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什么是网络虚拟化

2020-10-03 08:00:00
Brad Hedlund
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什么是网络虚拟化?

数据中心存在的唯一目的就是部署应用。这些应用可以自动处理商务上的流程、更好地服务客户、进入新的市场等等的作用,这些都是应用做的事情。

应用是由计算机和网络资源组成的,缺一不可。但是在过去的十年,这两者的关系却有了些变化,计算机的发展已经超越网络很多年了。因此这两者之间的关系也不再那么平衡。

举个例子来说,目前我们可以很容易地在几秒钟之内就部署好一台虚拟服务器,服务器虚拟化可以在常规硬件上通过强大的自动化软件来完成这一操作。然而另一方面,虚拟网络仍然需要手工配置,在一些专门硬件上面通过键盘和命令行进行。因此应用的部署时间往往会拖上几天、几周甚至更长,直到网络部署好。


服务器虚拟化给计算机带来了很cool的特性,比如移动性、快照、一键灾难恢复等等。可是网络却没有这些能力。网络没有移动性,因为他的配置是和硬件绑定在一起的。应用的网络结构快照也是几乎不可能,因为网络配置状态广泛散布在不同的网络设置上(物理设备和虚拟设备)。并且在另一个数据中心(灾难恢复)再造应用的网络结构是不切实际的。如果这一切并非是不可能的,一样的自动化,不受限制的移动性,还有快照。那么应用中计算机的那部分和他所具有的各种虚拟化特性将会发挥他具有的所有潜力。

网络虚拟化可以解决在计算机&网络这两者关系的对称性问题。通过网络虚拟化,应用的虚拟网络和虚拟计算一步步地进行分配,同样水平的速度、自动化、移动性。计算机和网络保持对称和均衡,通过服务器&网络虚拟化,计算机和网络可以同时进行部署,而不再是一个等另一个。应用就可以完全解除耦合,完全自动化进行提供和完全的移动性。


什么是虚拟化?

虚拟化是从物理设备上解除基础设施服务的耦合,即让基础设施服务不依赖于具体的物理硬件。这里说到被使用的服务(比如计算资源,网络)并不是依赖于任何硬件设备进行描述、识别甚至是连接。取而代之的是,这些服务是通过数据结构和已经已经完全存在的软件抽象层进行描述定义的,这些描述定义可以运行在任何运行虚拟软件的物理资源上。服务的生命周期、标示、位置和配置属性存在于软件中,并通过AP接口进行调用。从而可以完全释放自动化资源调配的潜力。

一个典型的例子是服务器虚拟化,物理服务器的很多类似的属性在虚拟化软件(如hypervisor)中解除了耦合并进行了再生,比如虚拟CPU、虚拟RAM,虚拟网卡等等,可以在几秒钟任意组合出一台唯一的虚拟服务器。

通过网络虚拟化,网络同样也可以像服务器虚拟化一样解除耦合性并实现自动启动。


什么是网络?

虚拟机支持下得应用通常是需要网络连接(交换机和路由器)来连接其他虚拟机的,不管是内部的还是外部的(wan/internet),同时还要提供安全和负载均衡。虚拟机所连接的第一个网络设备就是虚拟化软件上的虚拟交换机。我们想要虚拟化的“网络”是相对于虚拟机而言的完整的2-7层服务(OSI 七层参考模型),并且在应用的网络架构部署中所有的网络配置状态信息都是必需的(比如分布式多层体系架构)。和虚拟机相关的网络有时比纯粹的虚拟网络更特别。


通过服务器虚拟化技术,虚拟服务器已经完全和物理服务器解除了耦合性。然而虚拟网络仍然未能完全和物理网络解除耦合。正因为如此,音乐的虚拟网络需要很小心地配置以便顺利地穿过许多的物理和虚拟交换机和L4-L7层服务设备。 不论服务器虚拟化技术再怎么努力,应用仍然与硬件耦合。

网络虚拟化的目的是把所有这些网络服务、功能和应用的虚拟网络所必需的配置(VLANS、VRFS、防火墙规则、负载均衡池、路由、隔离等等)都从物理网络上解除耦合,并将他们移到一个虚拟软件层上面,以实现快速的自动部署。

一旦虚拟网络解除了耦合,那么物理网络配置仅仅是简单地在虚拟化管理设备之间转发包。物理网络的包转发和虚拟网络分离,并且实现细节上也并不复杂.虚拟网络和物理网络可以各自独立发展,虚拟网络的的特性和能力可以像软件发布那样快速迭代(月份数量级上),而物理网络的包转发保持一般硬件那样发展速度(年的数量级)。

包转发也并不是应用配置上的阻力。当前一般的物理交换机已经做的相当不错,他们以10/40/100G速率和标准的IP协议(OSPF,BGP)。包转发不是个问题。问题是网络虚拟化当前需要手工地部署网络的策略,特性和服务构建等这些应用的计算资源(虚拟机)需要的网络架构。


网络虚拟化

正如软件虚拟层托管着应用的虚拟机一样,网络虚拟化提供应用的虚拟网络所需的l2-l7层网络服务,通过管理程序内核和他的可编程虚拟交换机。和服务器虚拟化提供的虚拟CPU,虚拟内存和虚拟网卡一样,网络虚拟化软件提供逻辑上的交换机和路由器(L2-L3),逻辑负载均衡器,逻辑防火墙(L4-L7)等等,并且可以以任何形式进行组装,从而为虚拟机提供一个完整的L2-L7层的虚拟网络拓扑。

应用的虚拟网络部署所需的所有功能配置现在都能通过软件虚拟交换层的API提供。现在不在需要在物理网络上为应用的在控制台进行各种配置。物理网络仅仅提供普通的包转发基础功能。可编程的虚拟交换层为每个应用提供完整的虚拟网络功能,并可以做到每个应用独立配置和多任务。

通过网络虚拟化,虚拟网络完全由软件和API提供,就可以拥有和服务器虚拟化同样速度和敏捷的发展。 的软件工具以及能够提供应用的虚拟机,同时也提供网络和计算资源一起(通过模板), 随后使整个应用架构生效,让计算资源和网络在一起。

下一步,不仅可以对虚拟机进行快照,而是可以对整个应用架构(计算资源和网络)进行快照,这样就可以拷贝一份以备灾难恢复。应用的网络变得可移动并且和计算资源一样运行得很快。

网络虚拟化是有意义的音服务器虚拟机。计算资源和网络他们是共生的,在部署的时候也是同步相互对称的。

这并非胡说八道。

 



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