VXLANの
背景：
前世紀の仮想化技術から提起されたが、この技術は、ハードウェアが原因で到達することはできませんが、多くは、単一の物理マシンを実行した結果として、製造技術はますます強くなっ今世紀のハードウェアの初めから、注意を払うことができませんアプリケーションまたはアプリケーションがリソースの無駄の多くで、その結果、ハードウェアの機能をフルに使用することはできません、仮想化はまた、カスプに、この時点でプッシュされ、仮想化技術の最初の使用は、データセンターとして来るが、それはすぐに発見されました質問：
1. VLAN番号との窮状
を超える4096件のテナントにつながるVLAN深刻な不足の数が、彼らはVLANを分割することはできませんし、その後どのように各テナントの仮想マシンを隔離するために？
実際には、伝統的なVLAN隔離ネットワークを介して、不便が多い、動的にも悪いことに、ネットワークの拡張が困難を調整していないような、物理マシンが表示されたときにある
障害やオーバーロードのVMの移行イベントを行うには、これを解決する方法を、非常に不便ですか？
2.レイヤ2つのネットワークの境界限界
レイヤ2ネットワークの容易な移行が拡大し続けてできるようにするためにVMの仮想化の下で、この物語は、より多くのアクセスデバイス、STPより多くの問題をもたらし、
最も直接的には、多数のポートです抗リングがブロックされているため、四半期の減少との間に総帯域幅へのアクセスがあった、帯域幅のコアは1/8の間に落ち合わさ
資源の深刻な廃棄物の全体的な帯域幅が得られ、より深刻な閉塞スイッチポートの根に近いです、非効率的でコストが増加し、これが問題である
の一部！[STP（スパニングツリープロトコル）ネットワークループにおける交換スイッチの床が「サイバーストーム」が生じ発生を避けるために、主である;]
緊急時にスイッチャーのMACアドレスキャッシュが続くが、物理マシン上のVMはまだ成長している、新しいMACキャッシュにでき、その結果
スイッチのみ放送の多数が殺到しているネットワーク全体で、その結果、すべてのインターフェイス上でブロードキャストフラッディングすることができ、深刻なトラフィックに影響を与え、どのようにしますか？
3.管理のジレンマ
上側の仮想化アプリケーションを考慮しながら、どのように大きな物語物理の効果的な管理の下で、ネットワークの利用率を向上させますか？
この文脈では、VMwareおよびシスコは、HPとMicrosoftが続いVXLAN（仮想LAN拡張可能）技術は、またNVGRE（ネットワーク仮想GRE）、この2つの技術の主な特徴は、メインのvSwitchでのトンネルの最初と最後で作られた提案しました上部は、むしろ物理的なスイッチよりも、パッケージは、物理ネットワークに入る、内部のvSwitchサーバーに置くためのトンネルを有し、IPパケットはフレーム元々層となる物理インタフェース上のIP層でありますこれは、レイヤ3のIPパケットを直接従ってもDC（データセンター）を横切って、大規模なレイヤ2透明伝送を実現する、ルーティング転送可能となりました。両方の技術は、その長所と短所があり、非常にVXLAN 4成熟VXLAN UDPの使用は、そのデータを運ぶために、パケットヘッダが大きくなるように、対応するデータ領域は、減少し続けることができ、一方NVGRE GRE（総称ルーティングカプセル化、総称ルーティングカプセル化）がアップグレードバージョンを実行され、元のGREプロトコル24は、VLANを拡張するために、低テナントネットワーク識別子（TNI）として使用され、それは意志のVLANとしてVNIをVXLAN 2の24乗まで延長が、最大の欠点は、4本は、4つの負荷分散につながる前に、GREヘッダーながら、IPとポートを動員する必要性に基づいてバランスをとる4つの負荷は解決できないのでNVGREは、バランスの取れた伝統的なコピーをサポートしていませんGREヘッド、4つのポートは、その負荷分散のために、それは不可能、情報を入手することができません。それは、「オーバーレイ」ネットワークが生まれた理由を、オーバーレイネットワークをオーバーレイオーバーレイとして翻訳することができます。注意：これでオーバーレイネットワーク、それ以上、およびVMwareプライベートSTT、GREとは。
伝統VXLAN
VXLANは、あなたが達成したい場合は2が物理的にのみ、レイヤ3の通信ネットワークを介して、レイヤ2で、VXLANはその代替ソリューションであるときと、クラウドに依存しないトンネリングプロトコルを達成するための本質であります（仮想プライベートネットワーク）VPNのみデータのセキュリティと安全な暗号化のために行われているVPNと似ている、VXLANは、それだけでVXLANイーサネットフレームは4から、その後VXLANにカプセル化され、元のプロトコルドライバを介して行われ、これを必要としません（UDP）はつまり、ターゲットはLANホストであり、ルーティングが必要とされ、パケットは通常のIPパケットである外、直接呼ばれる直接線形またはルーティング転送することができる、パッケージがネットワークに送信され、再開されますパケットを転送するルータ。
