細分領域界定不明——網絡虛擬化技術探秘
現在,網絡虛擬化依然處于初期的萌芽階段,但在人類網絡信息化飛速需求的現在,我們有理由相信它的突破和成長將是飛速的。虛擬化造成的網絡問題,例如物理與虛擬交換機之間的高NIC密度、增加的網絡流量和通信問題。
虛擬化是一個廣義的術語,指計算元件在虛擬的基礎上而不是真實的基礎上運行,是一個為了簡化管理,優化資源的解決方案。這種把有限的固定的資源根據不同需求進行重新規劃以達到最大利用率的思路,在IT領域就叫做虛擬化技術。但是網絡虛擬化技術是目前業界關于虛擬化細分領域界定不明確,存在爭議較多的一個概念,基于網絡的虛擬化產品還處在一個初級發展階段。
各大廠商眼中的網絡虛擬化
微軟眼中的“網絡虛擬化”,是指虛擬專用網絡 (VPN)。VPN 對網絡連接的概念進行了抽象,允許遠程用戶訪問組織的內部網絡,就像物理上連接到該網絡一樣。網絡虛擬化可以幫助保護IT環境,防止來自 Internet 的威脅,同時使用戶能夠快速安全的訪問應用程序和數據。但是網絡巨頭思科(Cisco)不那么認為。出身、成名且目前稱霸于網絡的思科公司,當然在對IT未來的考慮上以網絡為核心。它認為在理論上,網絡虛擬化能將任何基于服務的傳統客戶端/服務器安置到“網絡上”。那么,這意味著可以讓路由器和交換機執行更多的服務,自然,思科在業界的重要性和生意額都將大幅增加。思科表示網絡虛擬化由三個部分組成: 訪問控制、路徑提取,以及服務優勢。從思科的產品規劃圖上看,該公司的路由器和交換機將擁有諸如安全、存儲、VoIP、移動和應用等功能。 對思科而言,他們的戰略是通過擴大網絡基礎設備的銷售來持續產生盈利。 而對用戶來講,這能幫助他們提高網絡設備的價值,并調整原有的網絡基礎設備。對于網絡陣營的另一巨頭,3Com公司在網絡虛擬化方面的動作比思科更大。3Com的路由器中可以插入一張工作卡。該卡上帶有一套全功能的Linux服務器,可以和路由器中樞相連。在這個Linux服務器中,你可以安裝諸如sniffer、VoIP、安全應用等等。此外,該公司還計劃未來在Linux卡上運行VMware,以讓用戶運行Windows Server。 3Com的這個開源網絡虛擬化活動名為3Com ON(又名開放式網絡)。
當然,王婆賣瓜自賣自夸,思科與3Com自己的一廂情愿決不能作為網絡虛擬化大旗真正升起的標志,現在,網絡虛擬化依然處于初期的萌芽階段,但在人類網絡信息化飛速需求的現在,我們有理由相信它的突破和成長將是飛速的。虛擬化造成的網絡問題,例如物理與虛擬交換機之間的高NIC密度、增加的網絡流量和通信問題。
高NIC(網絡接口卡)密度
首先,在一個虛擬化環境里,每臺物理服務器一般擁有更高的NIC密度。通常虛擬化主機有8個、10個或者12個網絡接口卡(NIC),反過來,沒有被虛擬化的服務器只有2個或可能3個NIC。這成為數據中心里的一個問題,因為邊緣或分布交換機放在機架里,以簡化網絡布線,然后向上傳輸到網絡核心。在這種解決方案里,一個典型的48端口的交換機僅能處理四臺虛擬主機,每臺10個NIC。為了完全添滿機架,需要更多的邊緣或分布交換機。
另外,更多的網絡架構沒有訂購太多的邊緣或分布交換機,因為更多的服務器沒有完全利用它們的網絡連接。網絡資源和其他資源利用不足,使許多組織進行虛擬化部署,因為他們需要整合工作負荷、降低能耗、釋放機架空間、冷卻或減少物理服務器。不過在虛擬化環境里,當多個工作負荷整合到這些主機里時,根據運行在主機上的工作負荷數量,網絡流量增加了。網絡利用率將不再像過去在每臺物理服務器上那樣低了。
增加的網絡流量
為了調節來自整合工作負荷增加的網絡流量,可能需要增加從邊緣或分布交換機到網絡核心的向上傳輸數量。網絡設計問題另一個關鍵的改變來自最新一代虛擬化產品的動態性質,擁有諸如熱遷移和多主機動態資源管理。虛擬化里固有的動態更改性能意味著不能再對服務器之間的流量流動作任何假設。
當工作負荷捆綁于虛擬硬件,機架或交換機被告知將交換大量的網絡流量時,服務器能分配到機架或交換機。既然工作負荷能動態地從一臺物理主機移動到一臺完全不同的物理主機,在網絡設計里,位置不再用到。網絡設計現在必須調節動態數據流,這可能從任何虛擬化主機到任何其他虛擬化主機或者物理工作負荷開始。擯棄傳統的core/edge設計,數據中心網絡可能需要找尋更多全網狀架構或“光纖”,這能完全調節來自任何虛擬化主機或者任何其他虛擬化主機的交易流。諸如Xsigo和3Leaf這樣的廠商利用他們的I/O虛擬化產品,滿足調節動態交易流的需求,不僅關于網絡,也關于存儲或SAN交易。
物理與虛擬交換機通信
第三,虛擬化使數據中心里網絡層的一些能見度降低了。只有使用VMware的旗艦產品ESX Server 3.5的最新版本,才能使物理網絡交換機與虛擬交換機通過像Cisco Discovery Protocol(CDP)這樣的協議進行通信。其他廠商沒有這種協議。沒有的話,網絡工程師在虛擬交換機里沒有能見度,也不能輕松決定哪個物理NIC對應哪個虛擬交換機。這在故障檢修中是最重要的信息。
通過傳統的網絡入侵系統(NIDS)或網絡入侵防護系統(NIPS),能見度的缺乏也影響捕捉并可能阻塞惡意網絡流量的能力。盡管一些廠商已經開發了提供這種功能的虛擬應用,這些解決方案依賴混雜的NIC,并且不能平衡交換機,例如一個鏡像交換機不能為流量提供一個鏡像端口。虛擬交換機也不能提供可配置的SNMP支持,因此不能參與網絡管理系統。網絡運營組必須依賴服務器運營組,以便幫助決定在虛擬交換機上的哪個端口該關閉,哪個NIC受影響等等。
職責的模糊可能是使虛擬化能見度減少的一個因素。服務器硬件虛擬化產品在服務器里帶來了網絡,服務器組與網絡組的角色和責任開始模糊和改變。類似的變化也發生在服務器組、安全組和存儲組,因為虛擬化使這些領域的邊界變得很模糊。
如同其它虛擬化術語一樣,網絡虛擬化這條術語也不是最近才冒出來的。 Sun和惠普早在幾年前就開始涉足網絡虛擬化。 如今Cisco接過了這面大旗并對其高度重視,該公司將網絡虛擬化視為Data Center 3.0戰略中的一個主要部分。
雖然基于網絡的虛擬化雖然是可以實現的,但由于網絡虛擬化技術依然處于初期的萌芽階段,目前為止還是沒能廣泛采用。