一文带你读懂什么是vxlan网络

客官°小女子只卖身不卖艺 2021-08-29 17:48 785阅读 0赞

## 一、背景 ##

随着云计算、虚拟化相关技术的发展，传统网络无法满足大规模、灵活性要求高的云数据中心的要求，于是便有了overlay网络的概念。overlay网络中被广泛应用的就是`vxlan`技术。首先我们了解下随着云计算的发展，**传统网络面临哪些挑战**。

1、虚拟机迁移范围受到网络架构限制

虚拟机迁移，顾名思义，就是将虚拟机从一个物理机迁移到另一个物理机，但是要求在`迁移过程中业务不能中断。要做到这一点，需要保证虚拟机迁移前后，其IP地址、MAC地址等参数维持不变`。这就决定了，`虚拟机迁移必须发生在一个二层域中`。对于传统网络就要求网络本身具备多路径多链路的冗余和可靠性。传统的网络生成树(STP)技术不仅部署繁琐，且协议复杂，网络规模不宜过大，限制了虚拟化的网络扩展性。基于各厂家私有的的`IRF/vPC`等设备级的(网络N:1)虚拟化技术，虽然可以简化拓扑、具备高可靠性的能力，但是对网络有强制的拓扑形状限制，在网络的规模和灵活性上有所欠缺，`只适合小规模网络构建`，且一般适用于数据中心内部网络。而为了大规模网络扩展的TRILL/SPB/FabricPath/VPLS等技术，虽然解决了上述技术的不足，但对网络有特殊要求，即网络中的设备均要软硬件升级而支持此类新技术，会带来部署成本的上升。

2、虚拟机规模受网络设备表项规格的限制

在大二层网络环境下，数据流均需要通过明确的网络寻址以保证准确到达目的地，因此网络设备的`MAC地址表`，成为决定了云计算环境下虚拟机规模的上限，并且因为表项并非百分之百的有效性，使得可用的虚机数量进一步降低，特别是对于低成本的接入设备而言，因其表项一般规格较小，限制了整个云计算数据中心的虚拟机数量。但如果其地址表项设计与核心或网关设备在同一档次，则会提升网络建设成本。虽然核心或网关设备的MAC与ARP规格会随着虚拟机增长也面临挑战，但对于此层次设备能力而言，大规格是不可避免的业务支撑要求。**减小接入设备规格压力的做法可以是分离网关能力，如采用多个网关来分担虚机的终结和承载，但如此也会带来成本的上升。**

3、网络隔离/分离能力限制

`VLAN`作为当前主流的网络隔离技术，在标准定义中只有12比特，也就是说**可用的VLAN数量只有4000个左右**。对于公有云或其它大型虚拟化云计算服务这种动辄上万甚至更多租户的场景而言，VLAN的隔离能力显然已经力不从心。

## 二、VLAXN网络的初相识 ##

### 1、VXLAN网络模型 ###

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**从上图可以看出，VXLAN网络中出现了以下传统数据中心网络中没有的新元素：**

*  VTEP（VXLAN Tunnel Endpoints，VXLAN隧道端点）

VXLAN网络的边缘设备，是VXLAN隧道的起点和终点，VXLAN报文的相关处理均在这上面进行。总之，它是VXLAN网络中绝对的主角。VTEP既可以是独立的网络设备（比如华为的CE系列交换机），也可以是虚拟机所在的服务器。那它究竟是如何发挥作用的呢？答案稍候揭晓。

*  VNI（VXLAN Network Identifier，VXLAN 网络标识符）

前文提到，以太网数据帧中VLAN只占了12比特的空间，这使得VLAN的隔离能力在数据中心网络中力不从心。而VNI的出现，就是专门解决这个问题的。VNI是一种类似于VLAN ID的用户标示，**一个VNI代表了一个租户，属于不同VNI的虚拟机之间不能直接进行二层通信**。VXLAN报文封装时，给VNI分配了足够的空间使其可以支持海量租户的隔离。详细的实现，我们将在后文中介绍。

