Новости Статьи VMware Veeam StarWind Microsoft ИТ-ГРАД Citrix Symantec 5nine События Релизы Видео Контакты Авторы RSS
Виртуализация и виртуальные машины

Виртуализация vSphere, Hyper-V, XenServer и Red Hat

Более 4310 заметок о виртуализации и виртуальных машинах VMware, Microsoft, Citrix, Red Hat

VM Guru / News / Что такое и как работает технология VXLAN для создания виртуальных сетей нового поколения для виртуальных машин VMware vSphere.

Что такое и как работает технология VXLAN для создания виртуальных сетей нового поколения для виртуальных машин VMware vSphere.

26/07/2012

Реклама:



Пост:

С покупкой VMware компании Nicira стало больше разговоров о технологии VXLAN (Virtual eXtensible LAN), которая предоставляет расширенный механизм создания виртуальных сетей VLAN в крупных ИТ-инфраструктурах, объединяющих несколько датацентров компании (о ней мы уже упоминали). Разумеется, она нацелена на виртуализацию, и ее поддержка будет включена в платформу VMware vSphere в недалеком будущем. То есть VXLAN - это замена VLAN для создания прозрачной мобильной сетевой среды для виртуальных машин, имеющих возможность перемещаться между датацентрами.

Суть имеющейся сегодня проблемы заключается в том, что IP-адрес системы определяет две, по-сути разные, сущности: идентификатор системы и указатель на географическое размещение в сети (датацентр, сегмент), кроме того стандартная концепция VLAN позволяет использовать только до 4096 виртуальных сетей для логической изоляции классов систем, что в крупных инфраструктурах иногда оказывается недостаточно (особенно это касается IaaS-инфраструктур сервис-провайдеров, работающих с сотнями организаций, у каждой из которых свои VLAN).

Поэтому компании Cisco и VMware, к которым присоединились Citrix и Red Hat, разработали стандарт VXLAN, позволяющий организовать логические сети L2 поверх уровня L3 с возможностью минимального внесения изменений в существующую инфраструктуру сетевого взаимодействия в организациях. На данный момент черновик стандарта VXLAN в реализации IPv4 отправлен в организацию IETF, вскоре там будет и документ по реализации в IPv6.

Обзорный ролик по технологии VXLAN:

Образно говоря, технология VXLAN - это способ создания новых логических L2-сетей в рамках уже существующих L3-сетей. В одной VXLAN-сети виртуальная машина уникально идентифицируется двумя следующими параметрами:

  • VXLAN Network Identifier (VNI) - 24-битный идентификатор виртуальной сети, а значит их всего может быть более 16 миллионов штук
  • MAC-адрес машины

Соответственно, в одной VXLAN-сети не может быть машин с одинаковым MAC-адресом, но в разных VXLAN-сетях они вполне могут существовать (что актуально для виртуальных машин, MAC которых генерируется автоматически и глобально не уникален). Большое количество возможных VXLAN-сетей позволяет виртуальным машинам "путешествовать" между инфраструктурой организации и сторонними сервис-провайдерами без изменения сетевой идентификации, сохранением политик и изоляции внутри виртуальной сети безотносительно ее физического размещения (у себя или у IaaS-провайдера).

Для работы инфраструктуры VXLAN есть следующие компоненты:

  • Необходима поддержка режимов Multicast, IGMP и PIM
  • Идентификатор VNI внутри IP-пакета, только машины с одинаковым VNI могут взаимодействовать между собой
  • Шлюз VXLAN Gateway
  • Компонент VXLAN Tunnel End Point (VTEP) на стороне сервера виртуализации
  • Виртуальная сеть VXLAN Segment/VXLAN Overlay

С точки зрения IP-пакета VXLAN, в сети IPv4 его размер увеличивается на 50 байт, а в сети IPv6 - на 70 байт. Работает это примерно так:

Допустим у нас есть виртуальная сеть VXLAN с VNI равным 864. Когда виртуальная машина VM1 хочет послать IP-пакет виртуальной машине VM2 происходят следующие вещи:

