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隧道和網(wǎng)絡(luò)虛擬化:NVGRE vs VXLAN
關(guān)于NVGRE和VXLAN隧道協(xié)議相信大家都不陌生，但是事實上隧道協(xié)議只是虛擬化網(wǎng)絡(luò)中的一部分，它并不提供實質(zhì)性的功能，只是定義不同虛擬機之間如何封裝、轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)包。本文想強調(diào)兩點：其一，NVGRE和VXLAN都是用三層協(xié)議封裝二層協(xié)議;其二，這兩項技術(shù)都解決了VLAN規(guī)模固定的問題，不再局限于4094個。隨著各種新技術(shù)的興起，一項標準已經(jīng)無法滿足需求，技術(shù)巨頭們爭先恐后的想讓自己的標準成為業(yè)內(nèi)統(tǒng)一的標準，其中NVGRE和VXLAN就是典型的例子，那么這兩項技術(shù)的區(qū)別到底在哪里呢?
VXLAN
VXLAN主要是由Cisco推出的，VXLAN的包頭有一個24bit的ID段，即意味著1600萬個獨一無二的虛擬網(wǎng)段，這個ID通常是對UDP端口采取偽隨機算法而生成的(UDP端口是由該幀中的原始MAC Hash生成的)。這樣做的好處是可以保證基于5元組的負載均衡，保存VM之間數(shù)據(jù)包的順序，具體做法是將數(shù)據(jù)包內(nèi)部的MAC組映射到唯一的UDP端口組。將二層廣播被轉(zhuǎn)換成IP組播,VXLAN使用IP組播在虛擬網(wǎng)段中泛洪而且依賴于動態(tài)MAC學(xué)習。VXLAN封裝將數(shù)據(jù)包大小擴展到50字節(jié)，如下圖所示：
由于數(shù)據(jù)包比較大，所以VXLAN需要借助支持大型幀的傳輸網(wǎng)絡(luò)才能支持數(shù)據(jù)包規(guī)模的擴展。
NVGRE
NVGRE主要支持者是Microsoft。與VXLAN不同的是，NVGRE沒有采用標準傳輸協(xié)議(TCP/UDP)，而是借助通用路由封裝協(xié)議(GRE)。NVGRE使用GRE頭部的低24位作為租戶網(wǎng)絡(luò)標識符(TNI)，與VXLAN一樣可以支持1600個虛擬網(wǎng)絡(luò)。為了提供描述帶寬利用率粒度的流，傳輸網(wǎng)絡(luò)需要使用GRE頭，但是這導(dǎo)致NVGRE不能兼容傳統(tǒng)負載均衡，這是NVGRE與VXLAN相比最大的區(qū)別也是最大的不足。為了提高負載均衡能力建議每個NVGRE主機使用多個IP地址，確保更多流量能夠被負載均衡。
NVGRE不需要依賴泛洪和IP組播進行學(xué)習，而是以一種更靈活的方式進行廣播，但是這需要依賴硬件/供應(yīng)商。最后一個區(qū)別關(guān)于分片，NVGRE支持減小數(shù)據(jù)包最大傳輸單元以減小內(nèi)部虛擬網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)包大小，不需要要求傳輸網(wǎng)絡(luò)支持傳輸大型幀。
實驗
OVS(open Vswitch)可以支持這兩種隧道協(xié)議�？梢詫崿F(xiàn)兩個虛擬機的簡單通信，在兩個主機上面分別運行VM，并且在這個VM之間創(chuàng)建一個隧道。如果沒有GRE隧道，兩個VM就無法連接。在主機之間創(chuàng)建隧道的簡單步驟：
1、主機1配置如下：
ovs-vsctl add-br brgre
ovs-vsctl add-br brvm
ovs-vsctl add-port brgre eth0
ifconfig eth0 0
ifconfig brgre 192.168.1.100 netmask 255.255.255.0
route add default gw 192.168.1.1 brgre
ifconfig brvm 10.1.2.10 netmask 255.255.255.0
ovs-vsctl add-port brvm gre1 -- set interface gre1 type=gre options:remoteip=192.168.1.111
2、主機2配置如下：
ovs-vsctl add-br brgre
ovs-vsctl add-br brvm
ovs-vsctl add-port brgre eth0
ifconfig eth0 0
ifconfig brgre 192.168.1.111 netmask 255.255.255.0
route add default gw 192.168.1.1 brgre
ifconfig brvm 10.1.2.11 netmask 255.255.255.0
ovs-vsctl add-port brvm gre1 -- set interface gre1 type=gre options:remoteip=192.168.1.100
在每臺主機中創(chuàng)建2個橋，其中brvm用于仿真虛擬機，另一個brgre用作與其他主機的做隧道(VTEP)連接。eth0連接brgre，brgre綁定IP用于實現(xiàn)隧道。為了簡化實驗，我將GRE隧道設(shè)置在同一子網(wǎng)中，當然可以放于不同域中使仿真場景更真實。下面就可以進行測試了，10.1.2.10和10.2.1.11應(yīng)該是可以ping通的，這兩個VM域通過隧道連接，同樣，也可以改成VXLAN隧道配置。
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