VTEP（VXLANトンネルのエンドポイント）：
インターネットは、多くの場合、梱包・開梱コンポーネントのVXLANと解釈が、私はこの説明混乱プロトコルドライバを考えると、ユーザはこの説明ではので、VXLANインターフェースを見て、VTEPは、仮想として理解しました我々は彼らのアプリケーションパケットは、VXLANトンネルを行くたいときVXLANトンネルインターフェイスは、簡単には動作し、我々はトンネルピアはいVXLANユーザーを制御します。しかし、パッケージVXLANのオペレーティングシステムに実際のアプリケーションデータは、VXLANプロトコルドライバの実装を呼び出します。
この図では、vxlan0インタフェースはVM2タリアにアクセスするには、VM1が通信するとき、私たちが達成しVXLAN-トンネルに依存しなければならない、VTEP考えることができます。次に、どのようにVM1とVM2はそのvxlan0使用するように設定しましたか？
これは、仮想二階のインターフェイスとP0はOVS-のvSwitch vxlan0されているので、これらは一般的なスイッチインターフェースであると理解されている、という事実を考慮する必要がなく、スイッチがデータパケットを送信する場合、インターフェイスは2スイッチでありますの10.0.0.2ネットワークの上に、それはMACブロードキャストの反対側を取得することで、その後、VM1は、訪問を開始したときに、パケットがvSwitchを到着したとき、VM2にアクセスするために二階、VM1に直接転送、vSwitchのクエリMACアドレステーブル、無MAC 、次に、ARPのvxlan0がブロードキャストパケットを受信したARPブロードキャストすべてのポートにフラッディング、VXLAN vxlan0データを受信するインターフェースは、トンネルVXLANの宛先を指定するvxlan0の設定情報に従ってVXLANドライブ、ドライブに送信しました192.168.10.23であり、その後、全体の駆動は、それがVXLANカプセル化されたデータパケットを送信するようにARPは、フレームVXLANレイヤを起動し、パケットがUDP VXLANにカプセル化され、TCP / IPプロトコルスタックを呼び出し、その後、IPカプセル化にチェーンを進みますパス層の完了後、パケットが送信バッファに書き込まれ、バッファにDMAチップデータによって発生する最終的なコアは、カードに送信され、その後、物理的なネットワークパケットにオブジェクトを移行します ネットワークパケットは、このようなものです：
あなたは、見たソースIP物理ネットワークパケットを見ることができます：192.168.10.15、IPをターゲット：192.168.10.23、これは物語に直接転送され、この方法でも3としても知られ、大きな2階建てを呼び出すか、拡張します層ゲートウェイの方法、VM1アクセスVM2は、VM2のために、そのVXLANゲートウェイはServer1でvxlan0あります。そして、我々はまた、実用的でトリプル2階建てVXLANゲートウェイとして知られているVLANのVXLAN延長、を見て、相対的なものです。
我们很清楚，VLAN之间是互相隔离的，p0被分到VLAN101了，vxlan0接口在默认VLAN0中，它俩如何通信，但是事实上vxlan0接口会被自动配置为tunck口，所以vxlan0接口依然可以收到vm1发的二层广播报文，下图就是VxLAN承载二层VLAN的包结构，也就是所谓的VLAN扩展。
以上拓扑结构若你想测试，可参考下面的OpenVSwitch的配置，这是VMware环境下测试：
1. 安装OpenVSwitch
yum install openvswitch
2. 启动OpenVSwitch服务
systemctl start openvswitch
3. 创建vSwtich
ovs-vsctl add-br br-vxlan #br-vxlan就是vSwitch的名字.此名可任意.
4. 创建VxLAN虚拟网口vxlan0
#在Server0上配置vxlan0时这样写:
ovs-vsctl add-port br-vxlan tun0 -- set interface tun0 type=vxlan options:remote_ip=192.168.10.23
#创建了一个VxLAN类型的接口tun0
#set interface实际上修改了vSwitch配置数据库中的interface表.