*  VXLAN隧道

“`隧道`”是一个逻辑上的概念，它并不新鲜，比如大家熟悉的GRE。说白了就是将原始报文“变身”下，加以“包装”，好让它可以在承载网络（比如IP网络）上传输。从主机的角度看，就好像原始报文的起点和终点之间，有一条直通的链路一样。而这个看起来直通的链路，就是“隧道”。顾名思义，**“VXLAN隧道”便是用来传输经过VXLAN封装的报文的，它是建立在两个VTEP之间的一条虚拟通道**。

### 2、VXLAN是如何解决以上挑战 ###

2.1 解决虚拟机迁移范围受到网络架构限制问题

**overlay网络的本质是在三层网络中实现二层网络的扩展。** 三层网络可以通过路由的方式在网络中分发，而路由网络本身并无特殊网络结构限制，具备良性大规模扩展能力，并且对设备本身无特殊要求，以高性能路由转发为佳，且路由网络本身具备很强的的故障自愈能力、负载均衡能力。前面提到，为了保证业务不中断，VM的迁移就必须发生在同一个二层域内。有了VTEP的封装机制和VXLAN隧道后，所谓的 “二层域”就可以轻而易举的突破物理上的界限？也就是说，在IP网络中， “明”里传输的是跨越三层网络的UDP报文，“暗”里却已经悄悄将源VM的原始报文送达目的VM。就好像在三层的网络之上，构建出了一个虚拟的二层网络，而且只要IP网络路由可达，这个虚拟的二层网络想做多大就做多大。

2.2 解决虚拟机规模受网络设备表项规格的限制问题

既然无法提升设备表项规格，那就只能限制设备上的MAC表项，将大量VM的MAC地址“隐形”。**VTEP会将VM发出的原始报文封装成一个新的UDP报文，并使用物理网络的IP和MAC地址作为外层头，对网络中的其他设备只表现为封装后的参数。** 也就是说，网络中的其他设备看不到VM发送的原始报文。

如果服务器作为VTEP，那从服务器发送到接入设备的报文便是经过封装后的报文，这样，接入设备就不需要学习VM的MAC地址了，它只需要根据外层封装的报文头负责基本的三层转发就可以了。因此，虚拟机规模就不会受网络设备表项规格的限制了。

当然，如果网络设备作为VTEP，它还是需要学习VM的MAC地址。但是，从对报文进行封装的角度来说，网络设备的性能还是要比服务器强很多。

2.3 解决网络隔离/分离能力限制

一个VNI代表了一个租户，属于不同VNI的虚拟机之间不能直接进行二层通信。VTEP在对报文进行VXLAN封装时，给VNI分配了24比特的空间，这就意味着**VXLAN网络 理论上支持多达16M（即：2^24-1）的租户隔离。** 相比VLAN，VNI的隔离能力得到了巨大的提升，有效解决了云计算中海量租户隔离的问题。

### 3、VXLAN报文格式 ###

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**VTEP对VM发送的原始以太帧（Original L2 Frame）进行了以下“包装”：**

*  VXLAN Header:

增加VXLAN头（8字节），其中包含24比特的VNI字段，用来定义VXLAN网络中不同的租户。此外，还包含VXLAN Flags（8比特，取值为00001000）和两个保留字段（分别为24比特和8比特）。

*  UDP Header:

VXLAN头和原始以太帧一起作为UDP的数据。UDP头中，目的端口号（VXLAN Port）固定为4789，源端口号（UDP Src. Port）是原始以太帧通过哈希算法计算后的值。

*  Outer IP Header:

封装外层IP头。其中，源IP地址（Outer Src. IP）为源VM所属VTEP的IP地址，目的IP地址（Outer Dst. IP）为目的VM所属VTEP的IP地址。

*  Outer MAC Header:

封装外层以太头。其中，源MAC地址（Src. MAC Addr.）为源VM所属VTEP的MAC地址，目的MAC地址（Dst. MAC Addr.）为到达目的VTEP的路径上下一跳设备的MAC地址。

## 三、VXLAN报文转发机制 ##

**以CE系列交换机的实现为例**

### 3.1 建立VXLAN隧道 ###

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前面提到的“同一大二层域”，就类似于传统网络中VLAN（虚拟局域网）的概念，只不过在VXLAN网络中，它有另外一个名字，叫做Bridge-Domain，简称**BD**。

