在上个月落幕的VMworld 2012期间，Emulex展示了多种解决方案，并介绍了如何利用这些解决方案来改进数据中心网络和I/O。在这篇博客中，我将介绍用于网络虚拟化的全新FPGA技术，以及该技术如何化解当前数据中心面临的网络挑战。

VMworld是面向IT管理员们的重要行业展会。今年的活动重点是如何利用云来取得变革性的商业成果。网络虚拟化是VMworld 2012上的热门话题，它遵从近期更新的Virtual eXtensible LAN（VXLAN）IETF互联网草案，并利用软件定义网络来降低部署、维护私有云和混合云基础架构的成本。

当前网络架构的限制

当前的网络僵化、复杂而且成本高昂，不利于发挥混合云和私有云的全部潜力。虚拟环境受物理网络的羁绊，使虚拟工作负载只能在物理基础架构上运行。要发掘私有云和混合云的全部潜力，企业用户需要更好的网络解决方案来消除现有网络架构的限制。

当虚拟机（VM）从一个L2域迁移到另一个域时，当前网络的限制便暴露无遗。这些虚拟机需要保留自己的在L2域上绑定的网络身份（即它们的IP地址和MAC地址），这就意味着它们的网络连接必须断开。现在，数据中心对弹性、动态而且可扩展的虚拟环境的需求使2层网络达到了它们的极限。当前网络面临的主要问题包括：1）生成树协议（STP）一般会将虚拟LAN（VLAN）或IP网络分段中的服务器数量限于200-300个虚拟机；2）VLAN范围不支持更新的数据中心所需的可扩展性；3）架顶式（ToR）交换机的路由表容量不足，不能处理单一机架中可部署的大量虚拟机；4）多租户环境提出了多种新需求，要求以弹性方式预配置协同运行的计算和网络资源。

VXLAN是一种新的标准，规定了如何提供网络连接来跨越3层边界来完成虚拟机迁移，从而突破传统2层网络的边界。VXLAN可提供更高的网络可扩展性来打造弹性、动态的虚拟环境，充分发掘私有云和混合云环境的潜力，降低成本。

重叠网络和VXLAN的挑战

VXLAN协议改变了来自服务器数据包的总体格式，使当前基于NIC的硬件卸载无法实现，而这种卸载功能对于实现高性能虚拟化基础架构至关重要。在不久前举办的Open Networking Summit活动期间，测试表明网络虚拟化协议导致的性能损耗约为CPU周期的10%到20%。今天，客户必须在性能和网络虚拟化之间作出取舍。VMware和Emulex密切协作，共同开发VXLAN技术来最大限度地降低网络虚拟化的性能影响。

VMware和Emulex携手共进

VMware和Emulex携手众多合作伙伴，一同交付高性能虚拟化网络技术，发掘网络在私有云和混合云环境中的巨大潜力。

如下图所示，网络虚拟化将供应商空间（物理基础架构的管理）和客户空间（部署客户工作负载的云环境）相隔离，来构建一个无缝的网络架构，将不同工作负载连接起来而不受物理网络影响。下图显示了供应商空间和客户空间的隔离。

虚拟网络在设计合理的物理网络上透明地运行。如下图所示，虚拟网络构建多个虚拟子网，连接企业数据中心内特定租户的虚拟化工作负载；这个企业数据中心也可以扩展为基础架构即服务（IaaS）提供商，来构建混合云。

结论

Emulex和VMware试图化解以下数据中心挑战：

?当前的网络不能扩展 – 虚拟服务器集群受2层LAN的限制，只能支持200到300个虚拟机

?当前的网络解决方案会破坏虚拟机移动性 – 在IP网络分段间移动虚拟机会中断网络连接和虚拟机身份。

?不安全 – 没有足够的VLAN来隔离/保护数据中心（私有云）或混合云环境中的每个租户。

?性能降低 – 软件VXLAN会占用宝贵的CPU资源

我们推荐的VXLAN技术将：

?利用VXLAN创建重叠网络，通过硬件提高性能

?ESXi服务器上的Virtual Tunneling End Point（VTED）或物理万兆以太网（10GbE）NIC进行以太网封装，支持通过L3网络通信

?虚拟机使用MAC地址和TNI的组合作为新网络身份