網絡是數據中心不可缺少的最重要的一部分,網絡技術的目的就是實現不同類型設備、不同位置的設備實現互聯。然而隨著云計算、大數據、虛擬化技術的普及,傳統的數據中心網絡技術早已無法滿足這些新技術的部署需求。數據中心網絡迎來了變革,各種新技術如雨后春筍般出現:VXLAN、FCOE、VEB、LISP、THRLL等等,這些新技術讓人看得演化繚亂,更多的人根本不清楚這些技術主要是為了解決數據中心的哪些問題,這些技術的差別在哪里。本文就將這些新的網絡技術做個分類,讓大家清楚這些技術究竟是解決數據中心可能出現的哪類問題的,這些技術的細節將不再本文的討論范圍之內,可以在網絡上搜索這些技術詞語,都會有很多關于這些技術的解釋,本文主要是對這些技術的區別及應用范圍做闡述,起到畫龍點睛的作用。
新一代數據中心最突出的特點就是虛擬化,尤其是服務器業務的虛擬化,已經無處不在。我們知道一個服務器的網卡數量是有限的,但是一下子虛擬化出來了幾十個操作系統,那么在網絡部分可以區分開就是個問題。還有虛擬化可以由處于不同位置的服務器之間完成,以便保證業務的平滑變化,有的甚至是在兩個不同的數據中心之間完成的虛擬化,這樣就可以完成業務在不同數據中心之間的平滑過渡。為了實現這些業務,就需要網絡運行特殊的技術才能完成。根據業務所處位置的不同,可以將數據中心的網絡技術分為五大類:同一站點內的VM互訪;VM 與存儲之間互訪;跨核心層的VM互訪;跨站點L2互訪;多站點之間互訪,下面依次看看這五種互訪涉及的網絡新技術。
同一站點內的VM互訪
同一站點內的VM互訪,網絡要解決的問題就是虛擬機與物理網絡硬件的映射關系。如今這種技術發展了兩種技術:軟件VEB技術和硬件VEB技術。軟件 VEB主要包括VMware公司主導的vSwitch技術,硬件VEB則又分為兩個部分:服務器廠商主導的802.1Qbg技術:VEB、VEPA、Multi-Channel。交換機廠商主導的802.1Qbh技術,802.1BR,VN-Tag技術,這三種技術最先都是由思科提出來的,802.1Qbh已經終止,由802.1BR取代,轉發方式和Multi-Channel類似。VN-Tag也是思科私有協議,格式卻與802.1BR有很大不同,通過定義的VN-Tag來標識VM連續的通道和映射到Switch的vPort。
VM 與存儲之間互訪
實現VM與存儲互訪的技術眾所周知就是FCoE技術,FCoE技術又分為CP和DP。CP方式主流技術采用的是FIP方式,建立端到端的存儲通道,有三種端口定義,四個注冊階段,對互訪做了詳實定義。DP方式實際應用比較廣泛,主要有802.1Qbb,802.1Qaz,802.1Qav三個標準,報文格式以太類型是0x8906,格式是L2+FC。802.1Qbb解決了FCoE零丟包,802.1Qaz是QOS擁塞調度,802.1Qav是沖突階段的處理QCN技術。
跨越核心網絡的VM互訪
實現跨越核心網絡的VM互訪技術也分為兩大類:CP虛擬化和DP虛擬化。CP虛擬化是設備內部的虛擬化技術,包括有VSS(思科),IRF(HP),vPC(VMware)。DP虛擬化包括TRILL和SPB。TRILL是新一代二層環路協議標準,思科的私有協議FabricPath與此類似,其在原始報文之前增加了一個6字節的TRILL頭,通過ISIS學習NickName,并生成拓撲。SPB里的SPBV實際就是VLAN QINQ技術,SPBM則是一種新的二層環路協議技術,標準是802.1aq,也采用ISIS協議維護鄰居狀態。不管是TRILL還是SPB技術,最大的特點都是不存在阻塞的鏈路,網絡帶寬沒有浪費。同時支持的網絡規模可以很大,原始的STP/RRPP等環路協議當網絡節點達到數十個甚至數百個時,網絡計算收斂的速度是非常緩慢的,而TRILL和SPB則不是這樣,網絡規模的擴大耗費的計算時間很少。
跨站點L2互訪
跨站點L2互訪意味著這個L2訪問只是一個虛擬的二層訪問,實際跨站點訪問意味著物理上是三層的環境。傳統的技術主要有光纖直連,直接通過SDH或DWNM廣域網技術實現互訪,也可以通過MPLS技術實現互訪:VLL和VPLS。新一代的網絡技術出現了各種新的跨站點L2技術:L2TPv3,VPLSoGRE,VLLoGRE,VXLAN,NVGRE,OTV,其中以VXLAN和OTV技術得到的認可最為廣泛。VXLAN是2012年思科和VMware提出的,找出了MAC、VNI、VTEP三者映射關系。VTEP是VXLAN的隧道終點,VNI是VXLAN的網絡ID。VXLAN也是一種隧道封裝技術,通過8字節的VXLAN對原始報文進行封裝,從而完成跨站點的L2轉發。OTV又是思科的私有技術,通過ISIS協議交換MAC信息,對STP的隔離,未知單播抑制等進行了優化,在思科的N7K設備上已經實現。
多站點之間互訪
多站點之間的互訪傳統的方式就是通過DNS解析或者路由學習完成,新一代的網絡技術典型代表是LISP技術,這又是思科的私有技術,LISP是一個為云路由的協議,解決了虛擬機移動領域的一大難題。LISP允許一個子網的虛擬機成員,當虛擬移動到網絡任何地方,同時保留其IP地址不變,無需在主機的任何變化,但網絡訪問可以定位其精確位置并實現最優路由,同時保持網絡的穩定性和高可擴展性。如今的LISP也指是一種名址分離的網絡協議,原有的網絡IP地址被分成EID和RLOC,EID用于標志主機,RLOC用于全網路由,名址分離網絡自然會引入“名”與“址”的映射。
不難發現不管哪類網絡新技術,都有思科的身影,足可見思科的網絡技術實力,尤其很多技術都是思科首先提出來然后形成的標準。這些新的網絡技術出現的本質就是為了滿足虛擬機的無感知遷移,虛擬機可以跨越不同的網絡設備、不同的機房以及不同的數據中心,還需要支持移動互聯。正是這些新的應用需求催生了這樣一批新的網絡技術,隨著云計算、大數據、虛擬化的逐漸落地,必將會有更多的新的網絡技術出現。