我们知道，不同的VLAN是通过VLAN ID来进行区分的，那不同的BD是如何进行区分的呢？其实前面已经提到了，就是通过**VNI**来区分的。对于CE系列交换机而言，BD与VNI是1：1的映射关系，**这种映射关系是通过在VTEP上配置命令行建立起来的**。配置如下：

bridge-domain 10   //表示创建一个“大二层广播域”BD，其编号为10
     vxlan vni 5000  //表示在BD 10下，指定与之关联的VNI为5000

VTEP会根据以上配置生成BD与VNI的映射关系表，该映射表可以通过命令行查看，如下所示：

<HUAWEI> display vxlan vni
    Number of vxlan vni : 1
    VNI            BD-ID            State
    ----------------------------------
    5000           10               up

有了映射表后，进入VTEP的报文就可以根据自己所属的BD来确定报文封装时该添加哪个VNI。那么，**报文根据什么来确定自己属于哪个BD呢？**

在回答“如何确定报文属于哪个BD”之前，必须先要回答“哪些报文要进入VXLAN隧道”。

在VXLAN网络中，VTEP上有一个叫做“二层子接口”的逻辑接口，主要做两件事：`一是根据配置来检查哪些报文需要进入VXLAN隧道；二是判断对检查通过的报文做怎样的处理`。在二层子接口上，可以根据需要定义不同的流封装类型（类似于传统网络中不同的接口类型）。CE系列交换机目前支持三种不同的流封装类型，分别是`dot1q`、`untag`和`default`，它们各自对报文的处理方式如表3-1所示。有了这张表，你就能明白哪些报文要进VXLAN隧道了。

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表 3.1

说明：VXLAN隧道两端二层子接口的配置并不一定是完全对等的。正因为这样，才可能实现属于同一网段但是不同VLAN的两个VM通过VXLAN隧道进行通信。

看了上面的描述，再来回答“如何确定报文属于哪个BD”就非常简单了。其实，**只要将二层子接口加入指定的BD，然后根据二层子接口上的配置，就可以确定报文属于哪个BD啦！**

比如下图所示的组网，我们可以分别在VTEP的两个物理接口10GE 1/0/1和10GE 1/0/2上配置不同流封装类型的二层子接口并将其分别加入不同的BD。

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基于二层物理接口10GE 1/0/1，分别创建二层子接口10GE 1/0/1.1和10GE 1/0/1.2，且分别配置其流封装类型为dot1q和untag。配置如下：

interface 10GE1/0/1.1 mode l2   //创建二层子接口10GE1/0/1.1
     encapsulation dot1q vid 10   //只允许携带VLAN Tag 10的报文进入VXLAN隧道
     bridge-domain 10   //报文进入的是BD 10

interface 10GE1/0/1.2 mode l2   //创建二层子接口10GE1/0/1.2
     encapsulation untag   //只允许不携带VLAN Tag的报文进入VXLAN隧道
     bridge-domain 20   //报文进入的是BD 20

基于二层物理接口10GE 1/0/2，创建二层子接口10GE 1/0/2.1，且流封装类型为default。配置如下：

interface 10GE1/0/2.1 mode l2   //创建二层子接口10GE1/0/2.1
     encapsulation default   //允许所有报文进入VXLAN隧道
     bridge-domain 30   //报文进入的是BD 30

> “
> 
> 此时你可能会有这样的疑问，为什么要在10GE 1/0/1上创建两个不同类型的子接口？是否还可以继续在10GE 1/0/1上创建一个default类型的二层子接口？换句话说，用户应该如何选择配置哪种类型的二层子接口？三种类型的二层子接口之间，是否存在配置约束关系？

答案是不可以。其实根据上表的描述，这一点很容易理解，因为**default类型的二层子接口允许所有报文进入VXLAN隧道，而dot1q和untag类型的二层子接口只允许某一类报文进入VXLAN隧道**。这就决定了，default类型的二层子接口跟其他两种类型的二层子接口是不可以在同一物理接口上共存的。否则，报文到了接口之后如何判断要进入哪个二层子接口呢。所以，default类型的子接口，一般应用在经过此接口的报文均需要走同一条VXLAN隧道的场景，即下挂的VM全部属于同一BD。例如，上图中中VM3和VM4均属于BD 30，则10GE 1/0/2上就可以创建default类型的二层子接口。

