大型数据中心云平台建设中的网络知识、原理及实践.docx

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1、最简单的总结SDN主流选择了OVer1.ay.虚拟集群的规模（非物理机所能比拟）使得Vxlan的组播传播（虚拟机构成的集群包含的MAC地址数量往往多一两个数量级MAC地址表）对网络设备性能要求巨大（你不可能每个交换机都买核心交换机一样的配置吧）,OVerlay通过矮道技术（VX1.AN或GRE）和控制平面可以减少集群中MAC地址表和ARP请求（H3CVX1.AN解决方案基于SDN架构，通过引入全网的SDNController来实现VX1.AN的管理和维护，使得VTEP之间的信息可以通过Controller来进行反射。这样,VTEP的MAC地址表映射关系不再通过组播向全网其他VTEP传达，而是统

2、一上报给控制器，由控制器统一下发给需要接受此消息的其他VTEP,由具体的VTEP执行转发机）,VX1.an中VIan内部只走2层网关,只有Vx1.an之间（不同租户，云主机和裸金属之间）才需要走3层网关.进而有效降低二层核心网络设备压力.常见网络术语普通的V1.AN数量只有4096个，无法满足大规模云计或IDC的需求，而IDC为何需求那么多V1.AN呢，因为目前大部分IDC内部结构主要分为两种1.2,1.3.1.2（二层网关）：位于同一网段的终端用户通信，12网关收到用户报文后，根据报文中包含的目的MAC类型进行转发.1.2网关主要解决的就是同一VNl下的VM之间的互访.1.3(三层网关)：用

3、于非同一网段的终端用户通信或VX1.AN和非VX1.AN用户间的通信.1.3网关解决的就是不同VNI(VX1.ANNetworkidentifier)以及VX1.AN和非VX1.AN之间的互访VTEP(VX1.ANTunnelEndpoints,VX1.AN隧道端点)为VX1.AN殴道的端点，封装在NVE中，用于VX1.AN报文的封装和解封装。VTEP与物理网络相连，分配的地址为物理网络IP地址.VX1.AN报文中源IP地址为本节点的VTEP地址，VX1.AN报文中目的IP地址为对端节点的VTEP地址,一对VTEP地址就对应着一个VX1.AN隧道.1.2结构里面，所有的服务器都在一个大的局域网

4、里面，TOR透明1.2,不同交换机上的服务器互通靠MAC地址,通信隔离和广播隔离靠的Vlan,网关在内网核心上.而1.3结构是从TOR级别上就开始用协议进行互联，网关在TOR上,不同交换机之间的互通齐IP地址。ToR(TopofRack):接入方式就是在服务器机柜的最上面安装接入交换机.EoR(EndofRow):接入交换机集中安装在一列机柜端部的机柜内，通过水平缆线以永久链路方式连接设备柜内的主机/服务器/小型机设备.EoR对设备机柜需要敷设大盘的水平缆线连接到交换机.对比：EoR布线方式的缺点：从服务器机柜到网络机柜的铜缆多（约有20-40根铜缆）.且距网络机柜越远的服务器机柜的铜缆，在机

5、房中的布线距寓越长，由此导致线缆管理维护工作量大、灵活性差.ToR布线的缺点：每个服务器机柜受电源输出功率限制，可部署的服务器数量有限，由此导致机柜内交换机的接入端口利用率不足.在几个服务器机柜间共用1-2台接入交换机，可解决交换机端口利用率不足的问迹，但这种方式增加了线缆管理工作班.从网络设计考虑，TOR布线方式的每台接入交换机上的V1.AN员不会很多，在网络规划的时候也要尽量避免使一个V1.AN通过汇聚交换机跨多台接入交换机，因此采用ToR布线方式的网络拓扑中，每个V1.AN的范围不会太大，包含的端口数量不会太多.但对于EoR布线方式来说，接入交换机的端口密度高，在网路最初设计时，就可能存

6、在包含较多端口数的V1.ANeTOR方式的接入交奂机数生多，EOR方式的接入交换机数量少，所以TOR方式的网络设备管理维护工作量大.随着用户数据业务需求的猛增.数据中心机房服务器密度越来越高,虚拟化和云计算等新技术趋势日益流行，使得服务器对应的网络端口大大增加，并且增加了管理的系杂性，另外以太网（IAN）与光纤存储区域网络（SAN）的融合也越来越常见，这就必然要求一种新的网络拓扑结构与之相对应.在云计箕的大潮下，这种分布式架构的业务扩展性极强，要求的服务器数量也越来越多.例如新的ApacheHadoop0.23支持600010000台服务器在一个集群内，海Ia的服务器数量要求充分利用数据中心机

7、柜空间的同时，海量的业务数据也需要更快更直接的高性能链路把数据传送到网络核心.在这样的趋势下，显然ToR更加适用.在业务迅速扩展的压力下，T。R的方式可以更好的实现网络的更快速扩展.SDN在SDN解决方案中overlay与underlay是最为常见的二个网络术语.Under1.ay指的是物理网络，它由物理设备和物理链路组成.常见的物理设备有交换机、路由器、防火墙、负载均衡、入侵检测、行为管理等，这些设备通过特定的链路连接起来形成了一个传统的物理网络，这样的物理网络，我们称之为Under1.ay网络.实现SDN的技术主要有overlay,OpenFIow,和思科的OnePK.Overlay已成主

