網(wǎng)絡(luò)虛擬化介紹- IT網(wǎng)絡(luò)運維

2020-05-08 17:07 作者：艾銻無限 瀏覽量：

隨著數(shù)據(jù)中心的擴張，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)運維參考。網(wǎng)絡(luò)虛擬化相對計算、存儲虛擬化來說是比較抽象的，各位IT運維以前在學校書本上學的那點網(wǎng)絡(luò)知識來理解網(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、路由器）相連組成的一個網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，世界上的任何兩個人都可以通過網(wǎng)絡(luò)建立起連接。帶著這樣一種思路去理解網(wǎng)絡(luò)虛擬化可能會感覺云里霧里——這樣一個龐大的網(wǎng)絡(luò)如何實現(xiàn)虛擬化？其實，網(wǎng)絡(luò)虛擬化更多關(guān)注的是數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)、主機網(wǎng)絡(luò)這樣比較「細粒度」的網(wǎng)絡(luò)，所謂細粒度，是相對來說的，是深入到某一臺物理主機之上的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)來談的。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)省物理主機的網(wǎng)卡設(shè)備資源。從資源這個角度去理解，可能會比較好理解一點。
 
IT網(wǎng)絡(luò)運維之傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

在傳統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，一臺物理主機包含一個或多個網(wǎng)卡（NIC），要實現(xiàn)與其他物理主機之間的通信，需要通過自身的 NIC 連接到外部的網(wǎng)絡(luò)設(shè)施，如交換機上，如下圖所示。




這種架構(gòu)下，為了對應(yīng)用進行隔離，往往是將一個應(yīng)用部署在一臺物理設(shè)備上，這樣會存在兩個問題，

1）是某些應(yīng)用大部分情況可能處于空閑狀態(tài)

2）是當應(yīng)用增多的時候，只能通過增加物理設(shè)備來解決擴展性問題。不管怎么樣，這種架構(gòu)都會對物理資源造成極大的浪費。
 
IT網(wǎng)絡(luò)運維之虛擬化網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

為了解決這個問題，可以借助虛擬化技術(shù)對一臺物理資源進行抽象，將一張物理網(wǎng)卡虛擬成多張?zhí)摂M網(wǎng)卡（vNIC），通過虛擬機來隔離不同的應(yīng)用。這樣對于上面的問題

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，達到資源的合理利用；針對問題

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


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


總結(jié)下來，網(wǎng)絡(luò)虛擬化主要解決的是虛擬機構(gòu)成的網(wǎng)絡(luò)通信問題，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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