再来看下为什么可以在10GE 1/0/1上分别创建dot1q和untag类型的二层子接口。如图上所示，VM1和VM2分别属于VLAN 10和VLAN 20，且分别属于不同的大二层域BD 10和BD 20，显然他们发出的报文要进入不同的VXLAN隧道。如果VM1和VM2发出的报文在到达VTEP的10GE 1/0/1接口时，一个是携带VLAN 10的Tag的，一个是不携带VLAN Tag的（比如二层交换机上行连接VTEP的接口上配置的接口类型是Trunk，允许通过的VLAN为10和20，PVID为VLAN 20），则为了区分两种报文，就必须要在10GE 1/0/1上分别创建dot1q和untag类型的二层子接口。所以，当经过同一物理接口的报文既有带VLAN Tag的，又有不带VLAN Tag的，并且他们各自要进入不同的VXLAN隧道，则可以在该物理接口上同时创建dot1q和untag类型的二层子接口。

现在，我们可以来看下VXLAN隧道是怎么建立起来的了。

一般而言，隧道的建立不外乎 手工方式 和 自动方式 两种。

**手工方式**

这种方式需要用户手动指定VXLAN隧道的源和目的IP地址分别为本端和对端VTEP的IP地址，也就是人为的在本端VTEP和对端VTEP之间建立静态VXLAN隧道。

对于CE系列交换机，以上配置是在NVE（Network Virtualization Edge）接口下完成的。配置过程如下：

interface Nve1   //创建逻辑接口NVE 1
     source 1.1.1.1   //配置源VTEP的IP地址（推荐使用Loopback接口的IP地址）
     vni 5000 head-end peer-list 2.2.2.2
     vni 5000 head-end peer-list 2.2.2.3

其中，vni 5000 head-end peer-list 2.2.2.2和vni 5000 head-end peer-list 2.2.2.3的配置，表示属于VNI 5000的对端VTEP有两个，IP地址分别为2.2.2.2和2.2.2.3。根据这两条配置，VTEP上会生成如下所示的一张表：

<HUAWEI> display vxlan vni 5000 verbose
        BD ID                  : 10
        State                  : up
        NVE                     : 288
        Source                 : 1.1.1.1
        UDP Port               : 4789
        BUM Mode               : head-end
        Group Address         : -
        Peer List              : 2.2.2.2 2.2.2.3

根据上表中的Peer List，本端VTEP就可以知道属于同一BD（或同一VNI）的对端VTEP都有哪些，这也就决定了同一大二层广播域的范围。当VTEP收到BUM（Broadcast&Unknown-unicast&Multicast，广播&未知单播&组播）报文时，会将报文复制并发送给Peer List中所列的所有对端VTEP（这就好比广播报文在VLAN内广播）。因此，这张表也被称为“头端复制列表”。当VTEP收到已知单播报文时，会根据VTEP上的MAC表来确定报文要从哪条VXLAN隧道走。而此时Peer List中所列的对端，则充当了MAC表中“出接口”的角色。在后面的报文转发流程中，你将会看到头端复制列表是如何在VXLAN网络中指导报文进行转发的。

**自动方式**

自动方式下VXLAN隧道的建立需要借助于其他的协议，例如BGP。CE系列交换机中，自动方式建立VXLAN隧道主要应用在EVN（Ethernet Virtual Network）和VXLAN的分布式网关场景中。本文不对该方式进行详细讲述，具体实现可参考EVN的相关资料。

从前面的描述我们知道，属于同一BD的VXLAN隧道可能不止一条，比如前面的头端复制列表中，同一个源端VTEP（1.1.1.1）对应了两个对端VTEP（2.2.2.2和2.2.2.3）。那就带来了另一个问题，报文到底应该走哪一条隧道呢？

