虛擬化正迅速發(fā)展成為下一代數(shù)據(jù)中心的核心元素，而這種變化也給網(wǎng)絡(luò)帶來新的挑戰(zhàn)。本報告探討了虛擬基礎(chǔ)設(shè)施帶來的技術(shù)問題，并分享了讓你的網(wǎng)絡(luò)做好準備迎接虛擬化的標準、技術(shù)以及最佳做法。在上篇《服務(wù)器虛擬化帶來的網(wǎng)絡(luò)現(xiàn)狀及問題分析》中，我們已經(jīng)分析了高度虛擬化環(huán)境給網(wǎng)絡(luò)帶來的挑戰(zhàn)，在本篇當中，我們將分析解決這種網(wǎng)絡(luò)復雜性的不同方法。

應(yīng)該說，這一連串的問題已經(jīng)引起和行業(yè)的注意，并推出了很多新產(chǎn)品和標準來提高虛擬服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)的性能、可擴展性和可管理性。

例如，將交換機從管理程序中脫離出來。虛擬交換機是解決交換多個獨立操作系統(tǒng)（每個系統(tǒng)有獨特的IP和MAC地址，共享相同的物理接口，這是以太網(wǎng)協(xié)議不涉及的情況）的特殊解決方案，雖然管理程序交換是可行的，但是還存在其他替代方案。

其中一種替代方法就是虛擬以太橋（Virtual Ethernet Bridging，VEB），它將橋接功能移動到一個智能NIC上，這個NIC支持所謂的單根I/O虛擬化（Single Root I/O Virtualization，SR-IOV）（這是PCI-SIG提出的標準）。SR-IOV將智能NIC劃分為多個虛擬NIC，每個虛擬機分配一個NIC，它是通過為每個虛擬機提供獨立的內(nèi)存空間、中斷和DMA流來實現(xiàn)的。這允許橋接發(fā)生在硬件，而不是在管理程序中。

當幾年前英特爾提出這種方法時，這似乎是一種很有前景的解決方案，但是由于NIC之間較差的互操作性，以及隨著每臺服務(wù)器承載的虛擬機數(shù)量增加而帶來的可擴展性問題，這種解決方案沒有贏得市場的青睞。另外一個問題是：每個嵌入式橋成了另一個需要管理的設(shè)備（與軟件交換機沒有什么區(qū)別），并且管理功能沒有被整合到整個網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)中。由于部署的不同（即擴展功能不是該標準的一部分），不同的NIC可能具有不同的橋接功能，而這些通常不能進行互相操作。

另一個解決方案是完全摒棄虛擬交換機，而將交換功能移回到邊緣設(shè)備，這也是每個網(wǎng)絡(luò)工程師認為交換功能應(yīng)該存在的位置。

這也是該引入兩個新IEEE標準項目的時候了，這兩個標準屬于兩個平行且很大程度上互補的路線，都是對基礎(chǔ)IEEE 802.1 Q VLAN標簽標準的修訂。

第一個也是較為成熟的標準是802.1Qbg 邊緣虛擬橋接（EVB）。在惠普推出其相關(guān)技術(shù)后，這個標準有時也被稱為虛擬以太網(wǎng)端口聚合（VEPA），盡管惠普的VEPA實際上包含額外的專有功能。EVB的目的是允許多個虛擬機共享一個共同端口，而同時從外部橋（即作為反射繼電器的邊緣交換機）獲取服務(wù)。通常情況下，以太網(wǎng)幀并不會轉(zhuǎn)回它們進來的那個接口，這個動作會造成網(wǎng)絡(luò)端口形成環(huán)路。EVB提供了一個標準方法來解決這個問題。作為一個相對簡單的協(xié)議擴展，EVB很有吸引力，因為它可以部署在現(xiàn)有的硬件上，而只需對交換機和管理程序的軟件進行升級。

不幸的是，EVB還只是起步階段，它并不能解決政策管理問題，而且會給交換機帶來更多廣播和組播流量的負擔。這些棘手的問題正在通過802.1Qbh橋端口擴展來解決。雖然Qbg并不能修改底層以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包，不過Qbh端口擴展標準增加了一個標簽，就像是標準VLAN標簽，允許網(wǎng)絡(luò)流量被映射到特定虛擬機，并當虛擬機在網(wǎng)絡(luò)移動時跟蹤虛擬機。