#OpenVSwitch2.0.0时只能这样看:
ovsdb-client dump Open_vSwitch #将默认Open_vSwitch数据库中的所有数据都dump出来看.
#OpenVSwitch2.5.x后可这样单独看Interface表
ovsdb-client dump Open_vSwitch Interface
#在Server1上配置vxlan0是这样写:
ovs-vsctl add-port br-vxlan tun0 -- set interface tun0 type=vxlan options:remote_ip=192.168.10.15
#若想测试gre,可修改type=gre,或使用下ip link来创建gre隧道.
查看配置信息:
ovs-vsctl show
5. 创建虚拟网口p0
ovs-vsctl add-port br-vxlan p0 -- set interface p0 type=internal
6. 创建一个网络名称空间，来充当一个简单的虚拟机
ip netns add vm1
#接着将拉一根虚拟网线将vm1与vSwitch br-vxlan的p0口连接起来.
#但要注意: p0实际上是被关联到vm1中了，vm1内部默认只有一个lo0接口，
# 我们需要将一个宿主机上可见的网口摘掉，安装到vm1中。
# 关于网络名称空间,可参考: 容器原理
ip link set p0 netns vm1
#接着对安装到vm1中的p0网口，配置IP地址
ip netns exec vm1 ifconfig p0 10.0.0.1/24 up
#查看配置信息:
ip netns exec vm1 ifconfig
7. 接着就可以在VMware Network Adapter VMnet1上抓包来看了。
#这时在Server0上的vm1中:
ip netns exec vm1 ping 10.0.0.2
#在VMnet1上抓包，此时就可以查看VxLAN三层网关的效果了。
8. 接着来看看二层网关的效果:
ovs-ofctl show br-vxlan
#在流表中创建一个Action Set(动作集)：【注意: 可先在Server0或Server1上配置，然后ping,在抓包看】
ovs-ofctl add-flow br-vxlan "priority=10,in_port=2,dl_vlan=0xffff,actions=mod_vlan_vid:101,normal"
#简单说明:
# priority:指定规则优先级,数字越大越优先,默认为32768,范围:0~65535, 建议设置,避免出现违背我们意愿的行为发生。
in_port: 指定对从那个接口进入vSwitch上的流量做匹配.
vlan: 0xffff 表示匹配所有vlan号,若需精确匹配vlan号,只需指定具有的VLAN号即可,如: vlan=101
actions: 指定匹配前面两个条件后，执行的动作集合。
mod_vlan_vid:101 这是修改VLANID为101
normal 使数据包服从设备正常的L2/L3处理。(并非所有OpenFlow开关都实现此操作。)
ovs-ofctl add-flow br-vxlan "priority=8,in_port=3,dl_vlan=101,actions=strip_vlan,output:3"
#dl_vlan: 指定匹配所有数据包的VLAN ID
#strip_vlan: 去掉VLAN层
#output:3 将匹配的流量从编号为2的接口上送出。
以上两条流规则就实现对vm1或vm2上出来的流量添加VLAN ID101，并且当收到对方回应时，将VLAN ID 101的VLAN层去掉，还原为正常IP包，发给vm1或vm2.
下图就是VxLAN所监听的端口:
#另外，若你想看看，vxlan0上的数据包是什么样的，可这样做:
OpenVSwitch2.0.0以后这样配置:
[root@s23 ~]# ovs-vsctl -- set Bridge br-vxlan mirrors=@my1 \
-- --id=@m1 get port tun0 -- --id=@a1 get port p1 \
-- --id=@my1 create mirror name=t1 select-dst-port=@m1 select-src-port=@m1 output-port=@a1
#说明:
# 上面实际是配置了一个端口SPAN.
# SPAN：Switched Port Analyzer(交换端口分析器),这是一种交换机端口镜像技术,
目的是将某些端口进入和出去的流量都，复制一份到指定端口 做协议分析.
注：端口监控分为两种：本地SPAN 和 远程SPAN(RSPAN)，
RSPAN：通常采用VLAN来实现将跨交换机的复制端口流量.
#上面配置的是本地SPAN.