8、流，该类方案主要思想可被归纳为解瑞，独立，控制三个方面。Over1.ay其实就是一种隧道技术，VX1.AN,NVGRE及STT（都是Over1.ay实现方式之一）是典型的三种隧道技术，它们都是通过峻道技术实现大二展网络.将原生态的二层数据帧报文进行封装后再通过隧道进行传输.总之,通过OVer1.ay技术，我们在对物理网络不做任何改造的情况下,通过隧道技术在现有的物理网络上创建了一个或多个逻辑网络即虚拟网络，有效解决了物理数据中心，尤其是云数据中心存在的诸多问题，实现了数据中心的自动化和智能化.与Underlay网络相比，OVer1.ay实现了控制与转发的分图,这是SDN的核心Overlay技术

9、与SDN可以说天生就是适合互相结合的技术组合.OVerlay网络虚拟机物理位置无关特性就需要有一种强有力的集中控制技术进行虚拟机的管理和控制.而SDN技术恰好可以完美的做到这一点.二.Over1.ay解决哪些痛点Overlay由于其简单、一致的解决问题方法，加上重新定义的网络可以进行软件定义，已经成为数据中心网络最炙手可热的技术方案.然而，它并不是一张完全由软件定义的网络，OVerIay网络解决方案必定是一种软硬结合的方案，无论是从接入层VTEP混合组网的组网要求、组福或SDN控制层协议的支持，还是VX1.AN网络与传统网络的互通来看，都需要段件积极的配合和参与，必须构建在坚实和先进的物理网络

10、架构基咄上.考虑到服务器接入的可以是虚拟交换机，也可以是物理交换机，因此存在三种不同的构建模式：2.1 Over1.ay类型Pl络OVafIay/修戋祟用/女戏轨,R力VTCP节，AM-f,方)“含Xc力*中星*tl殳接杭&亶持VXlA刖2稽，与U殳帙，打力”怎通.faRBIHI3三fl,MM*-BMIlK费口务小SIMKMStflRa*aAMTE惠人VxIAS除R三ttXMiANnMftH.a三AT.tnovwwra率4an1网Q父际，A11R31哥6mvQW，00*五IUt雄1MlUOyarttUI斤取史2t三HeM7三ftft*eWfi*WmM7M*iA*.aifKX*yRT.mo承担7

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12、.11AX*W三三fcHKl5tM7R*XyWOJI*可修克分川同4化内很鼻点女。,XWttXHC*CMeX”MO入Mt三Jtti三*ltC.BTq彷幺把2.2 Overlay网络主要解决的问题K1.W就由正移0”机可态迁眇.M是&保江冷机上务正需用行的冏切.将一个Iffa机累烧从一个簿IwI务a3动到另一个物观艇务的H程.雉H程财于俄典用户来说是儿/Q的.从M使傅观鼻鱼*（不RHIMaJElt使用的R况下.及活JHI务费源.M网,理第务通行H修“升。布瞿穴现点旭务不0/.RW三1Xx虐机113IEIP地址保纯不食.而且虐双机的运行状迤也必须保持及状引仁YeP会话状态）可抵育人会H.ItIa机

13、三得的后，康城不费力必非4套同一个二后域内况？这是网为一旦坡务d迁移到其他二层MW殳IP我把.TCP注禧等运行状令也会中修.蠢么单乂这台务淅草R的总秀版会中甘.化H同国。比山务相关的K能福务R（5tOWtfiMPD务多之间砥闻互关JK的）也量攵更相应的此置所以盅依蜕的动卷W挈六健在同f二JC城中进后.而不能约而出13虐需机乏眇是尊!依4:从一个句aw杵设香眇出另一个&者的*&,天为日常的JMill圻Ila中籍大规模0依机注号量比较禽见的事情.上千台戏机跳成的大NMtIl”内的贤霞M度文“更M/舄.我们可以弧。慰W三”又援蜀;贡源的*1用率、6总金应机的他演并IM节疚的可朴*性.当点检机席会的事

14、生机我为住护或怆及*岩机M.当IH实例款网要迂移到共侑的畲主机上.为了保旺立务不中.我们胃要假*SW的眇&（不殳,力gt在用第实现二同第,auf*三r到只霍网络厦可达版IfefiiStxr也的脑域期.由应机*6正号后6MQF同一个二届离婚.戊就不M量改殳IP地k低二后朦。网络&笈力在大二层同络环境艮Ma找帚夏遇双明的河第易址以保证席到达日的检,因他同第设备的二层灿寰安大小（WMAC*M三）成为决定了云i球式下方粒机的蝮1上双月且因大次并参白分之K的有效弋.侵警可用妁虐用工丈母泣一姆低,抬别星用于强本药人设金而*,织M霆项一般康格较小,WW7集个人计尊数据中心的虚修机数.包加艮M幄址盘冬&计力与

15、核心或同美设着在另一档次，刻会缓封网券设立本（这一盘*实和上盒的一打关盟残们能不健把交帙机器金球发心攵排双吧）.置储植&或网关&的VACONp战峪会虔血机增长心胃0就at但用于比JB次设金能力而A.人段格Jt不可Il免的皿务文那霍玳.M市续入设备双格压力的顺可以最分离网关觉力.知来周多个同美安分殂0治机的典姑父承但尤优也会停来成本的EII上升.沟解胃援惧更大度发的以同络敢人城，的曲惠中心往柱郡会对外81供云计IrE务同一个除德便aq叙会惊柝分成步个小统分嬉不同的四户（Tro）,因为二信同络均以第帜可能会进行广，.所lU子安全的今3这线不问的租户之何要遂行同第9M.H免他户之间的我区咱勤0次里黑熊攻击.传纹的同珞图H会校比JtKl财W网投木（Vnvl1.AN.