這兩個標準的修訂版在去年的冬天才發(fā)布，在兩個主要支持者（思科和惠普）之間存在激烈的技術(shù)辯論，在短期內(nèi)應(yīng)該無法達成協(xié)議。雖然兩家供應(yīng)商都是通過虛擬機標簽的形式來增加協(xié)議，但細節(jié)不同，惠普對MAC安全標簽提出了修改，思科則提供了一種新的所謂的端口擴展標簽。最終，這個問題將會通過標準過程得到解決。結(jié)果將是可互相操作的網(wǎng)絡(luò)交換機和NIC，允許VM生成的流量能像其他網(wǎng)絡(luò)流量一樣管理。

標準發(fā)展的步伐緩慢意味著消除虛擬交換機層可能還要好幾年。不過，現(xiàn)在有很多技術(shù)可以簡化邊緣和存儲網(wǎng)絡(luò)。

10千兆以太網(wǎng)交換機端口和NIC接口的價格已經(jīng)破了500美元大關(guān)，并且隨著今年主板局域網(wǎng)單芯片解決方案的推出，進一步的跌價是不可避免的。在刀片密集環(huán)境中，機架頂（TOR）拓撲比將電纜路由到端列頭交換機更有意義。

然而，機架內(nèi)部的電纜管理是一個問題，尤其是當使用刀片時。每個機箱有12個或者更多服務(wù)器模塊，每個機架可能有50個或者更多服務(wù)器，也就是在完全冗余拓撲情況下，機架頂交換機有100多個Cat6電纜。路由所有這些銅線電纜不是簡單的事情。這也是很多刀片設(shè)計轉(zhuǎn)移到直通模塊的主要原因，這將每個服務(wù)器的LAN連接從機箱背板路由到配線架，到集成交換模塊（從單個機箱聚合流量的模塊）。然而，正如我們前面提到的，這又給交換結(jié)構(gòu)增加了一層結(jié)構(gòu)。

維持更平面的物理網(wǎng)絡(luò)有兩個解決方案。一種解決方案是使用新的高密度電纜標準，特別是MRJ21，它將6個RJ45電纜聚合到單個機箱，然后通過刀片直通模塊路由到TOR交換機。另一個方法是使用結(jié)構(gòu)擴展器，例如思科的UCS 2100，本質(zhì)上擴展了Nexus 5000 TOR交換機的背板到UCS刀片機箱。這些產(chǎn)品相對較新，雖然它們在特定供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)能夠良好地工作，你需要根據(jù)你的具體需求來選擇解決方案。

運行并行數(shù)據(jù)和存儲網(wǎng)絡(luò)的時代已經(jīng)結(jié)束了，取而代之的是存儲I/O負載。10GbE使用GigE實現(xiàn)了帶寬價格的比價，能夠為網(wǎng)絡(luò)功能提供足夠的帶寬。這將是下一代虛擬服務(wù)器農(nóng)場的默認存儲網(wǎng)絡(luò)配置。

根據(jù)特定I/O流量，從TOR交換機到聚合層的回程可以通過10Gbps鏈接或者移動到最近推出的40 GbE標準來實現(xiàn)。今年的Interop大會簡直是40 GbE發(fā)布大會，Extreme Networks和Force10推出了邊緣交換機模塊，預計今年晚些時候會推出。誠然，40GbE很昂貴，大約每個端口1000美元。40 GbE需要Cat6A電纜，這是Cat6價格的兩倍。

10 GbE提供了原始帶寬，不過有幾種方法可以將這種帶寬用于共享存儲。在以太網(wǎng)建立塊級SAN可以通過使用iSCSI或者以太網(wǎng)光纖通道（FCoE）來實現(xiàn)。雖然都是使用以太網(wǎng)作為傳輸，區(qū)別在于iSCSI在第三層運行（使用IP來封裝SCSI命令），而FCoE是純粹的第二層。

FCoE并不是完全與本地光纖通道提供的網(wǎng)絡(luò)可靠性相同，而增加了IEEE的數(shù)據(jù)中心橋接（DCB）任務(wù)組。DCB實際上融合了幾個標準，目的在于解決本地以太網(wǎng)協(xié)議中的不足，并復制了FC和Infiniband功能，例如保證可靠性、擁塞通知、流量控制和流量優(yōu)先級。iSCSI和FCoE之間的選擇在很大程度上取決于你的現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施。對于新建的部署，iSCSI絕對是不錯的選擇，它更加成熟，更加便宜。

