隨著服務(wù)器虛擬化和數(shù)據(jù)中心的蓬勃興起，用于連接服務(wù)器的網(wǎng)絡(luò)組件也開始了虛擬化的發(fā)展，本文主要以VMWARE ESX的vswitch為例來進行介紹，說明一些關(guān)于交換機虛擬化的一些技術(shù)及應(yīng)用

在物理環(huán)境之中，主機是通過pSwitch連接到網(wǎng)絡(luò)當(dāng)中。而在虛擬化環(huán)境中，ESX提供了vswitch和dvswitch。ESX的虛擬主機通過vSwitch來連接網(wǎng)絡(luò)。vSwitch是通過主機上的物理網(wǎng)卡作為上行鏈路與外界網(wǎng)絡(luò)進行連接。

如圖所示：

跟普通服務(wù)器設(shè)備一樣，每個虛擬機有著自己的虛擬網(wǎng)卡(virtual NIC)，每個 virtual NIC有著自己的MAC地址和IP地址。 Virtual Switch(vSwitch)相當(dāng)于一個虛擬的二層交換機， ABCDE便是交換機上的虛擬端口vPort，該交換機連接虛擬網(wǎng)卡和物理網(wǎng)卡，將虛擬機上的數(shù)據(jù)報文從物理網(wǎng)口轉(zhuǎn)發(fā)出去。根據(jù)需要，vSwitch 還可以支持二層轉(zhuǎn)發(fā)、安全控制、端口鏡像等功能。

每個vSwitch與物理交換機一樣，包含一定數(shù)量的端口，相同特性的虛擬端口vPort集合就是端口組;vSwitch端口邏輯上可分為三種類型：

1. 虛擬機端口組,用于虛擬網(wǎng)絡(luò)連接
2. VmKernel端口：用于VMotion網(wǎng)絡(luò)、iSCSI/NFS網(wǎng)絡(luò)、ESX/ESXi管理網(wǎng)絡(luò)（ESXi中沒有Service Console)
3. Service Console端口：用于ESX Service Console管理網(wǎng)絡(luò)，如：vSphere Client和vCenter就是使用此網(wǎng)絡(luò)管理ESX

ESX的vSwitch是當(dāng)前虛擬化產(chǎn)品中功能較為全面和易于管理的一款虛擬化交換機。他主要有以下幾個功能：

我們知道在數(shù)據(jù)中心中不可能只有一個網(wǎng)絡(luò)，比如為webgame服務(wù)器和注冊站reg服務(wù)器分配在不同的vlan；那么在虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中如何做到多個網(wǎng)絡(luò)環(huán)境并存？ vSwitch與物理交換機一樣可通過配置Vlan實現(xiàn)多網(wǎng)絡(luò)并存。

物理交換機上配置Vlan后，兩臺交換機之間通過Trunk通道傳輸vlan標(biāo)記信息；與物理交換機相似，在vSwitch中可在虛擬機端口組vNetwork、VMkernel端口上配置Vlan信息，與外界物理網(wǎng)絡(luò)Vlan間的通信也需要在vSwitch上行鏈路上配置Trunk通道。

以下以實例介紹配置步驟：

ESX的vSwitch0和vSwitch1的上聯(lián)分別由兩張物理網(wǎng)卡連接組成的teaming，接入交換機并配置vSwitch0上不同的vlan網(wǎng)絡(luò)分別為ESX管理網(wǎng)絡(luò),iscsi,vSwitch1上不同的vlan網(wǎng)絡(luò)分別為 webgame,reg。通過不同的vNetwork來細(xì)化虛擬機的流量策略，網(wǎng)絡(luò)綁定策略，安全控制等

在交換機上配置與ESX服務(wù)器相連的端口為TRUNK

Switch(config)#interface range TenGigabitEthernet 1/11-14

Switch(config-if-range)#switchport mode trunk

Switch(config-if-range)#switchport trunk allowed vlan all

控制vSwitch下的虛擬機簡單流量策略，支持虛擬機平均流量控制，虛擬機流量峰值管理，突發(fā)流量控制等。也可以在vNetwork中進行配置，vNetwork的優(yōu)先級高于vswitch。

