vmware虚拟化之vswitch详细资料
一、虚拟交换机的网络介绍
在物理环境之中，主机是通过pSwitch连接到网络当中。而在虚拟化环境中，ESX提供了vswitch和dvswitch。ESX的虚拟主机通过vSwitch来连接网络。vSwitch是通过主机上的物理网卡作为上行链路与外界网络进行连接。
如图所示：
跟普通服务器设备一样，每个虚拟机有着自己的虚拟网卡(virtual NIC)，每个 virtual NIC有着自己的MAC地址和IP地址。 Virtual Switch(vSwitch)相当于一个虚拟的二层交换机， ABCDE便是交换机上的虚拟端口vPort，该交换机连接虚拟网卡和物理网卡，将虚拟机上的数据报文从物理网口转发出去。根据需要，vSwitch 还可以支持二层转发、安全控制、端口镜像等功能。
每个vSwitch与物理交换机一样，包含一定数量的端口，相同特性的虚拟端口vPort集合就是端口组;vSwitch端口逻辑上可分为三种类型：
虚拟机端口组,用于虚拟网络连接
VmKernel端口：用于VMotion网络、iSCSI/NFS网络、ESX/ESXi管理网络（ESXi中没有Service Console)
Service Console端口：用于ESX Service Console管理网络，如：vSphere Client和vCenter就是使用此网络管理ESX
二、虚拟交换机的功能及配置
ESX的vSwitch是当前虚拟化产品中功能较为全面和易于管理的一款虚拟化交换机。他主要有以下几个功能：
| ESX/ESXi Standard Vswitch | ||||
| 功能 | 说明 | |||
| 多网络管理 | 在vSwitch作为全局的虚拟交换机管理基础上，vNetwork细分了每个vlan下的虚拟主机的安全管理，流量控制及网卡绑定规则 | |||
| 流量控制 | 定义vPort（端口组）中的流量进行控制策略 | |||
| 安全管理 | 简单的网络安全管理 | |||
| 网卡绑定 | 主要用于网络冗余及负载均衡 | |||
多网络管理
我们知道在数据中心中不可能只有一个网络，比如为webgame服务器和注册站reg服务器分配在不同的vlan；那么在虚拟网络环境中如何做到多个网络环境并存？ vSwitch与物理交换机一样可通过配置Vlan实现多网络并存。
物理交换机上配置Vlan后，两台交换机之间通过Trunk通道传输vlan标记信息；与物理交换机相似，在vSwitch中可在虚拟机端口组vNetwork、VMkernel端口上配置Vlan信息，与外界物理网络Vlan间的通信也需要在vSwitch上行链路上配置Trunk通道。
以下以实例介绍配置步骤：
ESX的vSwitch0和vSwitch1的上联分别由两张物理网卡连接组成的teaming，接入交换机并配置vSwitch0上不同的vlan网络分别为ESX管理网络,iscsi,vSwitch1上不同的vlan网络分别为 webgame,reg。通过不同的vNetwork来细化虚拟机的流量策略，网络绑定策略，安全控制等
在交换机上配置与ESX服务器相连的端口为TRUNK
Switch(config)#interface range TenGigabitEthernet 1/11-14
Switch(config-if-range)#switchport mode trunk
Switch(config-if-range)#switchport trunk allowed vlan all
流量控制
控制vSwitch下的虚拟机简单流量策略，支持虚拟机平均流量控制，虚拟机流量峰值管理，突发流量控制等。也可以在vNetwork中进行配置，vNetwork的优先级高于vswitch。
安全控制
Promiscuous Mode虚拟交换机的混杂模式。开启该模式，所有vNic的报文会复制到vSwitch的所有vPort上面
MAC Address Changes：是否允许虚拟机的网卡变更，如果禁止的话，在修改了MAC地址的vm所有报文将不能够被转发。
Forged Transmits:一个和MAC地址相关的安全配置，当允许了MAC address changes后，修改了MAC地址的VM，可以成功的转发报文。
在NLB的单播模式，需要允许MAC address changes 和 forged transmits 因为单播模式会修改主机的MAC地址。如果禁止的话，会被vSwitch过滤。
网卡绑定
VMware建议ESX中的三种网络类型最好配置不同的Vlan，并且使用不同的上行物理链路分配流量，并且为了保证故障冗余，每个网络类型至少关联2块网卡。这就需要在vSwitch进行网卡绑定。
ESX NIC teaming，相当于vSwitch与交换机的聚合，通过下图可以看到，vSwitch网卡绑定主要功能有：
网络的负载均衡
网络故障切换检测
交换机通知
故障恢复
1. ESX的网络负载均衡的3种方式
(1) 基于端口的负载均衡(默认) (Route based on the originating virtual port ID)
这种方式下，负载均衡是基于vPort ID的。一个vPort和ESX主机上的一个pNIC(从vSwitch角度看就是某个uplink)捆绑在一起，只有当这个pNIC失效的时候，才能切到另外的pNIC链路上。这种方式的负载均衡只有在vPort数量大于pNIC的数量时才生效。
什么是vPort呢？形象的说就是vSwitch交换机上的一个端口
因为基于vPort id的负载均衡，VM是vNIC绑定在其中的一个PNIC上,他的uplink速率不可能大于单个PNIC，只有当VM的数量大于PNIC的时候，所以vPort的负载均衡就是VM各个vPort之间的负载均衡。
(2) 基于源MAC的负载均衡(Route based on source MAC hash）
这种方式下，负载均衡的实现是基于源MAC地址的。因为每个vNIC总是具有一个固定的MAC地址，因此这种方式的负载均衡同基于端口的负载均衡具有同样的缺点。同样是要求vPort数量大于pNIC的时候才会有效。同样是vNIC的速率不会大于单个pNIC的速率。
(3) 基于IP hash的负载均衡(Route based on IP hash)
这种方式下，负载均衡的实现是根据源IP地址和目的IP地址的。因为同一台VM(源IP地址总是固定的)到不同目的的数据流，就会因为目的IP的不同，走不同的pNIC。只有这种方式下，VM对外的流量的负载均衡才能真正实现。但是VMware的负载均衡(Load Balancing)只是出站(Outbound)的负载均衡，入站流量的负载均衡就需要在物理交换机上配置静态AP。 VMware不支持动态链路聚合协议(例如802.3ad LACP或者Cisco的PAgP).