# OVS2.0.0以后,修改了配置方式
# 1. 先在指定vSwitch上创建一个镜像ID
2. 将想监控 或 监控口的流量复制到那个接口 都定义一个引用ID
3. 创建镜像，需要使用name定义镜像名, select-dst-port和select-src-port
设置要监控那些接口，需要指定引用ID，可指定多个,用逗号分隔。
若只需要进入此接口的流量就指定dst，若只需要出去的流量就指定src
4. output-port设置将监控口的流量复制到那个接口上.
【注意: p1是又添加到端口，可自行参考前面创建】
[root@s23 ~]# ovs-vsctl list mirror
_uuid : 85df4437-c903-4110-9061-1d54d36c0427
external_ids : {}
name : "t1"
output_port : 206ace18-b3e6-4423-9216-5088a60b82c1
output_vlan : []
select_all : false
select_dst_port : [8e1dd937-dd97-4446-89c8-af304ff960a5]
select_src_port : [8e1dd937-dd97-4446-89c8-af304ff960a5]
select_vlan : []
statistics : {tx_bytes=0, tx_packets=0}
下图是网上找到,画的非常好的VxLAN通信流程:
需要注意:
第二步:当配置了多条VxLAN隧道时,因为初始化时，没有对方的MAC, VNI,和IP的对应表。因此VxLAN会使用默认的239.1.1.1这个组播地址,对所有VxLAN 隧道接口发送这个报文。
第三步：VxLAN收到组播包后,VTEP-3 和 VTEP-2都会收到，它们都会先学习一个MAC,VNI,IP到对应条目。接着它俩将VxLAN头部去掉,还原为原始ARP广播报文后，转发到自己所在的LAN中.
最后来说说云之下的VxLAN
VxLAN本身仅是一个隧道协议,只是因为它能够解决叠加网络的问题,所以就将其引入到网络虚拟化中,成为SDN(软件定义网络)中的一种功能实现。SDN是一种网络虚拟化的整体概念框架，它不是具体的技术，它是一种理念，一种指定如何使用软件来完成对物理网络的虚拟化的理论。
在SDN这种理念下，目前比较知名的API实现是OpenFlow，我在OpenFlow和SDN原理中有较为详细的说明，由于本人能力有限也无法深入刨析，只能尽可能让每位认真学习的道友能明白其中大概的原理。由于SDN理念之巨大，OpenFlow也并非是完整的将整个TCP/IP协议栈都抽象化成API的，这点需要知道。在OpenFlow的流行之下，目前已经有很多基于OpenFlow协议实现的软件：OpenVSwitch就是其中之一。
下面两种图是摘自: https://www.cnblogs.com/sammyliu/p/4627230.html
它就描述了SDN的理念，下面我简单做一些说明:
首先SDN理念是将物理网络抽象化，将其分为控制平面和数据平面
OpenFlow将其更具体化了，它将物理网络转为了一台PC的架构，即分为硬件层，内核空间 和 用户空间
其中对于用户空间来说，它就是控制平面，内核空间就是数据平面(数据的提供者)
而从内核空间来看，硬件层是数据平面(实际存储策略数据,并执行动作者)，而内核空间是控制平面(控制策略下发者)
有了以上概念，就可以继续说明下图了
对于Service Node来说它是实际转发策略的制定者，也就说它是控制平面，而具体的vxlan驱动是实际运行在硬件中的执行者，可将其理解为一个仅有vxlan功能的物理设备,即数据平面。当VM1发送数据到vxlan101接口上时，vxlan驱动收到了用户的数据流，但它发现自己不知道如何转发流量，因为初始化时，VNI,VTEP,MAC对应关系表没有，因此它就会将该数据包完整转发给控制器(控制平面)，然后控制器负责做出转发决策，若此时控制器查询数据库发现自己也没有VNI，VTEP，MAC对应关系表的相关条目,于是下发策略让vxlan101(VTEP)将请求通过组播239.1.1.1组播出去，这样隧道接口上的加入相同组播组的接口都会收到，并作出相应动作，假如这个VxLAN包中的实际数据是ARP查询，当目标收到后，它会回应ARP响应后，当vxlan101(3.3.3.3)收到响应后，它会将其转发给控制平面，控制器将会根据响应学习一条VNI，VTEP，MAC对应关系的条目，并再次告诉数据平面要如何转发，这样一个来回后，对于vxlan101(3.3.3.3)这个实际执行者来说，它就缓存了一条转发策略，下次vm1在发来数据流，它就可以直接执行转发，而无需将数据包转发给控制器了。
下图仅做参考.