Promiscuous Mode虛擬交換機的混雜模式。開啟該模式，所有vNic的報文會復(fù)制到vSwitch的所有vPort上面

MAC Address Changes：是否允許虛擬機的網(wǎng)卡變更，如果禁止的話，在修改了MAC地址的vm所有報文將不能夠被轉(zhuǎn)發(fā)。

Forged Transmits:一個和MAC地址相關(guān)的安全配置，當(dāng)允許了MAC address changes后，修改了MAC地址的VM，可以成功的轉(zhuǎn)發(fā)報文。

在NLB的單播模式，需要允許MAC address changes 和 forged transmits 因為單播模式會修改主機的MAC地址。如果禁止的話，會被vSwitch過濾。

VMware建議ESX中的三種網(wǎng)絡(luò)類型最好配置不同的Vlan，并且使用不同的上行物理鏈路分配流量，并且為了保證故障冗余，每個網(wǎng)絡(luò)類型至少關(guān)聯(lián)2塊網(wǎng)卡。這就需要在vSwitch進行網(wǎng)卡綁定。

ESX NIC teaming，相當(dāng)于vSwitch與交換機的聚合，通過下圖可以看到，vSwitch網(wǎng)卡綁定主要功能有：

1. 網(wǎng)絡(luò)的負(fù)載均衡
2. 網(wǎng)絡(luò)故障切換檢測
3. 交換機通知
4. 故障恢復(fù)

(1) 基于端口的負(fù)載均衡(默認(rèn)) (Route based on the originating virtual port ID)

這種方式下，負(fù)載均衡是基于vPort ID的。一個vPort和ESX主機上的一個pNIC(從vSwitch角度看就是某個uplink)捆綁在一起，只有當(dāng)這個pNIC失效的時候，才能切到另外的pNIC鏈路上。這種方式的負(fù)載均衡只有在vPort數(shù)量大于pNIC的數(shù)量時才生效。

什么是vPort呢？形象的說就是vSwitch交換機上的一個端口

因為基于vPort id的負(fù)載均衡，VM是vNIC綁定在其中的一個PNIC上,他的uplink速率不可能大于單個PNIC，只有當(dāng)VM的數(shù)量大于PNIC的時候，所以vPort的負(fù)載均衡就是VM各個vPort之間的負(fù)載均衡。
(2) 基于源MAC的負(fù)載均衡(Route based on source MAC hash）

這種方式下，負(fù)載均衡的實現(xiàn)是基于源MAC地址的。因為每個vNIC總是具有一個固定的MAC地址，因此這種方式的負(fù)載均衡同基于端口的負(fù)載均衡具有同樣的缺點。同樣是要求vPort數(shù)量大于pNIC的時候才會有效。同樣是vNIC的速率不會大于單個pNIC的速率。
(3) 基于IP hash的負(fù)載均衡(Route based on IP hash)

這種方式下，負(fù)載均衡的實現(xiàn)是根據(jù)源IP地址和目的IP地址的。因為同一臺VM(源IP地址總是固定的)到不同目的的數(shù)據(jù)流，就會因為目的IP的不同，走不同的pNIC。只有這種方式下，VM對外的流量的負(fù)載均衡才能真正實現(xiàn)。但是VMware的負(fù)載均衡(Load Balancing)只是出站(Outbound)的負(fù)載均衡，入站流量的負(fù)載均衡就需要在物理交換機上配置靜態(tài)AP。 VMware不支持動態(tài)鏈路聚合協(xié)議(例如802.3ad LACP或者Cisco的PAgP).