  • VM1 по протоколу ARP посылает пакет с запросом MAC-адреса VM2
  • Компонент VTEP1, размещенный на первом сервере VMware ESXi, инкапсулирует этот ARP-пакет в мультикаст-пакет, ассоциированный с виртуальной сетью с VNI 864
  • Все остальные VTEP, получающие этот пакет, добавляют ассоциацию VTEP1 и VM1 в свои VXLAN-таблицы
  • VTEP2  получает пакет, декапсулирует его и посылает броадкаст на портгруппы виртуальных коммутаторов, которым присвоен VXLAN c VNI 864
  • VM2, находящаяся в одной из этих портгрупп, получает ARP-пакет и отвечает своим MAC-адресом
  • VTEP2 на втором хосте ESXi формирует юникастовый пакет и отправляет его уже по существующему маршруту
  • VTEP1 декапсулирует пакет и передает его виртуальной машине VM1

Теперь обратимся к структуре VXLAN-пакета:

В нем есть следующие заголовки (слева-направо):

Outer MAC Header (Ethernet Header)

Он содержит следующие поля:

  • Destination Address - это MAC-адрес VTEP назначения, если этот VTEP является локальным по отношению к ближайшему роутеру, или MAC-адрес самого роутера, если VTEP находится за ним
  • VLAN - опциональное поле с тэгом VLAN (не обязательно в VXLAN-реализации)
  • Ethertype - тип пакета (для IPv4 установлен в 0×0800

Outer IP Header

  • Protocol - содержит значение 0×11, чтобы обозначить, что это UDP-пакет
  • Source IP - IP-адрес VTEP источника
  • Destination IP - IP-адрес VTEP назначения

UDP Header

  • Source Port - устанавливается передающим VTEP
  • VXLAN Port - порт VXLAN IANA (еще не определен)
  • UDP Checksum - контрольная сумма пакета на уровне VXLAN

VXLAN Header

  • VXLAN Flags - различные флаги
  • VNI - 24-битное поле с идентификатором VXLAN
  • Reserved - набор зарезервированных полей

Итак, VM1 по описанному выше алгоритму узнала MAC-адрес VM2, после чего начинает ей адресно слать пакеты примерно так:

  • VM1 посылает IP-пакет к VM2 с адреса 192.168.0.100 на адрес 192.168.0.101
  • VTEP1 берет пакет и инкапсулирует его, добавляя следующие заголовки:
    • VXLAN header с идентификатором VNI=864
    • Стандартный UDP-заголовок с назначенным портом (VXLAN IANA)
    • Стандартный IP-заголовок с IP-адресом VTEP назначения и признаком UDP-пакета
    • Стандартный MAC-заголовок с MAC-адресом следующего устройства (next hop). В данном случае это роутер с маком 00:10:11:FE:D8:D2, который будет использовать стандартную маршрутизацию пакета по IP-сети до VTEP2.
  • Далее VTEP2 получает такой пакет, распаковывает его (он узнает, что это VXLAN, так как это UDP-пакет) и вытаскивает VNI (864). Далее уже очищенный от обертки IP-пакет направляется к VM2, которая находится в портгруппе с VNI 864, перед чем VTEP убеждается, что она может получить пакет
  • Виртуальная машина VM2 получает IP-пакет очищенным, как обычный IP-пакет

Таким образом, технология VXLAN, поддерживаемая в программном обеспечении платформы виртализации и роутеров позволит расширить сферу применения виртуальных сетей VXLAN в виртуальных облачных средах, где виртуальная машина сможет существовать в различных географически разделенных датацентрах, а пользователи смогут распределять нагрузку между своим частным облаком и облаком сервис-провайдера, не прибегая к переконфигурации виртуальных машин в рамках их виртуальных сетей.

Что еще можно почитать на эту тему (источники данной статьи):

Реклама





Зал Славы Рекламодателя
Ближайшие события в области виртуализации:

26/10/2017:  VeeamON Forum Russia 2017
31/10/2017:  NetApp Directions 2017 Москва
02/11/2017:  Расширенные возможности мониторинга безопасности виртуальной инфраструктуры с помощью vGate 4 Enterprise+