我们知道，基本的二三层转发中，二层转发依赖的是MAC表，如果没有对应的MAC表，则主机发送ARP广播报文请求对端的MAC地址；三层转发依赖的是FIB表。在VXLAN中，其实也是同样的道理。下面就让我们来看下，VXLAN网络中报文的转发流程。相信看完下面的内容，关于“如何确定报文要进哪条隧道”的疑惑也就迎刃而解了。

### 3.2 VXLAN网络中报文的转发流程 ###

**同子网互通**

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VM\_A、VM\_B和VM\_C同属于10.1.1.0/24网段，且同属于VNI 5000。此时，VM\_A想与VM\_C进行通信。

由于是首次进行通信，VM\_A上没有VM\_C的MAC地址，所以会发送ARP广播报文请求VM\_C的MAC地址。

下面就让我们根据ARP请求报文及ARP应答报文的转发流程，来看下MAC地址是如何进行学习的。

**ARP请求报文转发流程**

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**ARP请求报文的转发流程如下：**

VM\_A发送源MAC为MAC\_A、目的MAC为全F、源IP为IP\_A、目的IP为IP\_C的ARP广播报文，请求VM\_C的MAC地址。

VTEP\_1收到ARP请求后，根据二层子接口上的配置判断报文需要进入VXLAN隧道。确定了报文所属BD后，也就确定了报文所属的VNI。同时，VTEP\_1学习MAC\_A、VNI和报文入接口（Port\_1，即二层子接口对应的物理接口）的对应关系，并记录在本地MAC表中。之后，VTEP\_1会根据头端复制列表对报文进行复制，并分别进行封装。

可以看到，这里封装的外层源IP地址为本地VTEP（VTEP\_1）的IP地址，外层目的IP地址为对端VTEP（VTEP\_2和VTEP\_3）的IP地址；外层源MAC地址为本地VTEP的MAC地址，而外层目的MAC地址为去往目的IP的网络中下一跳设备的MAC地址。封装后的报文，根据外层MAC和IP信息，在IP网络中进行传输，直至到达对端VTEP。

报文到达VTEP\_2和VTEP\_3后，VTEP对报文进行解封装，得到VM\_A发送的原始报文。同时，VTEP\_2和VTEP\_3学习VM\_A的MAC地址、VNI和远端VTEP的IP地址（IP\_1）的对应关系，并记录在本地MAC表中。之后，VTEP\_2和VTEP\_3根据二层子接口上的配置对报文进行相应的处理并在对应的二层域内广播。

VM\_B和VM\_C接收到ARP请求后，比较报文中的目的IP地址是否为本机的IP地址。VM\_B发现目的IP不是本机IP，故将报文丢弃；VM\_C发现目的IP是本机IP，则对ARP请求做出应答。下面，让我们看下ARP应答报文是如何进行转发的。

**ARP应答报文转发流程**

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**ARP应答报文的转发流程如下：**

由于此时VM\_C上已经学习到了VM\_A的MAC地址，所以ARP应答报文为单播报文。报文源MAC为MAC\_C，目的MAC为MAC\_A，源IP为IP\_C、目的IP为IP\_A。

VTEP\_3接收到VM\_C发送的ARP应答报文后，识别报文所属的VNI（识别过程与步骤2类似）。同时，VTEP\_3学习MAC\_C、VNI和报文入接口（Port\_3）的对应关系，并记录在本地MAC表中。之后，VTEP\_3对报文进行封装。

可以看到，这里封装的外层源IP地址为本地VTEP（VTEP\_3）的IP地址，外层目的IP地址为对端VTEP（VTEP\_1）的IP地址；外层源MAC地址为本地VTEP的MAC地址，而外层目的MAC地址为去往目的IP的网络中下一跳设备的MAC地址。

封装后的报文，根据外层MAC和IP信息，在IP网络中进行传输，直至到达对端VTEP。

报文到达VTEP\_1后，VTEP\_1对报文进行解封装，得到VM\_C发送的原始报文。同时，VTEP\_1学习VM\_C的MAC地址、VNI和远端VTEP的IP地址（IP\_3）的对应关系，并记录在本地MAC表中。之后，VTEP\_1将解封装后的报文发送给VM\_A。

