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數(shù)據(jù)中心通信網(wǎng)絡(luò)VXLAN設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

發(fā)布時(shí)間：2019-09-07 20:20

【摘要】：當(dāng)今,云計(jì)算大數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)發(fā)展迅速,數(shù)據(jù)集中化與虛擬化技術(shù)已經(jīng)得到廣泛運(yùn)用,與此同時(shí)數(shù)據(jù)中心的建設(shè)規(guī)模也與日俱增。因此對二層網(wǎng)絡(luò)區(qū)域范圍影響愈加重要。在數(shù)據(jù)中心之間部署大二層網(wǎng)絡(luò)對虛擬機(jī)動態(tài)移動等技術(shù)也有所要求。為了解決通過虛擬局域網(wǎng)VLAN對當(dāng)前大量租戶的數(shù)量有很大局限性的問題,Cisco和VM Ware等研發(fā)公司提出了解決方案:可擴(kuò)展性虛擬局域網(wǎng)VXLAN,它是以L2 over L3中一種協(xié)議技術(shù)方案。VXLAN協(xié)議是一種新思維通信技術(shù),稱為大二層網(wǎng)絡(luò)技術(shù),它可以滿足當(dāng)代數(shù)據(jù)中心網(wǎng)絡(luò)的需求。VXLAN協(xié)議實(shí)現(xiàn)方法是在報(bào)文的IP頭上封裝一個(gè)二層報(bào)文,這樣可以實(shí)現(xiàn)報(bào)文可穿越傳統(tǒng)的IP網(wǎng)絡(luò)目的。該技術(shù)提出可跨數(shù)據(jù)中心建立多租戶隔離式的廣播域功能,不僅如此還可以讓用戶新建邊界彈性化邏輯的且可穿越物理通信網(wǎng)絡(luò)的邊緣。針對上述狀況,本論文闡述了VXLAN協(xié)議相關(guān)技術(shù)同時(shí)對實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了分析。在VXLAN通信網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中,VM虛擬終端發(fā)送的數(shù)據(jù)包,首先將會被當(dāng)前連接端的VTEP設(shè)備接收到之后將這個(gè)數(shù)據(jù)包封裝成VXLAN協(xié)議數(shù)據(jù)包,發(fā)送至傳統(tǒng)IP網(wǎng)絡(luò),最后在目的VM端所連接的VTEP設(shè)備上解封裝后生成原始數(shù)據(jù)包,轉(zhuǎn)發(fā)給目的虛擬終端VM上。VXLAN協(xié)議網(wǎng)絡(luò)的功能實(shí)現(xiàn)都是在VTEP設(shè)備上完成,因此本論文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)是運(yùn)行在VTEP設(shè)備之中。VTEP設(shè)備上的Vsi、Ac、Tunnel等相關(guān)數(shù)據(jù),都在該系統(tǒng)中得以儲存。在系統(tǒng)運(yùn)行過程中,內(nèi)核轉(zhuǎn)發(fā)模塊主要使用了內(nèi)核配置模塊中相關(guān)數(shù)據(jù)同時(shí)處理VTEP設(shè)備接收到的本地和遠(yuǎn)端數(shù)據(jù)報(bào)文,完成了對數(shù)據(jù)報(bào)文相應(yīng)的封裝、轉(zhuǎn)發(fā)、泛洪、丟棄等操作。在系統(tǒng)檢測中,通過在系統(tǒng)終端輸入命令行的方式進(jìn)行有需求的創(chuàng)建,完成了對整個(gè)虛擬化通信網(wǎng)絡(luò)的搭建。通過對本端二層數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行加封裝,對封裝后的二層數(shù)據(jù)報(bào)文進(jìn)行報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)以及對到達(dá)目的端的二層數(shù)據(jù)報(bào)文解封裝后將原始報(bào)文進(jìn)行目的VM虛機(jī)的發(fā)送。整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了通過網(wǎng)絡(luò)連接的兩個(gè)二層網(wǎng)絡(luò)之間的互通。論文首先介紹了VXLAN通信協(xié)議的的研究背景和現(xiàn)狀,同時(shí)也闡述了VXLAN技術(shù)比其他技術(shù)的優(yōu)勢所在。其次,介紹了VXLAN通信協(xié)議的報(bào)文結(jié)構(gòu)和一些情況下的組網(wǎng)方式,再次,把實(shí)現(xiàn)VXLAN通信協(xié)議的系統(tǒng)分為用戶態(tài)VXLAN處理模塊、內(nèi)核態(tài)配置模塊和轉(zhuǎn)發(fā)模塊,并詳細(xì)分析了各大模塊的結(jié)構(gòu)和實(shí)現(xiàn)方法。最后,介紹了VXLAN通信協(xié)議的運(yùn)行環(huán)境、硬件要求、功能測試和環(huán)境測試情況,重點(diǎn)論述了系統(tǒng)配置部分,包括準(zhǔn)備、檢查、調(diào)試。實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)之后,對該系統(tǒng)的每個(gè)功能分別進(jìn)行了操作檢測,檢測結(jié)果與預(yù)期基本一致,達(dá)到了設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)的目的。
【圖文】：

設(shè)備信息,設(shè)備

在 Vsi vpna 下構(gòu)建 VXLAN 10，并實(shí)現(xiàn) Tunnel 1 與 VXLAN 10 的關(guān)聯(lián)。在 6800.2 設(shè)備上，建立隧道 Tunnel 1(源地址為 2.2.2.2，目的地址為 1.1.1.1)，之后將 Tunnel 1 關(guān)聯(lián) VXLAN 10，且 VXLAN 10 建立在 Vsi vpna 之下。5.4 配置環(huán)境實(shí)現(xiàn)在配置 VXLAN 環(huán)境之前，需要用 display lldp neighbor-information list 來查看交換機(jī)設(shè)備與其他設(shè)備的連接情況。LLDP 提供了提供了一種發(fā)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)鏈路的方式，使不同廠家生產(chǎn)的設(shè)備可以在網(wǎng)絡(luò)內(nèi)互相發(fā)現(xiàn)且可以交互自定的系統(tǒng)及配置信息。LLDP 能夠在 LLDPDU 中實(shí)現(xiàn)管理地址、主要能力、接口標(biāo)識、設(shè)備標(biāo)識等本端設(shè)備信息的封裝，，并向附近的節(jié)點(diǎn)發(fā)送這些封裝好的信息，附近節(jié)點(diǎn)接受到這些信息之后以標(biāo)準(zhǔn) MIB 形式存儲，以便網(wǎng)絡(luò)管理系統(tǒng)查找及判斷鏈路通信時(shí)中狀況。如下圖在 6800.2 交換機(jī)設(shè)備上 display 查看與鄰居設(shè)備信息。

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