Быстрый переход:
VMware vGate Microsoft IT-Grad Cloud Veeam SDRS StarWind Parallels IaaS Citrix 5nine HP VeeamON VMFS RVTools PowerCLI VM Guru Oracle Red Hat Azure KVM VeeamOn Security Code 1cloud Docker Storage Offtopic NVIDIA Partnership Dell Virtual SAN Virtualization VMTurbo Nutanix vRealize VirtualBox Symantec Gartner Softline EMC Login VSI Xen Enterprise Teradici Amazon NetApp VDI Linux Hyper-V IBM Cisco Google VSI Security Windows vCenter VMachines Webinar View VKernel Events Hardware Windows 7 Caravan Apple TPS Hyper9 Nicira Blogs Sun VMC Xtravirt Novell vSphere IntelVT Сравнение VirtualIron XenServer CitrixXen ESXi ESX ThinApp Books P2V Horizon Fusion Cloud Computing Backup vCloud vCSA SSD vSAN Client DRS VMworld OpenStack Comparison Workstation Blast SRM App Volumes Performance Manager Labs Nested AWS Log Insight XenDesktop VSA vNetwork SSO LSFS Workspace Host Client VMDK vROPs VTL Update iSCSI SDDC NSX Agent Virtual Appliance Whitepaper PowerShell Appliance VUM VVols V2V Tools Cache Support Обучение Web Client Mobile Automation Replication Desktop Fault Tolerance DR Photon Vanguard SaaS Connector HA Event Free Datacenter SQL VSAN Lifecycle Sponsorship Finance FT Converter XenApp esxtop Snapshots VCP Auto Deploy SMB RDM Mirage XenClient MP Video Operations SC VMM Certification VDP Partners PCoIP RHEV vMA Award Network USB Licensing Logs Server Demo Visio Intel vCHS Calculator Бесплатно vExpert Beta SAN Exchange MAP ONE DaaS Networking Monitoring VPLEX UCS SDK Poster VSPP Receiver vMotion VDI-in-a-Box Deduplication Forum Reporter vShield ACE Go nworks iPad XCP Data Recovery Sizing Pricing VMotion Snapshot FlexPod VMsafe Enteprise Monitor vStorage Essentials Live Migration SCVMM TCO Studio AMD-V VirtualCenter NFS ThinPrint Bug Director Troubleshooting Air API CLI Plugin DPM Book Memory Upgrade SIOC Flex Mac Open Source SSH VAAI Chargeback Heartbeat Android MSCS Ports SVMotion Storage DRS Bugs Composer
Интересные плакаты:

Постер VMware vSphere PowerCLI 6.3:

Постер VMware ESXi 5.1:

Постер VMware Hands-on Labs 2015:

Постер VMware Platform Services Controller 6.0:

Постер VMware vCloud Networking:

Постер VMware NSX (референсный):

Постер VMware vCloud SDK:

Постер VMware vCloud Suite:

Постер VMware vCenter Server Appliance:

Порты и соединения VMware vSphere 6:

Порты и соединения VMware Horizon 7:

Порты и соединения VMware NSX:

Управление памятью в VMware vSphere 5:

Как работает кластер VMware High Availability:

Постер VMware vSphere 5.5 ESXTOP (обзорный):

Постер Veeam Backup & Replication v8 for VMware:

Постер Microsoft Windows Server 2012 Hyper-V R2:

 

Популярные статьи:
Как установить VMware ESXi. Инструкция по установке сервера ESXi 4 из состава vSphere.

Включение поддержки технологии Intel VT на ноутбуках Sony VAIO, Toshiba, Lenovo и других.

Как настроить запуск виртуальных машин VMware Workstation и Server при старте Windows

Как работают виртуальные сети VLAN на хостах VMware ESX / ESXi.

Что такое и как работает виртуальная машина Windows XP Mode в Windows 7.

Инфраструктура виртуальных десктопов VMware View 3 (VDI)

Типы виртуальных дисков vmdk виртуальных машин на VMware vSphere / ESX 4.

Бесплатные утилиты для виртуальных машин на базе VMware ESX / ESXi.

Сравнение Oracle VirtualBox и VMware Workstation.

Проектирование инфраструктуры виртуализации VMware vSphere 4.

Как поднять программный iSCSI Target на Windows 2003 Server для ESX

Как использовать возможности VMware vSphere Management Assistant (vMA).

Бесплатные программы для VMware ESX / ESXi в среде Virtual Infrastructure / vSphere (часть 2).

Отличия VMware ESXi 4 free (бесплатного), ESXi 4 и ESX 4 в составе VMware vSphere.

Новые возможности VMware vSphere 5.0 - официально.

Все ресурсы о виртуализации:
Интервью:

Alessandro Perilli
virtualization.info
Основатель

Ратмир Тимашев
Veeam Software
Президент


Купить:

VMware vSphere 6.5


Veeam Backup 9.5


Полезные ресурсы:


Видео компании VMware

Видео про Citrix Xen

Видео о виртуализации Microsoft

Утилиты для виртуальных машин Microsoft.

Книги на английском языке

Блоги на английском языке

Блоги на русском языке

Агрегация статей в твиттере VMC:


Copyright VM Guru 2006 - 2017, Александр Самойленко. Правила перепечатки материалов.