一些虛擬環(huán)境可能能夠完全避免SAN，因為現(xiàn)有管理程序版本（從VMware、Citrix Xen和Microsoft Hyper-V）可以支持通過NFS從NAS陣列啟動虛擬機映像。

對于不要求阻止I/O的虛擬應(yīng)用程序，有很多理由應(yīng)該使用NFS，它更加容易安裝、管理和擴展，更加便宜，并且，因為它是基于文件的，所以更加容易備份。

虛擬ADC

最新虛擬機管理平臺的自動創(chuàng)建新機器以響應(yīng)應(yīng)用程序負載或者硬件故障的能力能夠提高性能和可靠性。因此，虛擬機實時遷移和按需配置應(yīng)該成為任何下一代環(huán)境的一部分。然而，“顛沛流離的”虛擬機不僅給網(wǎng)絡(luò)管理和安全工具帶來問題，而且還給傳統(tǒng)負載均衡器（又稱應(yīng)用程序交付控制器）帶來影響。

這是虛擬化帶來的另一個問題，這也可以得到解決。

對于處理在很多服務(wù)器間平衡應(yīng)用程序負載或者在故障情況下自動重定向流量到冗余DR站點的傳統(tǒng)方法，通常是使用硬件負載平衡器與異地數(shù)據(jù)復制。一種新的虛擬網(wǎng)絡(luò)負載平衡和廣域網(wǎng)優(yōu)化設(shè)備模仿了其之前硬件的功能，這些軟件設(shè)備通常更加適合虛擬環(huán)境，因為它們能夠無縫與底層虛擬機管理平臺進行整合，允許自動化重新配置以響應(yīng)虛擬機移動，并能根據(jù)負載增加來進行擴展，而不需要升級。

IT部門的不同團隊負責不同的領(lǐng)域，網(wǎng)絡(luò)、服務(wù)器和存儲等，這些管理“孤島”問題被虛擬化加劇了，并不能靠純粹的技術(shù)解決方案來解決。IT經(jīng)理必須明確每個管理任務(wù)的職責，例如服務(wù)器和存儲配置或網(wǎng)絡(luò)配置，然后協(xié)調(diào)不同團隊的共同角色。根據(jù)信息周刊的調(diào)查，29%的受訪者因為虛擬化而重組或者計劃重組了他們的IT團隊，另外21%的受訪者認為需要重組，但還沒有這樣做。

虛擬交換機并不會很快消失，但是這些虛擬網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的配置和管理不應(yīng)該完全交給服務(wù)器團隊處理，僅僅因為他們擁有底層虛擬機管理平臺的所有權(quán)。在技術(shù)允許虛擬端口管理可以在全面的管理工具中進行之前，網(wǎng)絡(luò)和服務(wù)器團隊必須共享虛擬平臺的權(quán)利。供應(yīng)商正在通過軟件解決這些管理問題，例如思科與VMware合作，將VMware的vSphere整合了思科的Nexus 1000V軟件交換機。

網(wǎng)絡(luò)團隊必須考慮擴展器架構(gòu)來方便監(jiān)控、安全和故障排除工具，例如使用虛擬跨度端口（混雜模式端口鏡像）

虛擬基礎(chǔ)架構(gòu)，真正的影響

企業(yè)虛擬化正從簡單的服務(wù)器整合發(fā)展為新型類似云計算的數(shù)據(jù)中心基礎(chǔ)設(shè)施。這種轉(zhuǎn)變必然會給網(wǎng)絡(luò)帶來新的要求，要求增加容量，重新設(shè)計的交換機脫坡，新的管理軟件和融合數(shù)據(jù)和存儲網(wǎng)絡(luò)。

對于虛擬化給網(wǎng)絡(luò)帶來的諸多問題，需要開發(fā)新的技術(shù)和新標準來解決，同時，企業(yè)還應(yīng)該對虛擬化采取戰(zhàn)略方法以確保IT團隊某個部門獲得利益而不會給另一個部門造成問題。

雖然實現(xiàn)高度虛擬化基礎(chǔ)設(shè)施還有很長的路要走，但是最終的結(jié)果將會使企業(yè)的性能、可靠性、靈活性和效率達到新的高度。