【每日一记】+第1天vxlan技术简介

注：此文章为我个人接触某公司超融合，了解到vxlan技术后，结合网上的一些资料，整理出的一些管理vxlan技术的笔记，不是特别全面，且真正了解后发现vxlan技术确实挺深奥，不当之处还请大家多多指正，本人也是抱着学习的态度发布此文章。

一、vxlan的产生

vxlan：Virtual Extensible LAN，中文名称：虚拟可扩展局域网

       在了解vxlan之前，我们的先了解几个知识点：虚拟机热迁移；什么是大二层网络；传统的大二层技术及其弊端，以及新一代云数据中心对网络的诉求。

虚拟机热迁移：在不中断业务的情况下，将运行中的虚拟机从一个物理计算节点迁移到另一个物理计算节点，在资源扩容、物理机升级、复核调整等场景下，通过虚拟机热迁移可以保证业务的不中断运行。

大二层网络：简答讲就是很大规模的二层网络，支持任意虚拟机的交流，支持网络横向流量无阻塞的能力。

传统的大二层技术及其弊端：传统的网络分为核心、接入、汇聚，核心到汇聚之间通过ip互联，vlan无法跨越三层传输，同时要想把虚拟机从一个POD迁移至另一个POD，由于两个POD的ip属于不同网段，迁移时虚拟机IP地址会发生改变，导致业务中断，既然POD之间迁移会导致虚拟机业务中断，那能不能把单个POD做大呢，这就又牵扯到POD的组网方式了，POD是通过STP协议组网的，STP可以防止网络环路，并实现虚拟机在整个网络里面的热迁移，但是STP协议本身存在一些缺陷，收敛时间长、构建无环网络时需要阻断一半链路，这些缺陷严重限制了单个POD规模无法做大。

新一代云数据中心对网络的诉求：网络规模大、能实现虚拟机的热迁移、业务平均分配

        在大家眼里，云计算的资源是无限制的，就像自家的水龙头一样，在需要的时候打开就行，而且业务也不会中断，目前大多数云计算中心都是通过部署大规模服务器的方式实现的，使用虚拟机处理业务，实现业务的扩缩容以及灵活调度，这些虚拟机可以在一个POD（point of delivery）里自由迁移，但是随着数据量的增多以及业务备份要求的出现，这就要求虚拟机能在不同的POD之间自由迁移，甚至要求在不同的数据中心间自由迁移。

       并且云计算要求提升服务器的利用率，传统架构很容易出现业务分配不均的情况，“累的累死，闲的闲死”，而通过云计算就能解决这种情况，实现业务的平均分配。

       由于传统网络无法满足云计算对网络的需求，对传统网络的改革势在必行，就得构建全新的大二层网络，这时就不能用STP去构建大二层网络了，面对这么多问题以及信息化发展的需要，业界就产生了CSS/SVF、TRILL、VXLAN、EVPN技术，去构建全新的大二层网络，其中CSS/SVF是通过设备多虚一技术实现网络无环的方案，适合于单个POD组网；TRILL是采用IS-IS路由控制平面破坏的方案，适用于单个POD内或整个数据中心，VXLAN是通过二层网络叠加在三层网络上的破坏方案，适用于整个数据中心大二层组网甚至于数据中心之间；EVPN可以支持数据中心间的VXLAN隧道，一般用于数据中心之间互联；目前XVLAN是业界普遍使用的技术。

二、vxlan技术简介

VXLAN技术是一种大二层的虚拟网络技术，主要的技术原理就是引入一个UDP格式的外层隧道，作为数据的链路层，而原有数据报文内容作为隧道净荷来传输，使得净荷数据可以轻而易举的在二三层网络中传送。

VXLAN引入了三层IP组播来代替以太网的广播，让BUM（Broadcast广播，unknown unicast， multicast）报文通过广播方式在虚拟网络中传送。

vxlan报文格式

VTEP(VXLAN Tunnel End Point)用来完成VXLAN 报文的封装和解封装。VTEP 与物理网络相连，分配有物理网络的IP 地址。 虚拟机中的数据报经过VTEP封装后就可以在Internet上传播，VTEP接收到数据包后，对其进行解封，然后按照一定的规则交付给后端的虚拟机。

VxLAN网关可以实现VXLAN 虚拟网络之间以及虚拟网络与物理网络之间的通信。

VXLAN的组播学习过程----多播 ：

组网准备：虚拟机加入到同一个VXLAN，VXLAN主机加入到多播组。

ARP请求：

1、VM1发出ARP请求。包含自身MAC地址。目标MAC地址全部置1.

2、VTEP1封装报文，填写目标IP为多播IP,源IP为VTEP1的IP。

3、报文在VxLAN中被多播。到达VTEP2所在本地虚拟网络。

4、VTEP2对报文解封装学习VM1 MAC-VTEP的映射关系，并在本地局域网中广播报文。

5、报文到达目标虚拟机VM2。

VXLAN的APR应答过程----单播

1) 目标VM3准备ARP响应报文后向源VM1发送响应报文;

2) VTEP2接收到VM2的响应报文后把它封装在IP单播报文中，并根据学习到的映射表，封装成VTEP1的外层地址，单播发送给VTEP1;

3)VTEP1接收到单播报文后，学习VM3-VTEP2之间的地址映射，并去掉隧道转发报文给VM1；

4)VM1接收到ARP应答报文，ARP交互结束.

关于vxlan的知识，这只是很少的一部分，还有很多知识点需要慢慢去学习，后续会陆续进行分享，谢谢大家。

看文章标题，知道楼主是第一天记录每日一记，一点开之后，真的叹为观止。太强了。

为楼主点赞，希望楼主多多分享干货！

感谢楼主分享，总结的很到位。最近想了解学习vxlan技术，跟紧楼主的步伐，希望楼主带来更多干货。打赏关注了

图文结合，对于vxlan的报文都有讲解 很详细的技术文章。

感谢楼主分享  天天学习