华为FusionSphere 80 虚拟化套件分布式虚拟交换机技术白皮书.docx

华为FusionSphere
分布式虚拟交换机技术白皮书
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发布日期 20191230
HUAWEI
华为技术有限公司
版权所有换机首先从虚拟端口/物理端口接收以太网报文，
之后根据虚拟机MAC、VLAN,查找二层转发表，找到对应的虚拟端口/物理端口，然 后按照具体的端口，转发报文。
该方案的特点：
1） 服务器内部的通信性能：同一服务器上的虚拟机间报文转发性能好，时延低。虚拟 交换机实现虚拟机之间报文的二层软件转发， 报文不出服务器，转发路径短，性能
2） 跨服务器通信性能：跨服务器，需要经物理交换机进行转发，相比物理交换机实现 虚拟交换，由于虚拟交换模块的消耗，性能稍低于物理交换机实现虚拟交换；
3） 扩展灵活：服务器实现虚拟交换，由于采用纯软件实现，相比采用L3芯片的物理 交换机，功能扩展灵活、快速，可以更好的满足云计算的网络需求扩展；
4） 规格容量大：服务器内存大，相比物理交换机， L2 交换容量远大于物理交换机。

物理网卡实现虚拟交换设计思想是将虚拟交换功能从服务器的CPU移植到服务器物理 网卡，通过网卡硬件改善虚拟交换机占用CPU资源而影响虚拟机性能的问题，同时借 助物理网卡的直通的能力，加速虚拟交换的性能。
传统的SR-IOV商业网卡，也可以支持虚拟交换的功能，但是由于自身设计以及缺乏 与Hypervisor的配合，传统的商业网卡难以支持热迁移等虚拟化的特性。
图1-2基于SR-IOV的虚拟交换
基于物理网卡实现虚拟交换的特点：
1） 相对于虚拟交换机，减少了 CPU占用率，采用网卡实现交换的功能，不再需要
CPU 参与虚拟交换处理；
2） 对于物理网卡实现虚拟直通功能时，由于实现了虚拟机对PCIe设备的直接访问和 操作，显著降低了从虚拟机到物理网卡的报文处理延时；
3） 传统商业网卡无法支持热迁移、同时功能简单，无法支持灵活的安全隔离等特性 且功能扩展困难。
交换机实现虚拟交换
交换机实现虚拟交换，业界有两种实现技术：802・lQbg VEPA、
Bridge Port Extension。
VEPA
VEPA的实现是基于现在的IEEE标准，不必为报文增加新的二层标签，只要对VMM 软件和交换机的软件升级就可支持VEPA的“发卡弯”转发。
与VEB方案类似，VEPA方案可以采用纯软件方式实现，也能够通过支持SR-IOV的 网卡实现硬件VEPA。其实，只要是VEB能安装和部署的地方，就都能用VEPA来实 现，但VEB与VEPA各有所长，并不存在替代关系。VEPA的优点在于，完全基于 IEEE标准，没有专用的报文格式。而且容易实现，通常只需要对网卡驱动、VMM桥 模块和外部交换机的软件做很小的改动，从而实现低成本方案目标。
Port Extension
端口扩展设备是一种功能有限的物理交换机，通常作为一个上行物理交换机的线卡使 用。端口扩展技术需要为以太网报文增加TAG,而端口扩展设备借助报文TAG中的信 息，将端口扩展设备上的物理端口映射成上行物理交换机上的一个虚拟端口，并且使 用
TAG 中的信息来实现报文转发和策略控制。
VN-TAG为报文定义了虚拟机源和目的端口，并且标明了报文的广播域。借助支持 VN-TAG技术的vSwitch和网卡，也能够实现类似EVB多通道的方案，但是VN-TAG 技术有一些缺点：
VN-TAG是一种新提出的标签格式，没有沿用现有的标准(如IEEE 、IEEE 、 IEEE tags )。
必须要改变交换机和网卡的硬件，而不能只是简单的对现有的网络设备软件进行升 级。也就是说，VN-TAG的使用需要部署支持VN-TAG的新网络产品(网卡、交换 机、软件)。
最初IEEE “端口扩展”作为EVB标准的一部分，但是最终决定将 端口扩展发展成一个独立的标准， Bridge Port Extensiono Cisco曾向IEEE ，将其私有的VN-TAG技术作为实现EVB的一种可选方案，但工 作组最终没有接纳这个提案。Cisco最近修改了 VN-TAG技术草案，修改后的草案称为 M-TAG，该方案的主要目标仍是为了实现端口扩展设备与上行交换机之间的通信标准 化。
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华为方案简介
方案是什么
华为虚拟交换提供集中的虚拟交换的管理功能。集中的管理提供统一的Portal,进行配 置管理，简化用户的管理。