交換機配置：

Switch(config)#interface range TenGigabitEthernet 1/13-14

Switch(config-if-range)#port-group 1

Switch(config-if-AggregatePort 1)#switch mode trunk

Switch(config-if-AggregatePort 1)#exit

Switch(config)#aggregateport load-balance src-dst-ip

ESX的三種負(fù)載均衡優(yōu)缺點：

ESX提供了兩種方式的網(wǎng)絡(luò)故障檢測分別為link status only 和 beacon probing，下面用圖表來說明兩者的主要優(yōu)缺點：

a.  Link status only：僅判斷網(wǎng)絡(luò)鏈路的up 和down狀態(tài)

b. Beacon probing: vswitch的每個物理網(wǎng)卡周期性的發(fā)送廣播信號報文，實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)鏈路檢測。

beacon報文如下：

ESX的交換機通知是用于在VM發(fā)生鏈路變更及vm遷移的時候，用來通告物理交換機，保障物理交換機上能夠感知虛擬機的端口變化并更新MAC地址表。

ESX默認(rèn)配置Failback為YES，當(dāng)Teaming中的網(wǎng)卡恢復(fù)后，會依照failover設(shè)定好的故障切換順序，還原Teaming中的PNIC優(yōu)先級。

Dvswitch：分布式虛擬交換機是主要是為了簡化數(shù)據(jù)中心的虛擬網(wǎng)絡(luò)連接，它可以將跨多個 ESX/ESXi主機將網(wǎng)絡(luò)連接聚合到一個集中的集群級別。 Distributed Switch 可對各個虛擬機的配置進行抽象化處理，并通過Vcenter實現(xiàn)集中部署、管理和監(jiān)控。原來每ESX標(biāo)準(zhǔn)交換機分別配置，現(xiàn)在vCenter Distributed vSwitch可在數(shù)據(jù)中心級別集中配置、管理，并且在vSphere 4.0中除了可以使用VMware內(nèi)置的Distributed vSwitch外，還支持加載第三方廠商的交換模塊，比如Cisco針對vSphere虛擬網(wǎng)絡(luò)環(huán)境開發(fā)的nexus 1000v 和 nexus 1010。Dvswitch邏輯架構(gòu)圖：

通過dvswitch，配置不同類型的dvport模板，將數(shù)據(jù)中心中同一類型vnetwork中的vm遷移到對應(yīng)的dvport，大大提高了虛擬機的管理效率。

下面我們通過實例將vm接入Dvswitch：

實驗?zāi)康模涸谔摂M數(shù)據(jù)中心lixukai,創(chuàng)建一個dvswitch，并將數(shù)據(jù)中心的vm1和vm2服務(wù)器中的虛擬機，由vswitch遷移至dvswitch。

1. VM1遷移前：

2. VM2遷移前

3. 遷移后

通過上圖，不僅可以很清楚的看到數(shù)據(jù)中心的網(wǎng)絡(luò)情況，并且通過定義了多個不同的分布式端口組的方式，大大提搞了vSwitch的布署效率。

Dvswitch優(yōu)點：

本章介紹的僅僅是虛擬化的一個很小的方面。隨著虛擬化技術(shù)蓬勃興起，它正在走向數(shù)據(jù)中心的各個領(lǐng)域，服務(wù)器虛擬化，交換機虛擬化桌面虛擬化。最終還是要落實到如何實實在在的應(yīng)用上。

1. 如何提高業(yè)務(wù)用戶的訪問速度
2. 提高業(yè)務(wù)訪問的穩(wěn)定性
3. 節(jié)省業(yè)務(wù)的帶寬成本
4. 增加業(yè)務(wù)持續(xù)運行時間，增加可靠性
5. 減少業(yè)務(wù)的數(shù)據(jù)丟失風(fēng)險
6. 降低業(yè)務(wù)異常的維護時間
7. 減少業(yè)務(wù)計劃內(nèi)的維護時間
8. 減少業(yè)務(wù)硬件成本
9. 給業(yè)務(wù)運營分析，業(yè)務(wù)改進提供數(shù)據(jù)支持

帶著這些問題，我們更深入的去了解、學(xué)習(xí)和應(yīng)用虛擬化，一起努力把我們的虛擬化產(chǎn)品做好。