虛擬化數(shù)據(jù)中心的大二層技術(shù)
在虛擬化數(shù)據(jù)中心里，一臺物理服務器被虛擬化為多臺邏輯服務器，被稱為虛擬機VM，每個VM都可以獨立運行，有自己的OS、APP，在網(wǎng)絡層面有自己獨立的MAC地址和IP地址。而VM動態(tài)遷移是指將VM從一個物理服務器遷移到另一個物理服務器，并且要保證在遷移過程中，VM的業(yè)務不能中斷。
為了實現(xiàn)VM動態(tài)遷移時，在網(wǎng)絡層面要求遷移時不僅VM的IP地址不變、而且運行狀態(tài)也必須保持(例如TCP會話狀態(tài))，這就要求遷移的起始和目標位置必須在同一個二層網(wǎng)絡域之中如圖一所示。
圖一VM動態(tài)遷移
所以，為了實現(xiàn)VM的大范圍甚至跨地域的動態(tài)遷移，就要求把VM遷移可能涉及的所有服務器都納入同一個二層網(wǎng)絡域，這樣才能實現(xiàn)VM的大范圍無障礙遷移。
這就是大二層網(wǎng)絡的需求由來，一個真正意義的大二層網(wǎng)絡至少要能容納1萬以上的主機，才能稱之為大二層網(wǎng)絡。
而傳統(tǒng)的基于VLAN+xSTP的二層網(wǎng)絡，由于環(huán)路和廣播風暴、以及xSTP協(xié)議的性能限制等原因，通常能容納的主機數(shù)量不會超過1K，無法實現(xiàn)大二層網(wǎng)絡。
當前，實現(xiàn)大二層網(wǎng)絡的主要技術(shù)有以下幾種：
1. 網(wǎng)絡設備虛擬化技術(shù)
網(wǎng)絡設備虛擬化是將相互冗余的兩臺或多臺物理網(wǎng)絡設備組合在一起，虛擬化成一臺邏輯網(wǎng)絡設備，在整個網(wǎng)絡中只呈現(xiàn)為一個節(jié)點如圖二所示。
CSS技術(shù)應用分析
華為的CSS框式堆疊、iStack盒式堆疊、SVF框盒堆疊技術(shù)等。
圖二基于CSS構(gòu)建的二層網(wǎng)絡
網(wǎng)絡設備虛擬化再配合鏈路聚合技術(shù)，就可以把原來網(wǎng)絡的多節(jié)點、多鏈路的結(jié)構(gòu)變成邏輯上單節(jié)點、單鏈路的結(jié)構(gòu)，解決了二層網(wǎng)絡中的環(huán)路問題。沒有了環(huán)路問題，就不需要xSTP，二層網(wǎng)絡就可以范圍***(只要虛擬網(wǎng)絡設備的接入能力允許)，從而實現(xiàn)大二層網(wǎng)絡。
IRF技術(shù)應用分析
H3C IRF(Intelligent Resilient Framework)是N:1網(wǎng)絡虛擬化技術(shù)。IRF可將多臺網(wǎng)絡設備(成員設備)虛擬化為一臺網(wǎng)絡設備(虛擬設備)，并將這些設備作為單一設備管理和使用。
IRF虛擬化技術(shù)不僅使多臺物理設備簡化成一臺邏輯設備，同時網(wǎng)絡各層之間的多條鏈路連接也將變成兩臺邏輯設備之間的直連，因此可以將多條物理鏈路進行跨設備的鏈路聚合，從而變成了一條邏輯鏈路，增加帶寬的同時也避免了由多條物理鏈路引起的環(huán)路問題。如圖三所示，將接入、匯聚與核心交換機兩兩虛擬化，層與層之間采用跨設備鏈路捆綁方式互聯(lián)，整網(wǎng)物理拓撲沒有變化，但邏輯拓撲上變成了樹狀結(jié)構(gòu)，以太幀延拓撲樹轉(zhuǎn)發(fā)，不存在二層環(huán)路，且?guī)捓寐?**。
圖三 基于IRF構(gòu)建二層網(wǎng)絡
簡單來說，利用IRF構(gòu)建二層網(wǎng)絡的好處包括：
簡化組網(wǎng)拓撲結(jié)構(gòu)，簡化管理
減少了設備數(shù)量，減少管理工作量
多臺設備合并后可以有效的提高性能
多臺設備之間可以實現(xiàn)無縫切換，有效提高網(wǎng)絡HA性能
目前，IRF技術(shù)實現(xiàn)框式交換機堆疊的窬量***為四臺，也就是說使用IRF構(gòu)建二層網(wǎng)絡時，匯聚交換機最多可達4臺。
2. 大二層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)
大二層轉(zhuǎn)發(fā)技術(shù)是通過定義新的轉(zhuǎn)發(fā)協(xié)議，改變傳統(tǒng)二層網(wǎng)絡的轉(zhuǎn)發(fā)模式，將三層網(wǎng)絡的路由轉(zhuǎn)發(fā)模式引入到二層網(wǎng)絡中。例如TRILL、SPB等。
以TRILL為例，TRILL協(xié)議在原始以太幀外封裝一個TRILL幀頭，再封裝一個新的以太幀來實現(xiàn)對原始以太幀的透明傳輸，支持TRILL的交換機可通過TRILL幀頭里的Nickname標識來進行轉(zhuǎn)發(fā)，而Nickname就像路由一樣，可通過IS-IS路由協(xié)議進行收集、同步和更新。
3. Overlay技術(shù)
Overlay技術(shù)是通過用隧道封裝的方式，將源主機發(fā)出的原始二層報文封裝后在現(xiàn)有網(wǎng)絡中進行透明傳輸，從而實現(xiàn)主機之間的二層通信。通過封裝和解封裝，相當于一個大二層網(wǎng)絡疊加在現(xiàn)有的基礎網(wǎng)絡之上，所以稱為Overlay技術(shù)。
Overlay技術(shù)通過隧道封裝的方式，忽略承載網(wǎng)絡的結(jié)構(gòu)和細節(jié)，可以把整個承載網(wǎng)絡當作一臺“巨大無比的二層交換機”， 每一臺主機都是直連在“交換機”的一個端口上。而承載網(wǎng)絡之內(nèi)如何轉(zhuǎn)發(fā)都是 “交換機”內(nèi)部的事情，主機完全不可見。
