完成，虛擬網(wǎng)卡和虛擬交換機(jī)之間的鏈路也是虛擬的鏈路，整個(gè)主機(jī)內(nèi)部構(gòu)成了一個(gè)虛擬的網(wǎng)絡(luò)，如果虛擬機(jī)之間涉及到三層的網(wǎng)絡(luò)包轉(zhuǎn)發(fā)，則又由另外一個(gè)角色——虛擬路由器來(lái)完成。一般，這一整套虛擬網(wǎng)絡(luò)的模塊都可以獨(dú)立出去，由第三方來(lái)完成，如其中比較出名的一個(gè)解決方案就是 Open vSwitch（OVS）。OVS 的優(yōu)勢(shì)在于它基于 SDN 的設(shè)計(jì)原則，方便虛擬機(jī)集群的控制與管理，另外就是它分布式的特性，可以「透明」地實(shí)現(xiàn)跨主機(jī)之間的虛擬機(jī)通信，如下是跨主機(jī)啟用 OVS 通信的圖示。


總結(jié)下來(lái)，網(wǎng)絡(luò)虛擬化主要解決的是虛擬機(jī)構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通信問(wèn)題，完成的是各種網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的虛擬化，如網(wǎng)卡、交換設(shè)備、路由設(shè)備等。
 
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