至此，VM\_A和VM\_C均已学习到了对方的MAC地址。之后，VM\_A和VM\_C将采用单播方式进行通信。

**不同子网互通**

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VM\_A和VM\_B分别属于10.1.10.0/24网段和10.1.20.0/24网段，且分别属于VNI 5000和VNI 6000。VM\_A和VM\_B对应的三层网关分别是VTEP\_3上BDIF 10和BDIF 20的IP地址。VTEP\_3上存在到10.1.10.0/24网段和10.1.20.0/24网段的路由。此时，VM\_A想与VM\_B进行通信。

BDIF接口的功能与VLANIF接口类似，是基于BD创建的三层逻辑接口，用以实现不同子网VM之间或VXLAN网络与非VXLAN网络之间的通信。

由于是首次进行通信，且VM\_A和VM\_B处于不同网段，VM\_A需要先发送ARP广播报文请求网关（BDIF 10）的MAC，获得网关的MAC后，VM\_A先将数据报文发送给网关；之后网关也将发送ARP广播报文请求VM\_B的MAC，获得VM\_B的MAC后，网关再将数据报文发送给VM\_B。以上MAC地址学习的过程与同子网互通中MAC地址学习的流程一致，不再赘述。现在假设VM\_A和VM\_B均已学到网关的MAC、网关也已经学到VM\_A和VM\_B的MAC，下面就让我们看下数据报文是如何从VM\_A发送到VM\_B的。

**不同子网VM互通报文转发流程**

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数据报文从VM\_A发送到VM\_B的流程如下：

VM\_A先将数据报文发送给网关。报文的源MAC为MAC\_A，目的MAC为网关BDIF 10的MAC\_10，源IP地址为IP\_A，目的IP为IP\_B。

VTEP\_1收到数据报文后，识别此报文所属的VNI（VNI 5000），并根据MAC表项对报文进行封装。可以看到，这里封装的外层源IP地址为本地VTEP的IP地址（IP\_1），外层目的IP地址为对端VTEP的IP地址（IP\_3）；外层源MAC地址为本地VTEP的MAC地址（MAC\_1），而外层目的MAC地址为去往目的IP的网络中下一跳设备的MAC地址。封装后的报文，根据外层MAC和IP信息，在IP网络中进行传输，直至到达对端VTEP。

报文进入VTEP\_3，VTEP\_3对报文进行解封装，得到VM\_A发送的原始报文。然后，VTEP\_3会对报文做如下处理：

VTEP\_3发现该报文的目的MAC为本机BDIF 10接口的MAC，而目的IP地址为IP\_B（10.1.20.1），所以会根据路由表查找到IP\_B的下一跳。

发现下一跳为10.1.20.10，出接口为BDIF 20。此时VTEP\_3查询ARP表项，并将原始报文的源MAC修改为BDIF 20接口的MAC（MAC\_20），将目的MAC修改为VM\_B的MAC（MAC\_B）。

报文到BDIF 20接口时，识别到需要进入VXLAN隧道（VNI 6000），所以根据MAC表对报文进行封装。这里封装的外层源IP地址为本地VTEP的IP地址（IP\_3），外层目的IP地址为对端VTEP的IP地址（IP\_2）；外层源MAC地址为本地VTEP的MAC地址（MAC\_3），而外层目的MAC地址为去往目的IP的网络中下一跳设备的MAC地址。封装后的报文，根据外层MAC和IP信息，在IP网络中进行传输，直至到达对端VTEP。

报文到达VTEP\_2后，VTEP\_2对报文进行解封装，得到内层的数据报文，并将其发送给VM\_B。

**说明：VXLAN网络与非VXLAN网络之间的互通，也需要借助于三层网关。**

## 四、VXLAN应用部署方式 ##

我们以下图所示的典型的“**Spine-Leaf**”数据中心组网为例，给大家介绍一下CE系列交换机VXLAN的应用场景和部署方案。

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在上图所示的数据中心里，企业用户拥有多个部门（部门1和部门2），每个部门中拥有多个VM（VM1和VM3，VM2和VM4）。同部门的VM属于同一个网段，不同部门的VM属于不同的网段。用户希望同一部门VM之间、不同部门VM之间，VM与Internet之间均可相互访问。

