服務器虛擬化技術在提升物理服務器CPU利用率、降低數據中心能耗、方便數據中心管理等方面有諸多優(yōu)勢，虛擬機就是虛擬化技術的具體應用形式。虛擬化技術是運行在內存中的一個操作系統(tǒng)實例，它與服務器的物理網卡沒有直接的聯(lián)系，對外的數據交互是通過Hypervisor模擬出來的網絡接口實現(xiàn)的。服務器的虛擬化有這么多的好處，卻給連接服務器的網絡帶來了難題。
舉個最簡單的例子，原來的服務器是一個網卡一個IP地址，通過一條鏈路連接到網絡中，而現(xiàn)在通過虛擬化可以虛擬出很多個IP地址，而這些IP地址實際物理上還是通過一條鏈路連接到網絡中，在同時工作時流量會全部擠在這一條鏈路上，多個虛擬化應用和網絡端口之間形成了多對一的關系，這樣就很難在單個端口上下發(fā)管理策略，增加了網絡管理的復雜度。
虛擬橋接網絡技術興起
當服務器部署了虛擬化后，網絡端口和服務器之間的對應關系由一對一變成了多對一，網絡技術首先要解決這個多對一的對應問題。顯然已經有人想到了解決的辦法，那就是VEB技術。VEB(Virtual Ethernet Bridges，即虛擬橋接網絡)，用于連接虛擬機到接入網絡設備的網絡服務，VEB既可以通過軟件在 VMM中實現(xiàn)，也可以通過硬件支持SR-IOV特性的網卡完成。
軟件VEB指的是Hypervisor內部的虛擬交換機，目前主要指的就是Vmware的VSWITCH。VSWITCH從物理網卡上接收以太網報文，根據VMM下發(fā)的虛擬機MAC與VSWITCH邏輯端口對應關系表來轉發(fā)報文。軟件VEB節(jié)省了接入層網絡設備，對現(xiàn)有網絡標準兼容性好，但在運行的過程中會耗費CPU資源，也缺乏網絡控制策略的實施能力，因此在實際應用中更偏向于使用硬件VEB技術。基于硬件實現(xiàn)的VEB技術是將軟件VEB的實現(xiàn)移植到服務器物理網卡上，通過網卡硬件改善VSWITCH占用CPU資源而影響虛擬機性能的問題。到后來HP又提出將虛擬交換機的實現(xiàn)移植到硬件交換機上，實現(xiàn)虛擬機之間的“硬件換”。
采用這種方法，通常只需要對網卡驅動、VMM橋模塊和外部交換機的軟件做很小的改動，從而實現(xiàn)低成本方案目標，對當前網卡、交換機、現(xiàn)有的以太網報文格式和標準影響最小，這種方式已經得到了絕大多數網絡廠商和服務器廠商的認可。不過這種方式需要在網絡中引入新的支持VEPA的交換機設備，增加了投入成本。目前來看，針對服務器虛擬化應用最佳的方案就是部署支持VEPA的硬件交換機。
對網絡設備性能要求更高
除了部署VEPA交換機之外，還需要數據中心網絡做到更多。服務器部署虛擬化后整體運行效率提高，但卻加大了網卡、網絡的承載能力。原來的服務器CPU利用率普遍在20%左右，部署虛擬化之后一般都可達80%左右，網卡的速率也會加大，這增加了網絡的壓力。原來連接一臺服務器的千兆網絡端口可能只需要處理200M的平均流量，現(xiàn)在則處理800M的流量，這就需要接入網絡設備的性能比較高。
很多網絡設備雖然端口是千兆、萬兆，但并不代表其有能力完全將這個線速流量轉發(fā)出去，在網絡設備內部會有很多可能產生擁塞的點，所以在部署虛擬化時，應該對未來的流量提升做好評估，現(xiàn)有的網絡設備能否滿足要求。對于服務器的網卡也一樣，雖然標稱是千兆網卡甚至萬兆網卡，但是網卡是無法達到線速的，而且對突發(fā)流量的應對能力不足，這時就需要將壓力傳遞到網絡設備上，可以在網絡設備和網卡上都開啟流控功能，當服務器網卡能力不足時，可以及時發(fā)出流量，網絡設備收到流控報文后減緩流量發(fā)送。
開啟多網卡同時工作
服務器部署虛擬化后，一臺服務器往往要承載多種應用，而服務器僅通過一條鏈路連接到網絡設備上顯然是不行的?，F(xiàn)在的服務器都支持雙網卡或多網卡同時工作，因此一般要在服務器上開啟多網卡同時工作。這些網卡和網絡設備如何互聯(lián)，實現(xiàn)流量的負載分擔，滿足多網卡同時工作，都給網絡設備出了難題?，F(xiàn)在網絡設備和網卡之間普遍采用聚合方式、NLB、單鏈路等方式實現(xiàn)互聯(lián)。
虛擬化技術造成了多對一的連接關系，就要求網絡設備的運行可靠性要高，因為就算是數據中心網絡里最常見的一個鏈路端口出現(xiàn)了UP/DOWN，也可能會導致數十個應用無法運行，影響很大。因此要在網絡部署聚合、LLDP、DLDP等協(xié)議，實時檢測鏈路狀態(tài)、鄰居狀態(tài)，一旦有問題流量可以切換到備用鏈路上，保持應用不中斷。部署虛擬化之后，傳統(tǒng)的二層環(huán)路協(xié)議很難發(fā)揮出作用，需要嘗試新的數據中心二層協(xié)議技術。
服務器的虛擬化應用給數據中心網絡帶來了沖擊，原有的數據中心網絡已經無法滿足應用需求，解決了服務器虛擬化多對一的問題只是完成了有無的問題，如何為服務器的虛擬化提供更好的網絡服務，才是未來數據中心網絡技術的發(fā)展方向。
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