交换机配置：
Switch(config)#interface range TenGigabitEthernet 1/13-14
Switch(config-if-range)#port-group 1
Switch(config-if-AggregatePort 1)#switch mode trunk
Switch(config-if-AggregatePort 1)#exit
Switch(config)#aggregateport load-balance src-dst-ip
ESX的三种负载均衡优缺点：
| 负载均衡方式 | 优点 | 缺点 |
| 基于端口的负载均衡 | 配置容易， 不需要配置pSwitch，可以跨pSwitch实现链路冗余 Vnetwork还可以选择SMAC的负载均衡方式 对于某个VM，最大的带宽就是某个PNIC的带宽 |
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| 基于源MAC的负载均衡 | 配置容易不需要配置pSwitch，可以跨物理交换机实现链路冗余 Vnetwork还可以选择vport的负载均衡方式 对于某个VM，最大的带宽就是某个PNIC的带宽 |
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| 基于IP hash的负载均衡 | 能够真正的利用网卡多链路的冗余及扩容 需要在pSwitch配置静态AP 不能够跨交换机实现冗余 Vnetwork必须和vswitch配置相同的负载均衡策略 |
2. 网络故障切换检测（Network failover Detection）
ESX提供了两种方式的网络故障检测分别为link status only（仅链路状态） 和 beacon probing（信标探测），下面用图表来说明两者的主要优缺点：
a. Link status only：仅判断网络链路的up 和down状态
b. Beacon probing: vswitch的每个物理网卡周期性的发送广播信号报文，实现网络链路检测。
beacon报文如下：
| 网络故障检测方式 | 优点 | 缺点 |
| link status only（仅链路状态） | 能够检测链路状态的up和down状态 不会造成额外的网络开销 需要交换机支持“Link state tracking” 无法判断链路的配置是否正确，报文是否正常转发 |
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| beacon probing（信标探测） | 能够检测链路状态 能够确保网络的连通情况 发送信号广播报文，有额外的网络开销 只有两个网卡绑定的物理网络无法使用 |
3. 交换机通知（Notify switches）
ESX的交换机通知是用于在VM发生链路变更及vm迁移的时候，用来通告物理交换机，保障物理交换机上能够感知虚拟机的端口变化并更新MAC地址表。
4. 故障恢复（Failback）
ESX默认配置Failback为YES，当Teaming中的网卡恢复后，会依照failover设定好的故障切换顺序，还原Teaming中的PNIC优先级。
三、分布式虚拟交换机
Dvswitch：分布式虚拟交换机是主要是为了简化数据中心的虚拟网络连接，它可以将跨多个 ESX/ESXi主机将网络连接聚合到一个集中的集群级别。 Distributed Switch 可对各个虚拟机的配置进行抽象化处理，并通过Vcenter实现集中部署、管理和监控。原来每ESX标准交换机分别配置，现在vCenter Distributed vSwitch可在数据中心级别集中配置、管理，并且在vSphere 4.0中除了可以使用VMware内置的Distributed vSwitch外，还支持加载第三方厂商的交换模块，比如Cisco针对vSphere虚拟网络环境开发的nexus 1000v 和 nexus 1010。Dvswitch逻辑架构图：
通过dvswitch，配置不同类型的dvport模板，将数据中心中同一类型vnetwork中的vm迁移到对应的dvport，大大提高了虚拟机的管理效率。
下面我们通过实例将vm接入Dvswitch：
实验目的：在虚拟数据中心lixukai,创建一个dvswitch，并将数据中心的vm1和vm2服务器中的虚拟机，由vswitch迁移至dvswitch。
VM1迁移前：
2. VM2迁移前
3. 迁移后
通过上图，不仅可以很清楚的看到数据中心的网络情况，并且通过定义了多个不同的分布式端口组的方式，大大提搞了vSwitch的布署效率。
Dvswitch优点：
| 数据中心布署环境 | 布署10台ESX，每个ESX有10个vnetwork | 耗时（假设每个vnetwork需要10min） |
| vswitch | 分别创建vnetwork，一共需要创建100个vnetwork | 耗时= 1000min |
| Dvswitch | 通过vCenter一次性创建10个dv_network，并将10台ESX接入dvswitch即可 | 耗时100min |
四、总结：
本章介绍的仅仅是虚拟化的一个很小的方面。随着虚拟化技术蓬勃兴起，它正在走向数据中心的各个领域，服务器虚拟化，交换机虚拟化桌面虚拟化。最终还是要落实到如何实实在在的应用上。
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带着这些问题，我们更深入的去了解、学习和应用虚拟化，一起努力把我们的虚拟化产品做好。