### 4.1 VXLAN网络的子网互通 ###

4.1.1 相同子网互通

**部署方案**

如图所示，Leaf1和Leaf2作为VXLAN网络的VTEP，两个Leaf之间搭建VXLAN隧道，并在每个Leaf上部署VXLAN二层网关，即可实现同一部门VM之间的相互通信。此时Spine只作为VXLAN报文的转发节点，不感知VXLAN隧道的存在，可以是任意的三层网络设备。

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4.1.2 不同子网互通（集中式网关）

**部署方案**

如下图所示，Leaf1、Leaf2和Spine作为VXLAN网络的VTEP，Leaf1和Spine之间、Leaf2和Spine之间分别搭建VXLAN隧道，并在Spine上部署VXLAN三层网关，即可实现不同部门VM之间的相互通信。

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4.1.3 不同子网互通（分布式网关）

**出现背景**

细心的读者可能已经发现，在不同子网互通（集中式网关）中，同一Leaf（Leaf1）下挂的不同网段VM（VM1和VM2）之间的通信，都需要在Spine上进行绕行，这样就导致Leaf与Spine之间的链路上，存在冗余的报文，额外占用了大量的带宽。同时，Spine作为VXLAN三层网关时，所有通过三层转发的终端租户的表项都需要在该设备上生成。但是，Spine的表项规格有限，当终端租户的数量越来越多时，容易成为网络瓶颈。

分布式网关的出现，很好的解决了这两个问题。

**部署方案**

同Leaf节点下不同部门VM之间的通信

如下图所示，Leaf1作为VXLAN网络的VTEP，在Leaf1上部署VXLAN三层网关，即可实现同Leaf下不同部门VM之间的相互通信。此时，VM1和VM2互访时，流量只需要在Leaf1节点进行转发，不再需要经过Spine节点，从而节约了大量的带宽资源。

跨Leaf节点不同部门VM之间的通信

如下图所示，Leaf1和Leaf2作为VXLAN网络的VTEP，在Leaf1和Leaf2上部署VXLAN三层网关。两个VXLAN三层网关之间通过BGP动态建立VXLAN隧道，并通过BGP的remote-nexthop属性发布本网关下挂的主机路由信息给其他BGP邻居，从而实现跨Leaf节点不同部门VM之间的相互通信。

![format_png 13][]

> “
> 
> 说明：Leaf作为VXLAN三层网关时，只学习其下挂终端租户的表项，而不必像集中式三层网关一样，需要学习网络中所有终端租户的表项，从而解决了集中式三层网关带来表项瓶颈问题。

### 4.2 VXLAN网络的可靠性 ###

随着网络的快速普及和应用的日益深入，基础网络的可靠性日益成为用户关注的焦点，如何能够保证网络传输不中断对于终端用户而言非常重要。

在VXLAN网络的子网互通中，VM与Leaf之间，Leaf与Spine之间都是通过单归方式接入的。这种组网接入方式，显然已经不能满足用户对VXLAN网络可靠性的需求。

这时，可以按照如下图所示方式，提升VXLAN网络的可靠性。

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### 4.3 接入层的可靠性 ###

通常采用堆叠（CSS）方式提升接入层的可靠性。这是因为，接入层的设备数量繁多，堆叠方式可以将多台交换机设备组合在一起，虚拟化成一台交换设备，所有配置均在这一台虚拟交换机上进行，从而简化了接入层设备的运维复杂度。此外，堆叠系统内成员交换机之间在进行冗余备份的同时，能够利用跨设备的Eth-Trunk实现设备间链路的负载分担。

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## 参考： ##

http://support.huawei.com/huaweiconnect/enterprise/forum.php?mod=viewthread&tid=334207&extra=page%3D&page=1

http://blog.csdn.net/sinat\_31828101/article/details/50504656

[format_png]: /images/20210726/bd600f2bed4743558076617971b7772f.png
[format_png 1]: /images/20210726/7040e1a51ca946c8954713df402ec6bb.png
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