叠加网络技术：VXLAN/NVGRE

叠加网络技术：VXLAN/NVGRE

网络工程师一般都很熟悉的通用路由封装(GRE)，比较容易理解叠加的概念。一个数据包(或帧)封装在另一个数据包内;被封装的包转发到隧道端点后再被拆装。原来的包就发送到了目的地。叠加网络就是使用这种所谓“包内之包”的技术安全地将一个网络隐藏在另一个网络中，然后将网络区段进行迁移。2层扩展和多租户就是比较流行的叠加网络实例。

在过去几年间，个标准化组织已发布了不少的叠加协议，这是因为虚拟化数据中心需要在任意时间、任意地点移动主机的需求所致。有些SDN控制器使用叠加作为其传输选项，在散布于数据中心内的各个主机之间架起了一座桥。而软交换机通常被用作隧道的另一端。虚拟可扩展局域网(VXLAN)是目前获得业界最广泛支持的协议，思科、博科和VMware都支持叠加网络。在硬件方面支持VXLAN隧道端点的是Arista和博科的交换机。VXLAN的硬件端点正给业界带来一场剧变，因为叠加通常都是由软件交换机作为端点的。

VXLAN在3层UDP包内封装2层帧。这样做可以让一个VXLAN段内的主机彼此通信，只要它们处在同一个2层网络上，即便这些主机可能被一个或多个3层网络所隔离。

此外，由于VXLAN保留了全部的2层帧、还有VLAN标识，所以在一个VXLAN段内可允许多个3层网络存在。在该VXLAN段内的客户(也可叫做租户)会觉得这个网络很像他们以前所用过的VLAN，但底层网络只能用一个段ID来区分VXLAN的包。

每个VXLAN网络是用VXLAN包头内的段ID来区分的。这个ID有24位，也就是说可允许1600万个租户共享同一个网络基础架构，同时又可以彼此间相互隔离。

和VXLAN相似，利用GRE实现网络虚拟化(NVGRE)使用一个24位的标识符来定义租户的网络。NVGRE主要是微软开发的技术，也是其Hyper-V所使用的叠加方法。

尽管VMware坚定地支持VXLAN，但是它的叠加网络仍被称为无状态传输隧道(STT)。属于VMware旗下的Nicira。STT是 Nicira网络虚拟化平台的一个组成部分，尤其需要指出的是，STT的封装格式充分利用了先进网卡的硬件能力，可以将较大的数据块分解成较小的数据块。

这被称为TCP分段卸载(TSO)，一块有TSO功能的网卡可以承担分段卸载的任务，从而释放出服务器的CPU给其他任务。STT的未来尚无法确定，但VXLAN已经有了VMware的支持以及来自行业的普遍支持。

除了VXLAN、NVGRE和STT，另一个值得关注的叠加网络技术是网络虚拟化叠加(NVO3)。NVO3是由IETF的一个工作组开发的。关于 NVO3的问题说明与上面已经讨论过的其他叠加技术很相像，也就是说，流量孤立、租户可自由使用所选择的寻址方案，可将虚拟机在网络内自由移动，不必考虑底层核心中3层网络的分隔等等。NVO3未来会怎么演进，如何封装尚有待观察，但NVO3工作组成员所提交的用例线路已经基本成形。