网络虚拟化介绍（OVS、DVS）
目录
虚拟化中网络架构
虚拟交换机类型
虚拟交换机OVS（Open Vswitch）
分布式虚拟交换机DVS
虚拟机和物理网卡的通信模式
虚拟交换机中其它功能特性
网络虚拟化概念
网络虚拟化就是把网络层的一些功能从硬件中剥离出来，建立新的网络虚拟层；该虚拟层可以接管网络服务和配置，实现网络服务与物理层的解耦，打破物理资源限制；通过网络虚拟层能够在一个物理网络上模拟出多个逻辑网络，并且多用户在逻辑网络上相互隔离，保证网络安全
网络虚拟化的特点
隔离性：不同租户的流量相互之间不能互访；但是IP/MAC地址都可以独立规划
可移动性：虚拟机可以跨二层/三层迁移，甚至可以跨广域网迁移（迁移前后虚拟机Vlan和IP地址都不会发生变化）
可扩展性：逻辑网络的规模和数量可扩展
虚拟化中网络架构
以服务器的物理网卡为界，物理网卡以下为物理资源，物理网卡以上为虚拟资源
虚拟网卡（网卡也属于I/O设备，以也可以借用I/O虚拟化的思想）
网卡虚拟化包括软件和硬件两种
软件网卡虚拟化：通过软件将同一块网卡虚拟为多个虚拟网卡，实现多个虚拟机共享同一网卡，虚拟网卡有单独的IP地址和MAC地址
硬件网卡虚拟化：通过硬件辅助让单个/多个虚拟机直接访问单个物理设备（例如IO直通、SR-IOV）
计算虚拟化3——I/O设备虚拟化-CSDN博客
虚拟交换机
目前主要有OVS和DVS两种虚拟交换机解决方案（上图网络架构为OVS方式）
通过在虚拟交换机上形成虚拟交换端口连接服务器的物理网口和虚拟网卡，实现虚拟机和虚拟机之间、虚拟机与外界网络之间的流量传递与通信
虚拟交换端口
虚拟交换机上的端口，用来连接虚拟网卡，为虚拟机提供接入网络的服务
端口组
为了方便管理，虚拟交换机没有物理交换机端口的概念，都是叫做端口组（将具有同样属性的一组虚拟交换机端口称为端口组—端口组包含速率、Vlan、Qos、DHCP隔离、ARP抑制等特性）
注意事项
一个虚拟交换机可以有多个端口组
端口组不可以跨虚拟交换机（即端口组只在本地生效）
端口组的场景举例
创建一个端口组，为其分配vlan2 ，然后将虚拟机分配到该端口组上，该虚拟机所属vlan就是vlan2
上行链路
上行链路也是虚拟交换机的一部分，是虚拟链路，通过与服务器的物理网卡关联连接外部的物理网络
上行链路可以关联一个单独的物理网卡，也可以关联多个网卡绑定后的一个逻辑通道
注意事项
不同的虚拟交换机不能共用上行链路
同一台虚拟交换机上的所有上行链路组成了上行链路组
其中虚拟网卡和虚拟交换机之间的链路也是虚拟的链路
虚拟交换机类型
先了解Linux Bridge网桥的概念
Bridge也是一种通过软件实现的虚拟网络设备，，功能类似于物理的交换机
对于普通的网络设备就是数据从一端进入，从另一个端出去；但是Bridge是数据可以从多个端口进入，从多个端口出去
在虚拟机交换场景下，一般通过Bridge将虚拟机虚拟网卡和服务器物理网卡连接起来（将Bridge设备与虚拟网卡和物理网卡绑定起来），这样就可以通过网桥实现虚拟机之间以及与外部的通信
虚拟交换机OVS（Open Vswitch）
OVS是Bridge的加强版，相比于Bridge，OVS有以下优点
- OVS支持SDN等多种标准的管理接口和协议
- Bridge只支持Vxlan，但是OVS时至GRE、IPSec、Vxlan等
- OVS适用于多种虚拟化架构（例如Xen、KVM、VMware）
OVS还有其它特性，此处不细说
OVS虚拟交换机的网络架构
OVS虚拟机网络下虚拟机通信的路径
同一主机内通信
同一Vlan通信（VM1和VM2）：直接通过OVS的端口组1就可以通信
不同Vlan通信（VM1和VM3）：需要通过物理交换机来通信
不同主机之间通信
不同主机之间的虚拟机通信都需要跨物理交换机，主要包含以下情况
同一Vlan通信（VM1和VM3）
不同Vlan通信（VM1和VM6）
虚拟机与外部通信
直接通过物理交换机通信
分布式虚拟交换机DVS
DVS和OVS的区别
与OVS相比，OVS是在一台服务器当中，DVS是在多台服务器当中
一台DVS分布式虚拟交换机可以分布在多台物理服务器上
DVS虚拟交换机的网络架构
DVS虚拟机网络下虚拟机通信的路径
同一主机内通信
不同主机之间的虚拟机通信都需要跨物理交换机，主要包含一下情况
同一Vlan，同一DVS通信（VM4和VM5）：直接通过DVS的端口组1就可以通信
同一Vlan，不同DVS通信（VM1和VM3）：需要通过物理交换机来通信
不同Vlan：需要通过物理交换机来通信
不同主机内通信
不同主机之间的虚拟机通信都需要跨物理交换机，主要包含以下情况
同一Vlan，同一DVS通信（VM3和VM4）：需要通过物理交换机来通信
同一Vlan，不同DVS通信（VM1和VM6）：需要通过物理交换机来通信
不同Vlan：需要通过物理交换机来通信
虚拟机与外部通信
直接通过物理交换机通信
虚拟机和物理网卡的通信模式
计算虚拟化3——I/O设备虚拟化-CSDN博客
普通模式（虚拟机的虚拟网卡是由软件模拟的）
虚拟机路由转发涉及到前后端两个虚拟网卡设备；前端网卡是连接在虚拟交换机的虚拟端口上，后端网卡是虚拟交换机连接真实物理网口的网卡
虚拟机进行数据转发时虚拟机将数据发给前端网卡，前端网卡在发给后端网卡，最后经由物理网口传出
该方式网络性能不是很好，并且网络时延要高一些
直通模式（虚拟机使用的每个虚拟网卡对应一个物理网卡）
利用VMDq技术，虚拟机发出的流量通过独立报文队列到达VMM后，由VMM将流量转发到物理网卡
该方式相比于SR-IOV直通方式，支持热迁移等高级功能
SR-IOV直通模式（虚拟机使用的虚拟网卡是由对应硬件模拟的）
物理网卡需要使用智能网卡，并且需要在虚拟机上安装一个网卡驱动
SR-IOV类型物理网卡可以虚拟出多个虚拟网卡给虚拟机使用，虚拟机就认为自己有一块单独的物理网卡；进行流量转发时，虚拟机将流量发给VMM上的PCI控制器，该控制器直接将流量转发到物理网卡上
提升了网络I/O的性能，相比于硬件直通减少了网卡数量上的需求
虚拟交换机中其它功能特性
安全组
通过安全组设定访问规则，通过将虚拟机加入到安全组，就受到该访问规则组的保护，以此来限制虚拟机的通信（在创建虚拟机时可以选择加入的安全组）
二层安全策略
可以通过设置端口组来实现这些二层安全策略，主要有以下策略
DHCP Server隔离：防止DHCP Server仿冒，禁止用户虚拟机启动DHCP Server服务，防止用户无意识或恶意启动DHCP Server服务，影响正常的虚拟机IP地址分配过程
ARP广播抑制和IP广播抑制
防止ARP或IP广播泛洪，影响设备性能；也可以防止ARP欺骗
IP和MAC地址绑定
防止虚拟机用户通过修改虚拟网卡的IP和MAC地址来发起IP、MAC仿冒攻击
网络接口类型
Trunk、Access
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网络QoS
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网卡绑定技术
通过网卡绑定（bond）技术可以实现网卡冗余、负载均衡，达到高可靠和高可用的目的
Linux网络配置与网络信息查看讲解（网卡基本配置、网卡会话配置、网卡绑定、主机名配置、路由配置）-CSDN博客
Vxlan技术
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